Farm Weather Talk #003 - Prévision du rendement

Ce n'est pas parce que vous donnez un coup de pied dans la terre au printemps et que vous pensez que l'humidité du sol est suffisante que vous avez une idée de ce qui se passe réellement avant de creuser et de jeter un coup d'œil (ce qui prend du temps) ou d'utiliser la technologie IoT (approche plus facile) pour savoir ce que vous avez. C'est là qu'intervient la prédiction du rendement.

Prévision du rendement - Vous avez compris ?

Dans le deuxième épisode de Farm Weather Talknous avons discuté des avantages de les prévisions météorologiques spécifiques au site et pourquoi ils sont un must à intégrer dans tous les outils d'aide à la décision de l'exploitation agricole, car ils font partie de la solution pour réduire le "risque incontrôlable" auquel les agriculteurs sont confrontés au jour le jour. Dans cet article, nous allons examiner comment un système de gestion de l'eau peut être intégré dans tous les outils d'aide à la décision de l'exploitation agricole. station météorologique ou un dispositif IoT avec un prévision peut être utilisé pour faire des prévisions de rendement à la date du jour mais aussi à l'échéance.

Ce n'est pas parce que vous donnez un coup de pied dans la terre au printemps et que vous pensez que l'humidité du sol est suffisante que vous avez une idée de ce qui se passe réellement, tant que vous n'avez pas creusé et regardé (ce qui prend du temps) ou utilisé la technologie IoT (approche plus facile) pour savoir ce que vous avez. Les données spécifiques au type de sol peuvent être collectées et traduites pour savoir exactement où vous en êtes en termes d'humidité du sol dans un rendement de culture axé sur l'eau et fournir une très bonne réponse à un problème particulier, comme la nutrition. Si vous savez que vous n'avez que cinq pouces d'eau stockée par rapport à neuf pouces d'eau stockée dans un profil de sol différent, vous allez gérer les nutriments et la culture différemment.

Contexte de la prédiction du rendement

Le rendement de toute culture est basé sur le potentiel génétique de la graine, l'humidité du sol au moment de l'ensemencement, les précipitations de la saison de croissance (et l'irrigation), les taux de fertilité adéquats et d'autres décisions de gestion opportunes : lutte contre les mauvaises herbes, lutte contre les maladies, lutte contre les insectes et, bien sûr, la gestion de l'eau. facteurs météorologiques qui est généralement le risque incontrôlable le plus important.

En termes simples, le développement d'une plante ou d'une culture est très similaire à un chéquier (entrées et sorties), où vous avez le côté offre (précipitations et/ou irrigation) et le côté demande (température). Par conséquent, les deux facteurs les plus importants pour le rendement sont l'apport d'humidité et la température, à condition que toutes les autres décisions de gestion des champs soient prises correctement.

La température ou la chaleur est importante car elle détermine l'utilisation de l'eau et si une culture arrivera à maturité ou subira un stress thermique, mais c'est l'humidité qui a l'impact le plus significatif sur le potentiel de rendement car elle est responsable du transport des nutriments vers la plante pour la photosynthèse. C'est la raison pour laquelle l'apport en eau est souvent considéré comme l'élément le plus important de la culture. CROPS GAS TANK pour le potentiel de rendement.

Chaque culture a des courbes d'efficacité d'utilisation de l'eau liées au rendement. Les recherches et les essais sur le terrain effectués au fil des ans ont permis de déterminer le nombre de boisseaux produits par chaque pouce ou 25 mm d'eau du sol utilisé par une culture. Pour certaines cultures communes, cela équivaut à une augmentation du rendement de 5 à 6 boisseaux pour le canola, de 7 à 8 boisseaux pour le blé et de 10 à 12 boisseaux pour le maïs pour chaque pouce ou 25 mm d'eau supplémentaire dans le sol. Le nombre de boisseaux produits par pouce ou 25 mm d'eau dans le sol évoluera avec le temps, au fur et à mesure de l'apparition de nouvelles variétés dotées d'une meilleure génétique.

Par conséquent, la quantité totale d'eau du sol disponible (approvisionnement) pour une culture pendant la saison de croissance est égale à la quantité d'humidité du sol disponible au moment du semis (déterminée par le type de sol) plus la quantité de précipitations et/ou d'irrigation (humidité du sol) reçue pendant la saison de croissance. L'utilisation ou la demande d'eau du sol est déterminée par la température et le type/la texture du sol. Ces deux facteurs (offre et demande) définissent le potentiel de rendement.

Comme nous l'avons mentionné, le type/la texture du sol est un facteur essentiel pour déterminer la quantité d'eau dont disposent les plantes pour se développer. En fait, les plantes ne peuvent pas utiliser toute l'eau contenue dans le sol. La limite supérieure est la capacité au champ, tandis que la limite inférieure est le point de flétrissement permanent.

Capacité du champ est la quantité maximale d'eau retenue dans le sol, mesurée quelques jours après un événement de saturation (fortes pluies ou irrigation).

