Les techniques d’agriculture de précision connaissent un certain développement en grandes cultures, surtout au niveau des démarches de cartographie et de photos par satellite qui sont utilisées pour moduler les apports d’intrants à l’échelle intra-parcellaire. L’intérêt des céréaliers pour ces techniques est directement lié à la grande taille des parcelles (atteignant désormais 10, 20, 50 ha…) qui rend de plus en plus difficile le suivi traditionnel des cultures. Dans une parcelle de 2 ha de blé, l’hétérogénéité de développement végétatif est à la fois beaucoup plus limitée et plus facile à appréhender que dans un même îlot de 25 à 50 ha situé sur le versant complet d’un coteau. L’utilisation de nouveaux moyens technologiques pour détecter assez précisément les différences de comportement dans les parcelles s’impose progressivement comme une technique à part entière qui présente le double intérêt de permettre de diminuer les coûts de production et de mieux respecter l’environnement.
L’agriculture de précision est une réalité dans le secteur céréalier
La structure plus homogène des couverts végétaux des céréales facilite aussi l’utilisation de certains nouveaux moyens technologiques comme les référencements par GPS et les photos satellites (et ne demande pas une précision au mètre comme des cultures comme la vigne et l’arboriculture). L’utilisation de ces nouveaux outils d’observation de la variabilité intra-parcellaire ne se substitue pas pour autant aux connaissances agronomiques traditionnelles qui restent fondamentales pour interpréter les résultats des cartographies et ensuite décider des interventions permettant de gérer plus finement la conduite des itinéraires culturaux. La caractérisation de l’hétérogénéité intra-parcellaire apporte une précision d’informations inégalée à l’échelle de mini îlots de par exemple 500, 1 000 m2… qui extériorisent des différences de comportement des cultures. Les nouvelles technologies de l’information (NTIC) assurent le traitement de toutes ces données pour « les rendre plus facilement interprétables » par les agronomes. Ces démarches s’inscrivent dans une démarche générale de recherche d’efficacité technique et économique initiée par les agriculteurs, les techniciens et les fournisseurs de la filière (les constructeurs de matériels, les distributeurs et les firmes phytosanitaires). Tout cela a débouché sur un certain nombre d’applications concrètes depuis quelques années et des sociétés proposent désormais des prestations de service clé en main pour optimiser la conduite des itinéraires culturaux en utilisant conjointement des cartographies d’hétérogénéité de sols réalisées par des mesures de résistivité électrique, des photos satellites faisant apparaître les différences de couvert végétal (procédé Farmstar), des outils permettant dans les parcelles de mesurer l’intensité chlorophyllienne (le N tester), des systèmes géoréférencés montés sur les semoirs, les épandeurs d’engrais, les pulvérisateurs qui modulent les doses d’intrants.
Le système de télédétection Farmstar développé il y a quelques années connaît maintenant un développement important en France auprès des céréaliers. Les végétaux dont la photosynthèse est perturbée absorbent plus de lumière dans le proche infrarouge, ce qui permet d’identifier les zones des cultures touchées par des problèmes techniques comme des déficits hydriques, des contraintes d’alimentation minérales ou des problèmes de parasitisme. En 2006, plus de 200 000 ha de ce service ont été contractualisés sur le territoire national par le biais des distributeurs de produits phytosanitaires et cela a débouché en particulier sur des pilotages des apports de fumures (surtout azotées) beaucoup plus précis. D’autres systèmes comme AgriLynx permettent l’estimation du rendement à l’échelle de petites zones (quelques cantons) ou de territoires beaucoup plus importants (un pays, un continent).
Des outils spécifiques et surtout beaucoup plus précis pour la filière viticole
En viticulture, les nouveaux outils d’agriculture de précision font l’objet de travaux de recherches depuis une quinzaine d’années en France et aussi à l’étranger (en Australie, aux États-Unis, au Chili…). Cependant, des approches novatrices ont dû être mises en œuvre pour s’adapter aux spécificités d’une culture pérenne conduite en ligne. L’agencement de la surface foliaire des vignes sous une forme linéaire (les rangs), la présence d’un nombre de plantes très réduit par m2 de sol, la forte relation entre le sol et la qualité des raisins produits constituent des spécificités dont la prise en compte nécessite une grande précision des mesures au sein des parcelles. Aussi l’utilisation des moyens GPS traditionnels dotés d’une précision de mesure à 10 ou 20 m près ne s’est pas avérée suffisamment fiable. En viticulture, une marge d’erreur trop importante dans les parcelles de petites et moyennes surfaces. Pour contourner cet obstacle, de nouveaux moyens technologiques, les mesures de GPS différenciées, ont été utilisés. Leur précision proche du m2 qui correspond à l’équivalent d’une souche de vigne a permis de rendre opérationnelle les démarches de viticulture de précision. Une équipe de recherche s’est constituée au début des années 90 au CEMAGREF de Montpellier pour travailler sur les aspects de viticulture de précision. Les actions de recherches ont été souvent menées en partenariat avec des entreprises qui souhaitaient développer ces nouveaux outils et au fil des années la technologie a considérablement évolué. Les fortes disparités de conduite des vignobles selon les régions et les objectifs de production représentent aussi des contraintes supplémentaires.
