Résumé : Dans le contexte de la transformation de l’agriculture traditionnelle vers une agriculture de précision et intelligente, les capteurs de pH pour la qualité de l’eau, autrefois réservés aux laboratoires, deviennent de véritables « papilles intelligentes » sur le terrain. En surveillant le pH de l’eau d’irrigation en temps réel, ils préservent la croissance des cultures et sont devenus un élément clé d’une gestion scientifique de l’eau et des engrais.
I. Contexte de l’affaire : La situation critique de « la vallée de la tomate »
À la base de démonstration agricole moderne « Green Source » dans l’est de la Chine, se trouvait une serre moderne en verre de 200 hectares dédiée à la culture de tomates cerises de haute qualité, connue sous le nom de « Vallée des tomates ». Le responsable de l’exploitation, M. Wang, était constamment préoccupé par un problème : une croissance inégale des cultures, avec un jaunissement des feuilles et un retard de croissance dans certaines zones, associés à une faible efficacité des engrais.
Après une enquête préliminaire, les parasites, les maladies et les carences nutritionnelles ont été écartés. L'attention s'est alors portée sur l'eau d'irrigation. Cette eau, provenant d'une rivière voisine et alimentée par les eaux de pluie, présentait un pH fluctuant en fonction des conditions météorologiques et environnementales. Les chercheurs ont soupçonné que cette instabilité du pH affectait la disponibilité des engrais, entraînant ainsi les problèmes observés.
II. La solution : Déploiement d'un système intelligent de surveillance du pH
Pour résoudre définitivement ce problème, la base « Green Source » a introduit et déployé un système intelligent de surveillance de l'eau d'irrigation basé sur des capteurs de pH en ligne pour la qualité de l'eau.
- Composition du système :
- Capteurs de pH en ligne : installés directement sur la conduite d’arrivée d’eau d’irrigation principale et à la sortie de la cuve de mélange d’engrais dans chaque serre, ces capteurs fonctionnent selon le principe de la méthode des électrodes, permettant une mesure continue et en temps réel du pH de l’eau.
- Module d'acquisition et de transmission de données : Convertit les signaux analogiques des capteurs en signaux numériques et les transmet sans fil à une plateforme de contrôle centrale via la technologie Internet des objets (IoT).
- Plateforme de contrôle centralisée intelligente : un système logiciel basé sur le cloud chargé de recevoir, stocker, afficher et analyser les données de pH, et de définir les seuils de gestion.
- Système de réglage automatique (en option) : Relié à la plateforme, il contrôle automatiquement l'injection de petites quantités de solution acide (par exemple, acide phosphorique) ou alcaline (par exemple, hydroxyde de potassium) pour ajuster précisément le pH lorsque les valeurs sortent de la plage.
- Flux de travail :
- Surveillance en temps réel : Le pH de l'eau d'irrigation est mesuré en temps réel par les capteurs avant son entrée dans le système d'irrigation goutte à goutte.
- Alarmes de seuil : La plage de pH optimale pour la culture des tomates cerises (5,5-6,5) est définie sur la plateforme de contrôle centrale. Si le pH descend en dessous de 5,5 ou dépasse 6,5, le système envoie immédiatement une alerte aux responsables via une application mobile ou un ordinateur.
- Analyse des données : La plateforme génère des graphiques de tendances du pH, aidant ainsi les gestionnaires à analyser les schémas et les causes des fluctuations du pH.
- Réglage automatique/manuel : Le système peut être configuré en mode entièrement automatique, ajoutant de l’acide ou de la base pour ajuster précisément le pH à la valeur cible (par exemple, 6,0). Les responsables peuvent également activer manuellement le système de réglage à distance sur réception d’une alerte.
III. Résultats et valeur de l'application
Après trois mois d’utilisation du système, la base « Green Source » a réalisé d’importants bénéfices économiques et écologiques :
- Amélioration de l'efficacité des engrais, réduction des coûts :
- La plupart des nutriments (comme l'azote, le phosphore et le potassium) sont mieux assimilés par les plantes dans un milieu légèrement acide (pH 5,5-6,5). Un contrôle précis du pH permet d'accroître l'efficacité de l'utilisation des engrais d'environ 15 %, réduisant ainsi leur consommation d'environ 10 % tout en maintenant le rendement.
- Amélioration de la santé des cultures, de la qualité et du rendement :
- Des problèmes comme la chlorose par carence en nutriments (jaunissement des feuilles), qui survenait lorsque le pH élevé bloquait les micronutriments tels que le fer et le manganèse, les rendant indisponibles pour les plantes, ont été résolus. La croissance des cultures est devenue uniforme et les feuilles ont repris une belle couleur verte.
- Le taux de Brix, le goût et la texture des tomates cerises se sont nettement améliorés. Le rendement commercialisable a augmenté de 8 %, ce qui a directement accru les bénéfices économiques.
- Gestion de précision activée, main-d'œuvre économisée :
- Nous avons remplacé la méthode obsolète qui nécessitait des prélèvements et des tests manuels fréquents par des bandelettes de test pH ou des appareils portables. Ce système permet une surveillance continue 24h/24 et 7j/7, ce qui représente une économie de main-d'œuvre considérable et élimine les erreurs humaines.
- Les gestionnaires peuvent vérifier à tout moment et n'importe où l'état de la qualité de l'eau de l'ensemble du système d'irrigation via leur téléphone, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la gestion.
- Prévention du colmatage du système, réduction des coûts de maintenance :
- Un pH trop élevé peut entraîner la précipitation des ions calcium et magnésium présents dans l'eau, formant ainsi du tartre qui obstrue les goutteurs. Le maintien d'un pH adéquat permet de ralentir la formation de tartre, d'allonger la durée de vie du système d'irrigation goutte à goutte et de réduire la fréquence et les coûts d'entretien.
IV. Perspectives d'avenir
L’application des capteurs de pH de l’eau va bien au-delà. Dans le plan pour une agriculture intelligente de demain, ils joueront un rôle encore plus central :
- Intégration poussée avec les systèmes de fertirrigation : les capteurs de pH seront associés à des capteurs de conductivité électrique (EC) et à diverses électrodes sélectives d’ions (par exemple, pour les nitrates et le potassium) afin de former un « système de diagnostic nutritionnel » complet pour la fertilisation à la demande et l’irrigation de précision.
- Contrôle prédictif basé sur l'IA : en analysant les données historiques de pH, les données météorologiques et les modèles de croissance des cultures grâce à des algorithmes d'IA, le système peut prédire les tendances du pH et intervenir de manière proactive, passant d'un « contrôle en temps réel » à une « régulation prédictive ».
- Extension à l'aquaculture et à la surveillance des sols : La même technologie peut être appliquée pour gérer la qualité de l'eau dans les bassins d'aquaculture et utilisée comme sonde pour la surveillance in situ du pH du sol, créant ainsi un réseau complet de surveillance environnementale agricole.
Conclusion:
L’exemple de la base « Green Source » illustre parfaitement comment un simple capteur de pH de l’eau peut faire le lien entre la gestion des ressources en eau et la santé nutritionnelle des cultures. En fournissant des données continues et précises, il fait évoluer l’agriculture traditionnelle, fondée sur l’expérience, vers une agriculture intelligente pilotée par les données, offrant ainsi un soutien technique solide pour la conservation de l’eau, la réduction des engrais, l’amélioration de la qualité et de l’efficacité des cultures, et le développement durable de l’agriculture.
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Date de publication : 22 octobre 2025