Point de dégel permanent Si une plante ne peut plus puiser de l'eau dans le sol pour répondre à ses besoins, elle commencera à se flétrir, c'est-à-dire à ne plus disposer d'eau.

Usine disponible Eau est la différence entre la capacité au champ et le point de flétrissement où la plante ne peut plus extraire d'eau du sol. En d'autres termes, toute l'eau contenue dans le sol n'est pas disponible pour les plantes.

C'est pourquoi un Niveau d'épuisement autorisé est utilisé en fonction du type de sol et de la culture. Pour la plupart des cultures céréalières et oléagineuses, les niveaux d'épuisement autorisés sont de 50% de la capacité du champ, tandis que pour les légumes et les cultures de racines, ce niveau est de 65% de la capacité du champ.

L'illustration montre clairement qu'un sol de sable ou de loam sableux dispose d'une quantité limitée d'eau pour le développement des cultures, tandis qu'un loam limoneux ou argileux dispose d'un réservoir d'eau beaucoup plus important, et donc d'un potentiel de rendement généralement plus élevé. En d'autres termes, le sol de loam sableux doit être rechargé plus souvent que le sol de loam argileux. Le tableau ci-dessous montre que le sol grossier peut stocker 5,7 pouces (145 mm) d'eau à 4 pieds ou 120 cm, tandis que le sol fin peut stocker 10,4 pouces (265 mm) d'eau à la même profondeur de profil.

Nous avons parlé des facteurs qui déterminent le rendement d'une culture, mais comment estimer le rendement d'un champ jusqu'à la date actuelle et ensuite jusqu'à la maturité ? C'est ici que le dispositif IoT de terrain et prévision Entrez. Voyons comment cela se passe.

Configuration de la prédiction du rendement

Tout d'abord, vous devez définir dans l'espace l'emplacement du champ ou la ou les zones de culture pour lesquelles vous voulez faire une estimation du rendement. L'illustration ci-dessous montre comment cela se fait, en définissant la zone de culture dans un champ. Les zones de culture sont généralement définies en fonction du type de sol et de la topographie.

Comme nous utilisons un modèle pour prédire l'utilisation de l'eau par la culture, nous devons définir plusieurs paramètres : le type de culture, la date de semis et la date prévue de récolte, le meilleur rendement moyen possible, l'humidité initiale du sol, le type de sol, la capacité du champ et le point de flétrissement, la station de température de l'air et la source de pluie, comme le montre l'illustration ci-dessous..

Pour le sélection de dispositifs IoTLa température est utilisée pour estimer le développement des cultures, tandis que la jauge de précipitation est utilisée pour mesurer la quantité d'eau ajoutée au sol. Ainsi, la station avec la jauge de précipitation devrait être dans ou au bord du champ pour s'assurer que les valeurs sont représentatives de ce champ.

Le dispositif de température peut se trouver sur la même station ou sur une station voisine, car la température ne change pas beaucoup sur une courte distance spatiale comme les précipitations. Les illustrations ci-dessous montrent deux types de stations qui peuvent être utilisées µMETOS ou nMETOS pour ce type d'application.

L'humidité initiale du sol est importante car elle détermine la quantité d'eau disponible au moment du semis en fonction du type de sol (combien d'eau se trouve dans le réservoir d'essence au début de l'année). En modifiant ces deux valeurs, on crée différents scénarios de rendement (outils de planification) pour la zone de culture.

Résultats de la prédiction du rendement

Ok, nous avons discuté de l'importance d'avoir un dispositif IoT avec une prévision pour aider à réduire le risque incontrôlable auquel les agriculteurs sont confrontés, mais comment cela fonctionne-t-il pour la prévision du rendement ?

Pour la solution de prédiction du rendement, nous utilisons Prévision normale à long terme (précipitations normales moyennes) à la date actuelle et à la maturité physiologique. Nous utilisons également un Prévision d'ajustement saisonnier qui utilise les conditions observées (précipitations) à ce jour plus une prévision ajustée en fonction du type de saison (humide, normale ou sèche). Ces termes et illustrations sont décrits ci-dessous.

Termes utilisés sur le graphique de prédiction du rendement :

Rendement "à ce jour" (saison en cours): Cette prédiction inclut les précipitations mesurées par votre station depuis le semis et votre réglage de l'humidité initiale du sol. Elle suppose qu'il n'y aura pas d'autres précipitations après aujourd'hui pour le reste de la saison, c'est-à-dire le pire des scénarios.
Prévision de la maturité physiologique des cultures: La prédiction de la fin de la formation du rendement (c'est-à-dire qu'il n'y a plus d'augmentation du rendement après cette date). Notez que la récolte a généralement lieu quelques semaines plus tard, selon la culture, car les grains doivent sécher.
Rendement prévisionnel à la récolte (saison normale à long terme): Cela suppose une pluie moyenne (saison normale) pour toute la saison, à partir de vos réglages de l'humidité initiale du sol.
Rendement prévu à la récolte (saison actuelle + prévisions de pluie): Cette valeur tient compte non seulement de votre paramètre initial d'humidité du sol et des précipitations mesurées par la station depuis le semis, mais aussi d'une prévision saisonnière jusqu'à la date prévue de maturité physiologique de la culture. Cependant, il faut garder à l'esprit que les prévisions de pluie saisonnières sont assorties d'une incertitude considérable. Notez que lorsque la date de maturité physiologique de la culture sera passée aujourd'hui, cette valeur sera identique au rendement "aujourd'hui" (voir ci-dessus), puisqu'à ce moment-là, la prévision est entièrement basée sur les données mesurées par la station.

