Etat de l’art des outils pour améliorer l’efficience de l’Azote en agriculture

Il s’agit d’un article scientifique « état de l’art » (review) publié par deux chercheurs de l’université du Maine. Cet article est intéressant à plusieurs égards :
– il resitue les enjeux associés à l’efficacité de l’azote dans l’agriculture moderne,
– il fait un état de l’art assez exhaustif sur les outils et méthodes actuellement disponibles pour aider au pilotage de l’azote (analyse de sol, analyse des tissus végétaux, réponse spectrale des feuilles, indices de végétation -NDVI entre autre-, drones, capteurs portatifs, imagerie satellitaire) ainsi que les techniques d’application des engrais et le calendrier d’application pour améliorer l’efficience de l’azote.
– il propose une analyse de ces méthodes au regard des besoins des cultures, l’article met en particulier en évidence les limites des approches basées sur l’analyse de sol ou de tissus qui fournissent des éléments d’aide à la décision désynchronisés par rapport aux besoins réels des cultures. De ce point de vue, l’article montre l’intérêt des outils utilisés en agriculture de précision (GreenSeeker, Holland Crop Circle, drone, satellite) pour mieux « coller » aux besoins des cultures,
– il propose une analyse systémique assez critique des outils actuellement disponibles qui limitent considérablement une bonne utilisation de l’azote. En effet, la plupart des outils de pilotage jugés efficaces le sont à un stade avancé du développement des cultures alors que pour beaucoup d’entre elles, 70% de l’azote appliqué est utilisé dans les 25-30 jours après la plantation, c’est par exemple le cas du maïs et de la pomme de terre. Il en résulte que la plupart des outils et méthodes intéressants le sont pour environ 30 % de l’azote appliqué, ce qui constitue une limite importante pour améliorer l’efficience de l’azote en agriculture. L’article préconise fortement l’utilisation de deux ou plusieurs méthodes en combinaison lors de la gestion de l’azote et plaide pour le développement d’une nouvelle génération d’outils d’aide à la décision.

Résumé : Management of nitrogen (N) is a challenging task and several methods individually and in combination are in use to manage its efficiency. However, nitrogen use efficiency (NUE) has not been improved to a level, only 33%, as predicted by the researchers while developing nitrogen management tools and methods. The primary objective of this review article is to evaluate methods and tools available to manage nitrogen. Several methods, soil testing, plant tissue testing, spectral response, fertilizer placement and timing and vegetative indexes (leaf area index, and NDVI) through drones, handheld sensors, and satellite imagery were reviewed on the subject of user-friendly and effectiveness towards NUE. No single method was found sufficient to counter the nitrogen loss. Some methods were found time consuming and unsynchronized with N uptake behavior of particular crop, for example, plant tissue testing. Use of precision agriculture tools, such as GreenSeeker, Holland Crop Circle, drone, and satellite imagery, were found better compared to conventional methods such as soil testing, but these tools can only be used when the crop is up. Therefore, N management is possible only through inseason N application methods. When 70% of the applied nitrogen is used by the crops within 25–30 days after planting, for example, corn and potatoes, it is required to apply major N rates through inseason approach and some N at planting using soil test reports. In conclusion, this article strongly advocates using two or more methods in combination when managing N.

référence : Sharma, L. K., & Bali, S. K. (2017). A Review of Methods to Improve Nitrogen Use Efficiency in Agriculture. Sustainability10(1), 51.

Des satellites au service de l’environnement

 

La lutte contre le changement climatique prend de la hauteur avec le développement de satellites dédiés à l’observation de l’évolution du climat et de ses impacts. Grâce à des partenariats internationaux 3 satellites dédiés à cette cause sont ou seront prochainement lancés.

En Août dernier le satellite franco-israélien «Venųs» (Vegetation and Environment monitoring on a New Micro-Satellite) dédié au suivi de la végétation a été lancé. Ce satellite fournit des images à haute résolution spatiale (entre 5 et 10 mètres) de plus de 100 sites distribués sur l’ensemble de notre planète avec une fréquence de revisite de 2 jours. Aucun capteur embarqué sur un satellite en orbite ne combine actuellement une telle fréquence de revisite et finesse spatiale pour le suivi de la végétation. La mission a plusieurs objectifs :

  • la production de données utiles à l’amélioration des cartes de couverture des terres ;
  • l’étude de la biodiversité;
  • la construction des modèles de flux de carbone;
  • le suivi de la production agricole ;
  • la gestion de l’irrigation.

