La tomate (Solanum lycopersicum L.) est une culture à forte valeur ajoutée sur le marché mondial et est principalement cultivée sous irrigation. Sa production est souvent compromise par des conditions défavorables telles que le climat, le sol et les ressources en eau. Des technologies de capteurs ont été développées et installées dans le monde entier pour aider les agriculteurs à évaluer les conditions de culture, notamment la disponibilité en eau et en nutriments, le pH du sol, la température et la topographie.
Facteurs associés à la faible productivité des tomates. La demande de tomates est forte, tant sur le marché de la consommation de produits frais que sur celui de la transformation. De faibles rendements sont observés dans de nombreux secteurs agricoles, notamment en Indonésie, où les systèmes agricoles traditionnels sont encore largement privilégiés. L'introduction de technologies telles que les applications et capteurs basés sur l'Internet des objets (IoT) a permis d'accroître significativement le rendement de diverses cultures, dont celle des tomates.
Le manque d'utilisation de capteurs hétérogènes et modernes, dû à des informations insuffisantes, entraîne également de faibles rendements agricoles. Une gestion judicieuse de l'eau est essentielle pour éviter les pertes de récoltes, notamment dans les plantations de tomates.
L'humidité du sol est un autre facteur déterminant du rendement des tomates, car elle est essentielle au transfert des nutriments et autres composés du sol à la plante. Le maintien d'une température adéquate est important, car il influe sur la maturité des feuilles et des fruits.
L'humidité optimale du sol pour les plants de tomates se situe entre 60 % et 80 %. La température idéale pour une production maximale de tomates se situe entre 24 et 28 degrés Celsius. Au-delà de cette plage de températures, la croissance des plants et le développement des fleurs et des fruits sont insuffisants. Si les conditions du sol et les températures fluctuent fortement, la croissance des plants sera lente et chétive, et les tomates mûriront de façon irrégulière.
Des capteurs sont utilisés dans la culture de la tomate. Plusieurs technologies ont été développées pour une gestion précise des ressources en eau, principalement basées sur des techniques de détection de proximité et à distance. Pour déterminer la teneur en eau des plantes, on utilise des capteurs qui évaluent leur état physiologique et celui de leur environnement. Par exemple, des capteurs utilisant le rayonnement térahertz, combinés à des mesures d'humidité, permettent de déterminer la pression exercée sur le limbe.
Les capteurs utilisés pour déterminer la teneur en eau des plantes reposent sur divers instruments et technologies, notamment la spectroscopie d'impédance électrique, la spectroscopie proche infrarouge (NIR), les ultrasons et la technique de la pince foliaire. Les capteurs d'humidité et de conductivité du sol permettent de déterminer sa structure, sa salinité et sa conductivité.
Des capteurs d'humidité et de température du sol, ainsi qu'un système d'arrosage automatique, sont indispensables. Pour obtenir un rendement optimal, les tomates nécessitent un système d'arrosage adapté. La raréfaction croissante de l'eau menace la production agricole et la sécurité alimentaire. L'utilisation de capteurs performants permet une gestion optimale des ressources en eau et maximise les rendements des cultures.
Les capteurs d'humidité du sol permettent d'estimer l'humidité du sol. Les capteurs d'humidité du sol récemment mis au point comportent deux plaques conductrices. Lorsque ces plaques sont exposées à un milieu conducteur (comme l'eau), les électrons de l'anode migrent vers la cathode. Ce mouvement d'électrons crée un courant électrique, détectable à l'aide d'un voltmètre. Ce capteur détecte ainsi la présence d'eau dans le sol.
Dans certains cas, des capteurs d'humidité du sol sont associés à des thermistances mesurant la température et l'humidité. Les données issues de ces capteurs sont traitées et génèrent un signal bidirectionnel transmis au système de rinçage automatique. Lorsque la température et l'humidité atteignent certains seuils, la pompe à eau s'active ou se désactive automatiquement.
Un bioristor est un capteur bioélectronique. La bioélectronique est utilisée pour contrôler les processus physiologiques des plantes et leurs caractéristiques morphologiques. Récemment, un capteur in vivo basé sur des transistors électrochimiques organiques (OECT), communément appelés biorésistances, a été mis au point. Ce capteur a été utilisé en culture de tomates pour évaluer les variations de composition de la sève circulant dans le xylème et le phloème des plants en croissance. Il fonctionne en temps réel à l'intérieur de la plante sans perturber son fonctionnement.
Le biorésist pouvant être implanté directement dans les tiges des plantes, il permet l'observation in vivo des mécanismes physiologiques liés au mouvement des ions dans les plantes soumises à des stress tels que la sécheresse, la salinité, une pression de vapeur insuffisante et une humidité relative élevée. Le biorésist est également utilisé pour la détection des agents pathogènes et la lutte antiparasitaire. Ce capteur sert aussi à surveiller l'état hydrique des plantes.
Date de publication : 1er août 2024