La viticulture de précision commence à déboucher sur des applications concrètes
L’un des domaines où la viticulture de précision a apporté une évolution importante concerne la connaissance des sols et des terroirs. L’utilisation conjointe du géo-référencement des parcelles avec le GPS différencié et des mesures de résistivité électrique des sols permet à des entreprises spécialisées (Géocarta…) d’établir des cartographies intra-parcellaires révélant l’hétérogénéité des sols. Ces données facilitent ensuite considérablement la mise en œuvre des travaux sur les connaissances pédologiques des terroirs.
Des constructeurs comme la société Pellenc ont aussi investi dans la recherche d’outils de viticulture de précision pour doter leur MAV de moyens de mesure en continu des caractéristiques de la récolte. Leur objectif était d’arriver à obtenir une cartographie de la production de chaque souche dans une parcelle en quantifiant le poids de récolte, le TAV potentiel, l’acidité et le pH. Après plusieurs années de recherche, un ensemble de nouveaux moyens technologiques a été mis au point sur une MAV automotrice et des cartographies précises de la production des parcelles sont réalisées. M. Jean-Pierre Pettavino, le directeur général de la société Pellenc, estime que les outils de viticulture de précision développés par la société Pellenc sont opérationnels, mais l’entreprise n’a pas lancé la commercialisation de cette nouvelle technique en raison des difficultés que traverse actuellement la filière viticole : « Sur le plan strictement technique, nous sommes convaincus de l’intérêt des nouveaux outils de viticulture de précision et les travaux de recherche importants que nous avons conduits nous ont confortés dans l’intérêt qu’ils peuvent susciter à moyen terme. Ce sont des technologies actuellement fiables, mais dont l’intérêt n’a pas encore convaincu la grande majorité des viticulteurs et des techniciens. Notre démarche de viticulture de précision est aujourd’hui complètement opérationnelle mais nous ne sentons pas que nos clients en France comme à l’étranger sont aujourd’hui demandeurs de cette évolution. D’ici quelques années, les choses vont sûrement évoluer et la société Pellenc sera en mesure de répondre à ces attentes. »
Les systèmes de télédétection en viticulture doivent aussi permettre d’évaluer la vigueur des vignes et l’intensité de fonctionnement de la surface foliaire. Les images issues de la télédétection identifient sans distinction les informations provenant des vignes et du sol. L’enherbement interfère sur les fiabilités des images et dans les vignobles septentrionaux cela peut nuire à la qualité des procédés. Pour remédier à ce problème, il est nécessaire de travailler avec des images à hautes résolutions pour arriver à différencier les rangs des zones enherbées. Ce type de traitement génère des coûts supplémentaires mais on peut penser que, d’ici quelques années, des innovations technologiques devraient les rendre plus accessibles. Certains pays comme l’Espagne, la Californie et l’Australie utilisent déjà ces techniques. L’une des applications les plus intéressantes de la télédétection en viticulture a été développée en Australie sur une partie du vignoble (planté franc de pied) qui peut potentiellement être attaquée par le phylloxéra ; une surveillance aérienne de l’état sanitaire du vignoble sur plusieurs milliers d’hectares est effectuée chaque année. Dans les zones soumises à des effets de sécheresse, les images satellites juste avant la véraison permettent d’évaluer la quantité de surface foliaire et de détecter les zones sous ou sur-irriguées. La réalisation d’images entre la véraison et les vendanges dans de grands domaines en Australie ou aux États-Unis est utilisée comme un moyen d’organiser la récolte des zones ayant atteint une maturité homogène. Ces techniques sont adaptées à de gros vignobles ou à des structures regroupant des surfaces conséquentes. La télédétection permet d’identifier les zones où apparaissent des anomalies de développement végétatif mais pas d’en comprendre l’origine. Les observations de terrains demeurent indispensables pour nourrir la réflexion technique et décider des interventions les plus adaptées.