« Venųs »sera suivi de deux autres lancements: « Microcarb« , en 2020, qui étudiera les (suite…)

Parrot lance le Bluegrass, un drone pensé pour l’agriculture

L’entreprise française Parrot étoffe sa gamme de drones, avec un quadricoptère spécifiquement développé pour l’agriculture. Parrot Bluegrass est un nouvel outil d’aide à la décision au service de l’agriculture de précision.

http://www.ac-mag.fr/drones-et-capteurs-agricoles/110-parrot-lance-le-bluegrass-un-drone-pense-pour-l-agriculture

Pléiades Neo, une nouvelle constellation de satellites d’observation de la Terre à très haute résolution.

A partir de 2020, Airbus va déployer 4 nouveaux satellites pour compléter et améliorer sa constellation actuelle de 10 appareils d’observation de la Terre. Par paire, ils seront lancés par le futur lanceur Vega-C d’Arianespace en 2020 et 2021, pour ce qui sera son tout premier contrat commercial.

Ce projet est entièrement financé par Airbus, pour une valeur s’approchant des 550 millions d’euros. La nouvelle constellation surpassera en performance et en réactivité les satellites Pléiades 1A et 1B aujourd’hui en service et lancés en 2011 et 2012. Avec Pléiades Neo, le taux de reprogrammation sera cinq fois supérieur à celui des constellations précédentes et le nombre de revisites quotidiennes en tout point du globe sera doublé. Placés sur deux orbites différentes, les deux paires de satellites (suite…)

Planet propose un service de télédétection agricole avec une fréquence quotidienne

planet_1

 

Sources : http://www.farmindustrynews.com/technology/satellite-imagery-your-fingertips

Nous avions déjà évoqué le nom de la société Planet sur ce blog à plusieurs reprise. Un article de Farmindustry montre que le service est maintenant pratiquement opérationnel avec 54 nano satellites de plus que l’année dernière (la constellation est passée à 190 nano-satellites en 2017). Planet propose dés à présent des services aux agriculteurs en revendiquant une image quotidienne (lorsque les conditions météorologiques le permettent) avec une résolution de 3 m. en multispectral. L’article met en évidence l’émergence de nouveaux services dans ce domaine.

Etudier les variations d’altitudes dans le temps avec des images radar (dont Sentinel-1 (SAR))

Une animation impressionnante qui permet grâce à une série temporelle d’images RADAR (dont Sentinel-1, SAR) de voir les variations d’altitude d’un quartier de Budapest. Cette anomalie est liée, depuis la fin de la seconde guerre mondiale,  à une surexploitation de la nappe phréatique qui a provoqué un affaissement du sol. Des mesures de protection mises en place depuis plus de 10 ans entraînent un rechargement de la nappe ce qui explique aujourd’hui la remontée d’altitude de ce quartier. On pourra consulter le billet initial à cette adresse (http://geo-sentinel.eu/how-budapest-move/), ce billet met en évidence l’intérêt de ce type d’information pour des études amonts de constructions ou d’aménagements.

Eugenius : plusieurs PME s’unissent au niveau Européen pour offrir un bouquet de services

Alors que le programme Copernicus met à disposition des données d’observation de la terre pour le développement de nouveaux services. Ce programme doit s’appuyer sur des acteurs à même de comprendre les besoins des utilisateurs finaux et leur permettre d’accéder à des données « élaborées » pour proposer des services appropriés. Cela nécessite de maîtriser une large gamme d’outils et d’expertise qu’il est souvent difficile de réunir dans une seule entreprise. Afin de palier ce problème, un groupe de PME européennes a fondé le Groupe européen des entreprises pour un réseau d’informations à l’aide de données spatiales (European Group of Enterprises for a Network of Information using Space : EUGENIUS) en 2016. Ce réseau de fournisseurs de services a l’ambition de concevoir, créer et fournir des services et des applications liés à la gestion de l’espace et des ressources naturelles pour des clients régionaux et locaux, principalement les autorités publiques. Les applications seront basées sur la très grande quantité d’informations géospatiales mises à disposition par le programme Copernicus, ainsi que par de nombreuses initiatives locales et régionales. EUGENIUS constitue un modèle intéressant permettant à des entreprises de  partager des données et des méthodes complémentaires afin de répondre collectivement ou individuellement à une plus grande variété de demandes ; en effet, l’adaptabilité à des besoins ou conditions spécifiques est rendue possible par le réseau d’experts ainsi constitué au niveau européen.
EUGENIUS est constitué des entreprises suivantes : Terranis (Toulouse), Planetek (Bari), Spacebel (Liège), Capital Hightech (Bordeaux), Conectus (Strasbourg), Terraspatium (Athens), I-Sea (Bordeaux), Geomer (Heidelberg) and Geoville (Vienna).

