Tests de capteurs de sol non destructifs adaptés à des petites exploitations

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Tests de capteurs de sol non destructifs adaptés à des petites exploitations

soil_sensors

Sources : Piikki et al., 2016

Des chercheurs Kenyans de l’université de Nairobi ont mis en place une expérimentation originale visant à tester l’aptitude de capteurs « simples », non destructifs à apporter des informations objectives sur les sols. L’originalité est de se placer dans un contexte « low cost » de petites exploitations. Quatre capteurs ont été testés dans quatre petites exploitations du comté d’Embu, au Kenya: un capteur portable de fluorescence X (PXRF) que l’on a déjà évoqué dans ce blog (cf billet précédent), une application smartphone pour la détermination de la couleur du sol par imagerie, un capteur à induction électromagnétique à double profondeur et un capteur de réflectance optique de sol basé sur des LED. Les mesures ont été effectuées sur 32-43 sites dans chaque exploitation. Les échantillons de terre ont été analysés pour déterminer la teneur en éléments  (N, P, K, Mg, Ca, S, B, Mn, Zn, Cu et Fe), le pH,  l’azote total et le carbone total. La capacité d’échange de Cation (CEC) et l’aluminium échangeable (Al) ont également été mesurés. Des modèles de prédiction multivariés pour chacune des propriétés du sol ont été évalués. Les résultats montrent qu’il est possible d’estimer les teneurs en K, N, Ca et S, B, Zn, Mn, Fe, TC, Al et la CEC de manière opérationnelle avec une combinaison de capteurs. Le PXRF est le capteur qui est le plus souvent sélectionné et la combinaison d’un PXRF et d’un capteur portable de réflectance du sol constitue la combinaison la plus prometteuse pour évaluer les caractéristiques du sol in situ. Cette association de capteur constitue une alternative intéressante pour  compléter, mais pas pour remplacer des analyses de sol classiques.

Résumé : Four proximal soil sensors were tested at four smallholder farms in Embu County, Kenya: a portable X-ray fluorescence sensor (PXRF), a mobile phone application for soil color determination by photography, a dual-depth electromagnetic induction (EMI) sensor, and a LED-based soil optical reflectance sensor. Measurements were made at 32–43 locations at each site. Topsoil samples were analyzed for plant-available nutrients (N, P, K, Mg, Ca, S, B, Mn, Zn, Cu, and Fe), pH, total nitrogen (TN) and total carbon (TC), soil texture, cation exchange capacity (CEC), and exchangeable aluminum (Al). Multivariate prediction models of each of the lab-analyzed soil properties were parameterized for 576 sensor-variable combinations. Prediction models for K, N, Ca and S, B, Zn, Mn, Fe, TC, Al, and CEC met the setup criteria for functional, robust, and accurate models. The PXRF sensor was the sensor most often included in successful models. We concluded that the combination of a PXRF and a portable soil reflectance sensor is a promising combination of handheld soil sensors for the development of in situ soil assessments as a field-based alternative or complement to laboratory measurements.

référence : Piikki, K., Söderström, M., Eriksson, J., Muturi John, J., Ireri Muthee, P., Wetterlind, J., & Lund, E. (2016). Performance Evaluation of Proximal Sensors for Soil Assessment in Smallholder Farms in Embu County, Kenya. Sensors, 16(11), 1950.