Comprendre l’origine des carences en azote des moûts au moment de la récolte
A l’issue des vendanges 2002 et 2003, l’équipe viticole de la Chambre d’agriculture de la Charente a essayé de conduire une réflexion globale sur les problèmes de carence en azote des moûts au moment des vinifications. Durant les vendanges, de nombreux arrêts de fermentations liés à des carences en azote des moûts avaient été observés. Un dialogue constructif s’est instauré entre les œnologues et les techniciens viticoles pour essayer de comprendre les causes des carences azotées sur un certain nombre de propriétés. Une relation forte existe entre la teneur des moûts en azote à la récolte et les conditions de fourniture en azote à la plante par le sol. Le processus de minéralisation est fortement influencé par la température et le niveau d’humidité des sols. Or, dans le vignoble de Cognac les sols possèdent des taux de matière organique assez élevés (entre 2 et 7 %) dont la minéralisation doit être assurée en théorie par une alimentation normale des souches. Les sols superficiels qui s’appuient sur un type de roche mère calcaire séchante possèdent une réserve hydrique faible. Les besoins en azote de la vigne sont de 1,5 kg d’azote pour 10 hl de production/ha (20 à 30 kg/ha) et donc à priori le processus de minéralisation (de sols normalement fournis en matière organique) est en mesure d’assurer un niveau de production supérieur aux besoins. Or dans les faits, les problèmes de carence deviennent de plus en plus fréquents. Le processus de minéralisation diminue d’intensité à partir des mois de juin, juillet et août car la climatologie à ces périodes de l’année devient de plus en plus chaude. Le réchauffement rapide et l’assèchement plus intense des couches superficielles de sols bloquent le processus de minéralisation et engendrent une insuffisance d’alimentation des ceps de vigne en azote. Lors d’étés très secs comme ceux de 2003 ou de 2005, les vignes enherbées ont semblé amplifier l’extériorisation des symptômes de sécheresse et la fréquence des moûts carencés en azote. Les agronomes expliquent que cette sensibilité accrue des parcelles enherbées n’est pas essentiellement liée à la concurrence en alimentation en eau exercée par le couvert végétal mais aussi à un dessèchement plus rapide des couches superficielles des sols initiant une limitation du processus de minéralisation de l’azote. La limitation de l’enherbement (sur seulement une allée sur deux) ou sa destruction partielle dans le courant du mois de juin (avant les périodes de fortes chaleurs) représentent des moyens de réguler le degré d’assèchement des sols. Cependant, leur mise en œuvre en cours de saison est délicate à gérer car leur efficacité nécessite une anticipation de plusieurs semaines. L’autre réponse technique à ce problème peut être d’augmenter le niveau des fumures azotées mais cela engendre aussi des inconvénients: de l’excès de vigueur et une sensibilité accrue au parasitisme. Dans des sols où la fourniture naturelle en azote est potentiellement suffisante, a-t-on intérêt à apporter des doses plus importantes d’azote ? Les techniciens ont tendance à répondre de façon négative à cette question car le surplus de vigueur de la vigne peut au contraire accroître la sensibilité de ces parcelles au stress hydrique. Par ailleurs, dans les sols sensibles au stress hydrique, l’azote chimique apporté n’est pas forcément assimilé du fait du dessèchement rapide de la couche de terre arable. Ces quelques réflexions posent le problème de l’appréciation de la variabilité de comportement des sols vis-à-vis de l’alimentation azotée au sein d’une propriété et même à l’intérieur d’une même parcelle ?
Utiliser la viticulture de précision pour apprécier finement l’hétérogénéité de l’alimentation azotée des sols
M. Jean-François Allard, le technicien viticole de la Chambre d’agriculture de la Charente, et ses collègues ont estimé que l’utilisation des nouveaux outils de viticulture de précision pouvait apporter des réponses plus précises sur ce sujet. L’implication de la Chambre d’agriculture de la Charente dans l’étude globale des pratiques d’agriculture de précision dans le cadre du projet européen de recherche COREA a représenté une opportunité. L’équipe de techniciens viticoles de l’antenne de Cognac a décidé d’utiliser les nouveaux outils de viticulture de précision pour mieux comprendre les variations de l’alimentation azotée au sein d’une parcelle. Un jeune stagiaire de l’ENITA de Bordeaux, M. Mathieu Sabouret, a participé activement à cette expérimentation sur les nouvelles technologies en Charentes. Dans l’état actuel des connaissances, les techniciens ne disposent pas de moyens rationnels pour apprécier rapidement dans les différentes situations de sols si le risque de carences azotées est fréquent ou rare. La viticulture de précision avec notamment les mesures de résistivité électrique des sols (jusqu’à une profondeur de 1,50 m) est en mesure d’identifier au sein d’une même parcelle les zones dont la nature est homogène ou hétérogène. Ces nouvelles informations contribuent à mieux comprendre pourquoi au sein d’une parcelle un ou plusieurs îlots résistent ou sont plus sensibles aux phénomènes de dessèchements superficiels et aux risques de carences azotées. Cela débouche sur une identification précise de l’hétérogénéité des sols au sein des parcelles qui est matérialisée par une cartographie utilisant un code de couleur.
