La raréfaction des ressources en terres et en eau a stimulé le développement de l'agriculture de précision, qui utilise la télédétection pour surveiller en temps réel les données environnementales de l'air et du sol afin d'optimiser les rendements des cultures. Optimiser la durabilité de ces technologies est essentiel pour une bonne gestion de l'environnement et une réduction des coûts.
Dans une étude récemment publiée dans la revue Advanced Sustainable Systems, des chercheurs de l'Université d'Osaka ont développé une technologie sans fil de détection de l'humidité du sol, largement biodégradable. Ces travaux constituent une étape importante pour lever les obstacles techniques persistants en agriculture de précision, notamment l'élimination sûre des capteurs usagés.
Face à la croissance démographique mondiale, il est essentiel d'optimiser les rendements agricoles et de minimiser l'utilisation des terres et de l'eau. L'agriculture de précision vise à répondre à ces besoins contradictoires en utilisant des réseaux de capteurs pour collecter des informations environnementales afin d'allouer les ressources aux terres agricoles de manière judicieuse, au moment et à l'endroit où elles sont nécessaires.
Les drones et les satellites peuvent recueillir une multitude d'informations, mais ils ne sont pas idéaux pour déterminer l'humidité et les niveaux d'humidité du sol. Pour une collecte de données optimale, les appareils de mesure de l'humidité doivent être installés au sol à forte densité. Si le capteur n'est pas biodégradable, il doit être récupéré en fin de vie, ce qui peut être laborieux et peu pratique. L'objectif des travaux actuels est d'allier fonctionnalité électronique et biodégradabilité dans une seule technologie.
« Notre système comprend plusieurs capteurs, une alimentation sans fil et une caméra thermique pour collecter et transmettre des données de détection et de localisation », explique Takaaki Kasuga, auteur principal de l'étude. « Les composants du sol sont principalement écologiques et se composent de nanopapier, d'un substrat, d'un revêtement protecteur en cire naturelle, d'un élément chauffant en carbone et d'un fil conducteur en étain. »
Cette technologie repose sur le fait que l'efficacité du transfert d'énergie sans fil vers le capteur dépend de la température de son élément chauffant et de l'humidité du sol environnant. Par exemple, lors de l'optimisation de la position et de l'angle du capteur sur un sol lisse, une augmentation de l'humidité du sol de 5 % à 30 % réduit l'efficacité de la transmission d'environ 46 % à environ 3 %. La caméra thermique capture ensuite des images de la zone pour collecter simultanément l'humidité du sol et la localisation du capteur. À la fin de la saison des récoltes, les capteurs peuvent être enfouis dans le sol pour se biodégrader.
« Nous avons réussi à imager des zones présentant un manque d'humidité du sol grâce à 12 capteurs dans un champ de démonstration de 0,4 x 0,6 mètre », a déclaré Kasuga. « Notre système est ainsi capable de gérer la forte densité de capteurs nécessaire à l'agriculture de précision. »
Ces travaux pourraient optimiser l'agriculture de précision dans un monde aux ressources de plus en plus limitées. Optimiser l'efficacité de la technologie des chercheurs dans des conditions défavorables, comme un mauvais positionnement des capteurs et des angles de pente sur des sols grossiers, et peut-être d'autres indicateurs de l'environnement pédologique au-delà de l'humidité, pourrait conduire à une utilisation généralisée de cette technologie par la communauté agricole mondiale.
Date de publication : 30 avril 2024