Des capteurs infrarouges pour analyser les lisiers des porcs

L’utilisation d’un signal lumineux, le proche infrarouge (IR) au moment de l’épandage, permet de déterminer la composition des effluents d’élevage épandus sur les terres en matière sèche, azote, phosphore et potassium.

Le principe repose sur le niveau de transmission ou de réflexion de ce signal sur l’effluent. Pour évaluer la précision de cet outil, l’Ifip-Institut du porc a comparé les valeurs annoncées par un système commercial IR embarqué sur tonne à lisier aux résultats d’analyse chimique de laboratoire d’une vingtaine d’échantillons de lisier de porc. La fiabilité des valeurs d’analyse prédites par le système, exprimée par le coefficient de détermination (R²) (1), est très satisfaisante pour la teneur en matière sèche (R² = 0,92) et le phosphore (R² = 0,83). Cependant, la qualité de prédiction est moins élevée pour l’azote total (R² = 0,51) et très approximative pour l’azote ammoniacal et le potassium (R² respectivement de 0,11 et 0,16).

Globalement, cette première approche sur les capteurs montre un intérêt certain pour préciser les quantités d’azote et de phosphore épandu. La qualité de la prédiction de l’azote peut vraisemblablement être améliorée car les capteurs IR réagissent généralement bien avec cet élément. Des travaux antérieurs ont montré de bons résultats sur lisier de porc (R² > 0,85). Mais ces résultats ont été obtenus en conditions de laboratoire plus favorables que sur le terrain : température constante, fréquences d’étalonnage plus élevées, pas d’agressions physiques et chimiques par les flux d’effluents (sable, gravier, ammoniac…). En moyenne, sur l’ensemble des comparaisons réalisées sur le terrain, les valeurs d’azote prédites sont supérieures de 6 % aux valeurs d’analyse de laboratoire.

 

Des écarts peu importants s’observent également pour les autres éléments : -4 % pour la matière sèche, +3 % pour le phosphore, -3 % pour l’azote ammoniacal et -2 % pour le potassium. Les différences de fiabilité de prédiction, mentionnées précédemment (les R²), dépendent conjointement de la variabilité individuelle (l’écart-type) et de la gamme de concentration des échantillons. Ainsi, pour l’azote, l’écart-type est de 27 %, c’est-à-dire que pour un résultat d’analyse chimique de 3 kg N/m³ de lisier, 68 % des valeurs sont comprises entre 2,2 et 3,8 kg N/m³, pour une gamme de concentration échantillonnée de 1,4 à 5,5 kg N/m³.

 

Les capteurs IR ne réagissent pas très bien au phosphore. Mais ce dernier, très corrélé à la matière sèche, elle-même réagissant bien avec les capteurs IR. Cette dernière a probablement été intégrée dans les équations de prédiction. Les différences individuelles entre valeurs prédites et analysées pour le phosphore ne sont pas négligeables (écart-type de 32 %). Mais la gamme de concentration du pool d’échantillon est bien plus étendue que pour l’azote. Le rapport est de 1 à 10 entre la teneur minimale et maximale en phosphore contre un rapport de 1 à 4 pour l’azote total.

Concernant les éléments solubles (azote ammoniacal et potassium), l’absence de fiabilité est le fait d’une forte variabilité individuelle de la qualité de prédiction (notamment pour l’azote ammoniacal) au regard d’une gamme de concentration restreinte (notamment pour le potassium). Un potentiel d’amélioration devrait être envisageable pour l’azote ammoniacal où des travaux antérieurs ont montré une meilleure fiabilité. L’amélioration des équations de prédiction par la corrélation avec la matière sèche, à savoir une prise en compte de la dilution des lisiers, sera limitée par la variabilité des matières premières alimentaires, notamment pour le potassium.

 

Les imprécisions de prédiction sont à relativiser par rapport aux imprécisions d’un épandage uniquement basé sur du volumétrique (un cubage de lisier à l’hectare) et à la nécessité d’améliorer la précision de la fertilisation organique. Ces résultats devront toutefois être confirmés sur un plus grand nombre d’analyses et de situations.