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Des capteurs embarqués pour moduler la fertilisation azotée en temps réel

Un pilotage précis des apports d’engrais azotés passe par une connaissance des besoins réels de la culture à l’échelle intraparcellaire, dont la variabilité peut être évaluée par les capteurs optiques embarqués. L’incontournable N-Sensor de Yara a été rejoint par l’Isaria de Fritzmeier, distribué en France par Claas et CNH, et par le GreenSeeker de Trimble.

La modulation des apports d’azote avec l’épandeur d’engrais ou le pulvérisateur, en lien avec un capteur embarqué, ne date pas d’aujourd’hui, le dispositif N-Sensor de Yara ayant vu le jour à la fin des années 90. Toutefois, le lourd investissement qu’ils imposent et la concurrence des images satellitaires n’ont pas permis de démocratiser ces outils de modulation, qui offrent pourtant l’avantage d’associer l’analyse de la culture et la modulation de l’épandage en temps réel. La plupart des achats sont ainsi réalisés par des ETA, des Cuma ou de grandes exploitations. En analysant la variabilité de la culture devant l’épandeur, ces capteurs offrent un niveau de précision supérieur à celui des images satellites ou encore des drones. Ils évitent également à l’agriculteur la gestion des cartes de préconisation, tout en lui délivrant des cartes d’application très précises. « Attention toutefois à ne pas perdre de vue que ces appareils sont des outils de modulation. Avant de les mettre en œuvre dans une parcelle, l’agriculteur doit établir la dose d’azote de référence qu’il souhaite appliquer. Il devra donc au préalable utiliser un outil de diagnostic de type GPN ou N-Tester sur une zone homogène de la parcelle. Cette étape est essentielle pour que le capteur module la dose autour de ce point de référence », avertit Caroline Desbourdes, spécialiste agriculture de précision chez Arvalis. D’après les essais réalisés par l’institut, le capteur embarqué N-Sensor utilisé pour moduler l’apport tardif d’azote sur blé permet d’envisager un gain de rendement de 3 quintaux par hectare. En revanche, la spécialiste précise qu’aucun écart significatif n’a été observé sur la teneur en protéine.

Le N-Sensor se bonifie

Implanté sur le toit de la cabine du tracteur, le Yara N-Sensor a évolué en 2006 avec la version ALS, en complément du modèle d’origine. Celle-ci associe aux deux capteurs de réflectance analysant la culture de chaque côté du tracteur sur une largeur de 3-4 mètres, une source lumineuse qui permet de s’affranchir des conditions de luminosité. A noter qu’une nouvelle version ALS-2 commercialisée en 2019 embarque désormais des leds à la place des projecteurs xénon. Elle profite d’une installation facilitée, grâce à des modules plus légers, qui peuvent par ailleurs être utilisés à la verticale. Yara annonce également que les nouveaux capteurs sont moins sensibles aux gouttelettes de rosée sur les feuilles. L’ALS-2 profite d’une connectivité Isobus, en plus de la liaison série. Cerise sur le gâteau, ce dernier opus du N-Sensor est annoncé moins cher que son prédécesseur réputé pour son tarif élitiste.

Les capteurs hyperspectraux utilisés par le N-Sensor permettent de mesurer un indice relatif de biomasse et une teneur en chlorophylle qui renseigne sur l’état de nutrition azotée de la plante. Les algorithmes développés par Yara autorisent une modulation sur différentes cultures : blé, orge, colza, pommes de terre et maïs. A noter qu’en colza, un mode « absolu » mesure directement la quantité d’azote absorbée par la culture, sans étalonnage préalable et établit une préconisation de dose d’azote en fonction du stade d’intervention. Le N-Sensor est par ailleurs utilisé pour moduler les régulateurs de croissance ou encore les produits de défanage des pommes de terre.

Le capteur Isaria monté sur le relevage avant

De développement plus récent, la solution Isaria de l’allemand Fritzmeier se retrouve chez Claas sous le nom Crop Sensor et est commercialisée par les réseaux Case IH et New Holland sous l’appellation CropXplorer. Ces appareils utilisent une technologie de capteur similaire à celle du N-Sensor, tout en mesurant des indicateurs différents. Ils se différencient par un montage sur le relevage frontal du tracteur et par leurs deux têtes de mesure montées à l’extrémité de bras repliables. Chacune d’elle utilise un capteur associé à quatre leds analysant une surface d’un mètre carré de chaque côté du tracteur. Le capteur Isaria offre la possibilité d’effectuer un ou deux points de mesure pour son étalonnage. Le dispositif peut intégrer en plus des cartes de potentiel de rendement pour modérer les calculs de modulation. Dans le cas d’une modulation sur blé ou orge d’hiver, un mode « automatique » permet d’établir la dose et la modulation en fonction de plusieurs paramètres : date de semis, reliquat azoté, rendement attendu, stade de croissance, qualité. En termes de connectivité, les capteurs sont reliés à un terminal en liaison Bluetooth. Ce dernier fournit ensuite les ordres de modulation à la console pilotant l’épandeur ou le pulvé en liaison série ou par Isobus.  

Une version plus abordable sur les rétroviseurs

Case IH et New Holland déclinent par ailleurs la version Basic du CropXplorer. Affichée à un tarif beaucoup plus attractif, elle se contente de deux capteurs se fixant sur les supports des rétroviseurs droit et gauche du tracteur. Ceux-ci scannent une zone de 5 mètres carrés en oblique de chaque côté du tracteur à la manière d’un N-Sensor. Ils ne sont pas équipés d’une source lumineuse, les rendant dépendant de la luminosité ambiante, comme le N-Sensor de base. Cette version Basic offre des fonctionnalités simplifiées par rapport au CropXplorer standard : pas de mode avec deux calibrages, ni de mode automatique et impossibilité d’intégrer des cartes de potentiel. Conçue avec une architecture Isobus, elle peut être pilotée directement par le terminal du tracteur.

Troisième solution de capteur peu répandue dans l’Hexagone, le GreenSeeker de Trimble ne mesure que l’indice relatif de biomasse, ce qui le cantonne à de la modulation en colza ou en premier apport sur blé. Pour les apports suivants, la densité de végétation fait saturer le capteur, qui n’est pas en mesure d’estimer la teneur en chlorophylle, contrairement aux solutions précédemment citées.

Augmenta module à l’aide d’une caméra sur le toit du tracteur

La start-up Augmenta a mis au point un dispositif utilisant des caméras multispectrales 4K capables d’analyser la culture sur toute la largeur de travail (jusqu’à 40 mètres) avec une résolution de 12 pixels par centimètre. Ce dispositif monté sur le toit de la cabine du tracteur ou de l’automoteur, qui sera distribué en France par le réseau Vantage Atlantique-Méditerranée, permet d’analyser l’état de la culture et, par l’intermédiaire d’algorithmes, de piloter en temps réel la modulation de la dose d’engrais. Augmenta annonce que son système offre davantage de précision que les capteurs de réflectance, tout en proposant d’autres applications comme l’enregistrement d’images de la culture dans des zones particulières.

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