EUGENIUS reste ouvert à de nouveaux membres, il est à la fois bénéficiaire du programme Copernicus et contributeur à l’évolution de son écosystème.

Toutes les informations : http://copernicus.eu/news/eugenius-new-association-eo-service-providers-europe-using-copernicus-data

La détection de la Flavescence dorée par drone : premiers résultats scientifiques

Rappelons que la détection de la flavescence dorée (FD) constitue un enjeu important pour une grande partie du vignoble français. Il y a une forte attente de la filière en outils permettant de rationaliser le suivi et l’inventaire des foyers de cette maladie. Le drone est souvent cité dans les revues techniques comme un outil avec une forte potentialité, toutefois, il existe peu (voire pas) d’articles scientifiques présentant une méthode et des résultats rigoureux de détection de la flavescence dorée par drone. C’est la raison pour laquelle ce travail publié par des collègues de l’école de Purpan mérite d’être mentionné. Il est (à notre connaissance) le premier article scientifique dans ce domaine.

L’expérimentation a été réalisée dans le vignoble gaillacois. Son objectif est d’évaluer la faisabilité de discriminer les symptômes de Flavescence dorée de vignes saines sur des cépages rouges et blancs à partir d’images multispectrales à très haute résolution. L’intérêt de l’étude réside dans une base de données exhaustives de vérité terrain acquises en septembre 2015 sur quatre parcelles (avec une mesure des symptômes et un gradation de ces derniers trés précises). Simultanément, des images multispectrales de drone ont été acquises et les signatures spectrales de plantes saines et symptomatiques ont été étudiées en considérant un ensemble de 20 variables (bandes spectrales, indices de végétation et paramètres biophysiques) calculées à partir des bandes spectrales. L’étude a été réalisée en utilisant des approches de classification univariée et multivariée. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec les cépages rouges (que ce soit en utilisant des approches univariées et multivariées). Pour les cépages blancs, les résultats sont moins évidents quelle que soit la variable considérée et l’approche de classification testée. Néanmoins, l’évaluation de l’erreur montre que, malgré les problèmes de confusion entre les pixels correspondant à de la Flavescence dorée et les pixels de plante saine, il semble possible de proposer une technique opérationnelle de détection et de cartographie de symptômes susceptibles de correspondre à de  la Flavescence dorée sur la base d’images multispectrales de drones. En fin d’article, les auteurs discutent de la nécessité de conduire des expérimentations incluant d’autres désordres (biotiques et/ou abiotiques) que ceux de la flavescence dorée afin de vérifier la spécificité des variables pertinentes identifiées.

Flavescence dorée is a grapevine disease affecting European vineyards which has severe economic consequences and containing its spread is therefore considered as a major challenge for viticulture. Flavescence dorée is subject to mandatory pest control including removal of the infected vines and, in this context, automatic detection of Flavescence dorée symptomatic vines by unmanned aerial vehicle (UAV) remote sensing could constitute a key diagnosis instrument for growers. The objective of this paper is to evaluate the feasibility of discriminating the Flavescence dorée symptoms in red and white cultivars from healthy vine vegetation using UAV multispectral imagery. Exhaustive ground truth data and UAV multispectral imagery (visible and near-infrared domain) have been acquired in September 2015 over four selected vineyards in Southwest France. Spectral signatures of healthy and symptomatic plants were studied with a set of 20 variables computed from the UAV images (spectral bands, vegetation indices and biophysical parameters) using univariate and multivariate classification approaches. Best results were achieved with red cultivars (both using univariate and multivariate approaches). For white cultivars, results were not satisfactory either for the univariate or the multivariate. Nevertheless, external accuracy assessment show that despite problems of Flavescence dorée and healthy pixel misclassification, an operational Flavescence dorée mapping technique using UAV-based imagery can still be proposed.