L’expérimentation a été implantée en 2006 à Viville chez M. Jean Grassin d’Alphonse sur une parcelle de 2,5 ha de terre de Champagne (enherbée) située en bas de coteau. La vigne, âgée d’une quinzaine d’années, était conduite en arcure haute.
La description des profils pédologiques valide les mesures de résistivité électrique
Les mesures de résistivité électrique du sol ont été effectuées au début du printemps 2006 en utilisant les équipements de la société Géocarta. Le principe de cette technique repose sur la capacité d’un matériau et d’un sol à résister à l’injection d’un courant électrique. Les mesures ont été effectuées à trois niveaux de profondeur (0,50 m, 1 m et 2 m) avec un équipement spécifique (outil tracté derrière un quad) qui a parcouru l’ensemble des rangs de vignes de la parcelle. Les enregistrements ont débouché sur l’établissement d’une carte de résistivité qui identifie précisément, grâce à un code de couleur, l’ensemble des variations de résistivité dans la parcelle. Au vu des résultats de cette cartographie, J.-F. Allard et ses collègues se sont posés un certain nombre de questions : comment fallait-il interpréter les variations de résistivité ? Quel sens faut-il donner à la codification ? Parmi les trois niveaux de mesures à 0,50 m, 1 m et 2 m, laquelle faut-il prendre en compte ?
Les techniciens ont considéré que les mesures à 1 m de profondeur étaient les plus intéressantes car, dans les terres de champagne, l’implantation racinaire est dominante dans la couche du sous- sol. L’autre grosse interrogation concernait la validité du code de couleur sur les cartes vis-à-vis de la nature pédologique des zones identifiées. Plus simplement, est-ce que les différentes zones identifiées en rouge, jaune, verte dans l’ensemble de la parcelle, correspondent à des natures de sols indifférents ?
Pour répondre à cette question importante, huit fosses pédologiques ont été creusées (par les techniciens et Mme Catherine Cam de la Chambre régionale d’Agriulture) en tenant compte du code de couleur, deux dans des zones vertes, deux dans des zones rouges et deux dans des zones jaunes et deux dans des zones noires. La description des profils pédologiques et de l’implantation racinaire a permis de confirmer qu’à chaque couleur correspondait une nature de sol et de sous-sol différente. Cet effet nature du sol interfère de façon significative sur le développement végétatif et l’alimentation hydrique des souches. L’étude a aussi permis d’observer que dans cette parcelle de terre de Champagne, la répartition des racines très dominantes dans la couche de sol située entre 15 cm et 75 cm de profondeur confirmait l’intérêt des mesures de résistivité à 1 m.
Un moyen rapide, fiable et plus économique pour caractériser l’hétérogénéité des sols
Les trois types de sol distincts qui ont été identifiés se distinguent par des variations du niveau de la réserve utile, des teneurs en argile lourde fluctuantes au niveau de l’horizon de labour et de l’horizon intermédiaire, et une nature des roches mère très différente. Le tableau ci-dessous met en évidence toutes ces différences et confirme la fiabilité des mesures de résistivité électrique pour révéler l’hétérogénéité des sols à l’échelle intra-parcellaire.
