Des drones à la ferme

Le paysage apaise les yeux. Des éclats vert tendre se détachent du sol, d’un noir immaculé. À intervalles réguliers, constants. Sur des mètres et des mètres. Des jeunes pousses de laitues, de carottes et d’oignons gagnent leur ciel, millimètre par millimètre.

En étant étudiées, analysées, scrutées à la loupe. Ou plutôt… au drone. Car, à la ferme expérimentale de Sainte-Clotilde, en Montérégie, des chercheurs d’Agriculture Canada pratiquent l’agriculture de précision.

Une agriculture dans laquelle se mêlent intelligence artificielle, mégadonnées et apprentissage profond. Une agriculture à cent lieues de l’image conservatrice que l’on peut se faire du milieu. GPS, drones, capteurs en tous genres, images satellites sont ici mis à profit pour améliorer la gestion des sols. L’objectif : hausser la productivité des fermes, mais aussi et surtout réduire les effets néfastes de l’agriculture sur l’environnement.

De 1990 à 2015, les émissions de GES découlant de la gestion des sols agricoles ont crû de 18 % au Québec. Le principal coupable : les engrais azotés, dont l’utilisation est en hausse.

Des engrais souvent utilisés en trop grandes quantités, puisqu’appliqués de manière uniforme dans un champ. Les surplus, non absorbés par les plantes, se retrouvent donc dans l’environnement.

« À certains endroits, on met des doses d’azote jusqu’à 150 % supérieures à ce qui est requis », révèle Louis Longchamps, chercheur scientifique en agriculture de précision pour Agriculture Canada.

Le mot-clé est donc ici « précision ». « Avec l’agriculture de précision, on tente de faire correspondre la quantité d’intrants qui sera appliquée à la quantité d’intrants dont la culture a réellement besoin », explique le chercheur.

« L’agriculture de précision, c’est d’accepter qu’une parcelle agricole, ce n’est pas uniforme, et que travailler avec la moyenne, ça ne fonctionne pas », détaille Philippe Vigneault, spécialiste en télédétection et en agrogéomatique et chef d’équipe en géomatique et technologies d’agriculture de précision au Centre de recherche et développement d’Agriculture et Agroalimentaire Canada à Saint-Jean-sur-Richelieu.

Or, la plupart du temps, les producteurs appliquent les intrants — que ce soient les semences, l’eau, l’engrais ou les pesticides — de manière homogène sur une parcelle entière. « Mais quand je demande aux producteurs si le rendement de leur champ est uniforme, jamais on ne me répond oui », fait remarquer Louis Longchamps.

Rompant avec ce modèle, l’agriculture de précision vise à outiller les producteurs pour qu’ils appliquent le bon intrant, au bon endroit, au bon moment et à un bon rythme ; c’est la règle du 4R : right fertilizer source at the right rate, at the right time and in the right place.

Un concept apparu il y a quelques décennies, mais qui prend aujourd’hui une ampleur renouvelée grâce à la multiplication des nouvelles technologies et à la vitesse fulgurante avec laquelle l’intelligence artificielle permet de traiter les données, mais aussi face à l’urgence environnementale.

Laboratoire à ciel ouvert

Véritable laboratoire à ciel ouvert, les parcelles de terre de la ferme de Sainte-Clotilde permettent de perfectionner cette agriculture dite de précision, dans le but avoué de convaincre davantage de producteurs à faire le saut.

Lors de la visite du Devoir, un drone sillonnait le ciel, captant d’innombrables photos des laitues savamment alignées. « Chaque laitue a un numéro dans une base de données avec ses coordonnées GPS », explique Philippe Vigneault. Leur évolution — forme, géométrie, couleur — est ensuite modélisée dans le temps.

« On travaille dans la haute résolution spatiale et dans la haute résolution temporelle », spécifie le géographe.

Des capteurs multispectraux de type NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) permettent de détecter en temps réel les changements dans le métabolisme de la plante.

« S’il y a une variabilité, ensuite, il faut aller voir : est-ce à cause de la présence d’un ravageur, d’un champignon, d’un virus, d’une bactérie, ou est-ce quelque chose dans le sol ou le système racinaire ? », poursuit Philippe Vigneault.

Une quantité phénoménale d’informations est ainsi colligée. « Avec l’intelligence artificielle et l’apprentissage profond, on va ensuite trouver des algorithmes, qui vont établir des associations et des liens à faire entre les événements qui se déroulent dans le sol et la variation détectée au-dessus du sol. » Précision, vous dites.

Aux côtés des images captées par des drones, les chercheurs utilisent également des images satellitaires. La nouvelle génération de nanosatellites, « gros comme une boîte à chaussures », s’avère d’ailleurs fort prometteuse, souligne Louis Longchamps.

« Au lieu d’avoir trois ou quatre satellites dans une constellation, on peut maintenant en avoir 200 ou 300. Du coup, il y a un satellite qui passe au-dessus d’un champ pour prendre des photos tous les jours. »

Sans oublier les nombreux capteurs, stationnaires ou mobiles, qui permettent de colliger des données sur la conductivité électrique du sol, le niveau de chlorophylle, la pluviométrie, le taux d’argile, la direction des vents, l’humidité dans le sol, etc.

« Plus la technologie devient disponible et puissante, plus ça permet d’augmenter la quantité de données, la fréquence d’échantillonnage et la précision des lectures, avance Louis Longchamps. La technologie, c’est un facilitateur pour mettre en pratique le concept d’agriculture de précision. »

Complexité

Avoir l’information la plus précise possible permet donc de prendre la meilleure décision pour la gestion des sols.

Mais, même si l’ensemble de ces outils technologiques établit, données à l’appui, que chaque parcelle est caractérisée par une variabilité spatiale, encore faut-il convaincre les producteurs de moduler l’application des intrants selon ces besoins précis. Une étape qui est encore loin d’être acquise ici au Québec.

« Les producteurs comprennent le concept, ils vont trouver qu’il a bien du bon sens, mais quand vient le temps de faire la démonstration du gain économique, c’est plus difficile », soutient Louis Longchamps.

D’autant plus que l’épandage d’engrais de manière uniforme est une pratique bien implantée.

« La solution simple, c’est de rajouter de l’engrais ; 170 kilos d’engrais à l’hectare, ce n’est pas compliqué. Si je vous dis qu’à la place, on va utiliser des capteurs, on va colliger des informations pour ajuster l’application — puisque l’engrais qui est appliqué et qui n’est pas absorbé par la plante, c’est lui qui crée de la pollution —, c’est plus compliqué. Et pour le producteur, ça n’a pas d’impact sur la productivité de sa ferme. »

Les gains sont toutefois bien réels, insiste le chercheur. « Il faut embrasser cette complexité pour que ça se réalise et pour mettre en place des solutions adaptées à chaque contexte. Sinon on va frapper un mur et on le sait. En ce moment, l’agriculture que l’on pratique n’est vraiment pas une agriculture durable », conclut-il.

Cette publication a été adaptée par Cédric Giboulot pour les lecteurs de Centraledrones.com. Le blog de Centraledrones est une sélection des meilleures articles concernant l'aérien, les sous marins, et les drones terretres sur le web.