Veuillez noter : Les valeurs de rendement prédites représentent une estimation du rendement potentiel à la récolte. Cette estimation est largement basée sur les estimations (mesurées, moyennes historiques et prévisions) des précipitations. D'autres facteurs limitant le rendement, tels que les parasites, les maladies, la fertilité du sol et autres, ne sont (actuellement) pas pris en compte. Il n'y a aucune garantie que votre rendement réel à la récolte se situera dans les fourchettes présentées. Cependant, les valeurs prédites peuvent servir d'indication en cours de saison pour savoir si le rendement de la culture est susceptible d'être inférieur ou supérieur à la moyenne historique. Utilisez ces informations supplémentaires lorsque vous prenez des décisions de gestion telles que la fertilisation ou l'irrigation.

L'illustration ci-dessous montre la prévision désaisonnalisée et la prévision normale à long terme. Il est clair que la saison est beaucoup plus sèche que la normale, ce qui entraîne de mauvais rendements. La décision de gestion pourrait être de suspendre l'apport de tout autre nutriment en raison du manque d'eau dans le sol pour le rendement. Sur la base de cette décision, d'autres pratiques de gestion seraient probablement ajustées également.

En combinaison avec prévision du rendementLes images satellites sont proposées pour un champ ou une zone de culture spécifique. Nous proposons deux indices satellitaires du satellite Sentinel 2 (résolution de 10 mètres) : LAI (leaf area index) et NDVI (normalized difference vegetation index). Chacun d'eux peut être utilisé pour observer soit la quantité de couverture végétale, soit la couverture végétale et la vigueur de la végétation. Plus le chiffre est élevé ou plus le vert est clair dans la légende, plus la culture est vigoureuse.

L'image ci-dessous illustre le verdissement de la culture au cours de la saison de croissance et les différences de santé des plantes dans le champ. Les zones vertes plus élevées représentent des cultures plus saines, tandis que les valeurs beiges représentent une moindre vigueur des plantes. L'imagerie montre plus clairement la variabilité dans le champ ou le développement anormal qui peuvent être étudiés plus en détail pour d'autres problèmes de gestion : problèmes d'eau, de fertilité, de maladie ou d'insectes. Le pic de la valeur NDVI ou le sommet de la courbe a été associé au potentiel de surrendement et au développement maximal de la biomasse. Ceci est également clairement visible dans l'image ci-dessous.

Si vous disposez de données sur les récoltes combinées, vous pouvez également comparer les résultats avec l'imagerie satellite, comme le montre l'illustration ci-dessous. Les zones NDVI plus élevées sont associées à des rendements combinés plus importants.

Qu'avons-nous appris et quels ont été les résultats ?

Sur la base d'informations prédictives sur le rendement de la zone de culture et d'informations satellitaires, un agriculteur peut ajuster d'importantes décisions de gestion pendant la saison de croissance concernant l'eau, les maladies, la gestion des insectes et l'application d'engrais supplémentaires. Améliorer la gestion des nutriments : le bon taux et le bon moment pour des rendements plus élevés et une meilleure qualité des cultures. Pour le champ de démonstration utilisé dans cet exposé, la solution de prédiction du rendement a estimé un rendement moyen de 22 bu/acre, ce qui est très mauvais en raison d'une année sèche, alors que les rendements combinés moyens étaient de 20 bu/acre. Donc, comme discuté précédemment, un dispositif de terrain IoT devrait aller de pair avec une prévision au niveau du champ pour des décisions de gestion améliorées afin d'aider à réduire le risque incontrôlable auquel un agriculteur est confronté dans ses opérations quotidiennes.

A propos de l'auteur :
Guy Ash a travaillé comme agrométéorologue et spécialiste des sciences de l'observation de la terre au cours des 30 dernières années. Actuellement, il est le responsable mondial de la formation et des comptes clés au Canada pour Pessl Instruments, en Autriche. Pessl Instrument est une entreprise IoT qui fabrique des solutions matérielles (enregistreurs et capteurs) et logicielles axées sur le secteur agricole. Nous travaillons dans plus de 85 pays et avons plus de 70 000 appareils et 700 000 capteurs déployés pour un large éventail d'applications agricoles : gestion des maladies, irrigation, humidité du sol, pièges à insectes, caméras de cultures, stations météorologiques, fertilité des sols, etc. L'un de ses rôles est de fournir une formation mondiale pour une liste étendue de solutions IoT pour une grande variété de cultures - riz, blé, soja, oranges, maïs, canola, fourrages, raisins, fruits et légumes, etc.

Guy Ash,METOS^® Responsable mondial de la formation