Les écarts de réserves hydriques à quelques dizaines de mètres près dans la parcelle varient de 30 %, ce qui peut expliquer les différences de comportement des souches lors des étés secs de ces dernières années. L’augmentation de la teneur en argile lourde dans les horizons de labour et intermédiaire a tendance à limiter le niveau de RU dans les sols. Dans les sols cartographiés en vert et en bleu les horizons de surface sont similaires, ce qui montre les limites techniques d’une analyse de terre et justifie le bien-fondé des fosses pédologiques et des mesures de résistivité comme moyens de caractériser la nature d’un sol. Le type de la roche mère calcaire et son niveau d’affleurement influencent fortement le fonctionnement du sol. La roche mère est constituée d’une proportion variable de craie dure et de craie tendre (marnée). Ce dernier matériau se comporte comme « une pompe à eau » qui joue un rôle de régulateur dans l’alimentation hydrique. Plus la roche mère s’apparente à une craie tendre, plus elle a la capacité à stocker de l’eau et ensuite à faciliter les remontées capillaires vers la couche de terre arable. Dans les sols cartographiés en bleu, la teneur en craie tendre et son affleurement plus haut contribuent à augmenter de manière importante le niveau de la réserve utile de ces sols. J.-F. Allard estime que les conclusions fournies par les mesures de résistivité s’avèrent fiables pour décrire l’hétérogénéité des sols au sein d’une parcelle : « Les résultats de cette étude confirment bien que les cartes de résistivité sont des outils fiables pour apprécier l’hétérogénéité intra-parcellaire. Pour nous les techniciens, cela nous permet de positionner les fosses pédologiques efficacement et d’accomplir le travail d’étude des sols et des terroirs d’une manière plus fiable et plus économique. C’est aussi un moyen d’effectuer les points de prélèvements pour les analyses de sols d’une manière beaucoup plus juste. Il est aussi tout à fait envisageable d’utiliser les cartographies de résistivité pour affiner le choix des porte-greffes à l’intérieur d’une parcelle lors d’une replantation. »
Un mois d’août pluvieux qui a nivelé les différences d’alimentation azotée
Le deuxième volet de l’expérimentation sur la parcelle de Viville a concerné l’alimentation azotée de la vigne. Un suivi de comportement pour les trois types de sols a été mis en place avec deux modalités, l’une sans fumure azotée et l’autre avec un apport de 30 unités au sol au printemps (sous forme d’ammonitrate).
Un dispositif de suivi de cette expérimentation complet a été mis en place en utilisant d’une part des outils de viticulture de précision comme les mesures d’indices chlorophylliens (avec le Ntester), les photographies aériennes avec traitement NDVI donnant des indices de biomasses (quantifiant des volumes végétatifs), et d’autre part des mesures plus conventionnelles : les mesures de SFT (3 fois/an), les mesures de potentiel hydrique de base (4 fois/an), et les pesées au moment des vendanges (TAV, AT, pH, azote des moûts). Les résultats de cet essai révèlent un certain nombre d’insatisfactions et aussi de bonnes surprises. Par exemple, au niveau de la SFT, une bonne corrélation apparaît entre le niveau de la réserve utile des sols et l’importance du développement végétatif. Plus la RU s’accroît, plus l’expression végétative devient généreuse. On peut penser que les roches mères en calcaire tendre ont joué à plein leur rôle d’éponge en eau pour assurer les remontées capillaires vers les horizons de surface.
Les mesures d’intensité chlorophyllienne avec le NTester mettent en évidence des différences significatives entre les placettes fertilisées et celles qui ne le sont pas. Par contre l’effet nature du sol ne s’est pas révélé, ce qui peut s’expliquer par la climatologie de l’été 2006 qui, à la faveur d’un mois d’août pluvieux, n’a pas engendré de stress hydrique au niveau de cette parcelle. Les mesures à la récolte (TAV potentiel, azote dans les moûts, pH) n’ont mis en évidence aucune différence, ce qui ne permet pas de tirer de conclusion vis-à-vis de l’alimentation azotée.
Si le contexte climatique du mois d’août 2006 avait été comparable à ceux de 2005 ou de 2003, il est probable que les mesures à la récolte auraient été plus riches d’enseignements. J.-F. ALLard considère que les conclusions de cet essai sont globalement positives et assez cohérentes : « Il faut savoir que lorsque l’on s’engage dans des essais d’agronomie concernant l’alimentation hydrique ou azotée de la vigne, ce n’est pas au bout d’une année d’expérimentation sur un seul site que l’on peut obtenir des conclusions fiables. Il faudra poursuivre ce travail pendant plusieurs années en s’appuyant sur des natures de sols et en essayant d’adopter d’autres méthodes de fertilisation azotées. Les conclusions de l’essai 2006 sont tout de même pertinentes au niveau de la corrélation entre la nature du sol (et sa réserve hydrique) et la surface foliaire. En 2007, l’expérimentation viticulture de précision appliquée à l’alimentation azotée de la vigne va être poursuivie sur un autre site et avec de nouveaux outils de mesure. »