Références : Albetis, J., Duthoit, S., Guttler, F., Jacquin, A., Goulard, M., Poilvé, H., … & Dedieu, G. (2017). Detection of Flavescence dorée Grapevine Disease Using Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Multispectral Imagery. Remote Sensing, 9(4), 308.

Pour tout savoir sur le projet Copernicus

Une vidéo pédagogique d’une présentation de Mauro Facchini qui permet d’avoir une vision synthétique du projet Européen Copernicus. La présentation permet en particulier d’avoir un aperçu de l’ensemble des projets satellitaires  (Sentinel 1, 2, 3, 4, 5, 5p, 6) jusqu’en 2020.

Landsat ou images aériennes multispectrales pour suivre et cartographier la vigueur de la vigne ?

C’est une question à laquelle se sont intéressés des chercheurs italiens (entre autre de l’université de Turin) dans un article scientifique qui vient d’être publié. L’idée est de savoir si des images Landsat 8 OLI avec une résolution de 30 m,  présentent un avantage (outre le fait qu’elles sont gratuites) sur les images multispectrales aériennes pour cartographier la vigueur (on devrait parler d’expression végétative) de la vigne. L’intérêt de cet article est triple :
– il considère l’utilisation d’une source d’information gratuite (Landsat 8 OLI) avec un historique, ce qui permet de tester l’approche sur plusieurs années et deux dates chaque année. L’étude a débuté en 2013, c’est la raison pour laquelle elle considère des images Landsat 8, mais elle permet d’imaginer les potentialités maintenant offertes par le couple de satellites européens Sentinel,
– il propose de comparer la qualité radiométrique des images, l’effet de la résolution (important sur des cultures en rang comme la vigne) et l’effet des pixels mixtes qui en résulte,
– il envisage une comparaison multi-date des images obtenues, ce qui permet de tester la pertinence des deux plateformes d’acquisition testées pour un suivi de la végétation (même si le nombre de dates étudiées ne le permet pas dans l’article),

Les conclusions montrent que les deux sources d’information sont cohérentes en relatif et permettent de cartographier la variabilité intra-parcellaire de l’expression végétative de la vigne. L’étude met toutefois en évidence des limites à l’utilisation des images Landsat 8 pour envisager un suivi rigoureux de la végétation, ces limites étant dues à la qualité des corrections apportées aux images (corrections radiométriques et atmosphériques principalement).

Résumé de l’article : In this work we tested consistency and reliability of satellite-derived Prescription Maps (PMs) respect to those that can be obtained by aerial imagery. Test design considered a vineyard of Moscato Reale sited in Apulia (South-Eastern Italy) and two growing seasons (2013 and 2014). Comparisons concerned Landsat 8 OLI images and aerial datasets from airborne RedLake MS4100 multispectral camera. We firstly investigated the role of spatial resolution in radiometric features of data and, in particular, of NDVI maps and consequently of vigour maps. We first measured the maximum expected correlation between satellite- and aerial-derived maps. We found that, without any pixel selection and spatial interpolation, correlation ranges between 0.35 and 0.60 depending on the degree of heterogeneity of the vineyard. We also found that this result can be improved by operating a selection of those pixels representing vines canopy in aerial imagery and spatially interpolating them. In this way correlation coefficient can be improved up to 0.85 (minimum 0.60) suggesting an excellent capability of satellite data to approximate aerial ones at vineyard level. Prescription maps derived from vigour one demonstrated to be spatially consistent; but we also found that the quantitative interpretation of mapped vigour was changing in strength according to datasets and time of acquisition. Therefore, in spite of a satisfying consistency of spatial distribution, results showed that vigour strength at vineyard level from aerial and satellite datasets is generally not consistent, partially for the presence of a bias (that we modelled).

références : Borgogno-Mondino, E., Lessio, A., Tarricone, L., Novello, V., & de Palma, L. A comparison between multispectral aerial and satellite imagery in precision viticulture. Precision Agriculture, 1-23.