Pendant certaines périodes de la saison de croissance, les producteurs de pommes de terre doivent surveiller régulièrement le statut azoté de leurs cultures afin d'appliquer les engrais de la manière la plus efficace.
Une pratique courante consiste à collecter les feuilles des plantes dans chaque champ, puis à les envoyer au laboratoire pour une analyse des nitrates. En quelques jours, les producteurs reçoivent des résultats indiquant si davantage d'engrais azoté est nécessaire ou si les performances sont normales. Le système fonctionne, mais ce processus peut être accéléré, dit I. Wang, docteur L'universite de Wisconsin-Madison, Département d'Horticulture.
"La collecte des feuilles prend beaucoup de temps et d'efforts", explique Wang.
« Et parfois, les résultats peuvent être trompeurs, car la quantité de nitrate dans les feuilles peut être influencée par de nombreux facteurs, tels que les conditions météorologiques ou le moment de l'échantillonnage. De plus, les résultats ne tiennent pas compte des différences spatiales [besoins en azote] au sein du champ.
Projet financé Institut national de l'alimentation et de l'agriculture de l'USDA, implique la collecte et le traitement des données d'une caméra hyperspectrale. Il est installé sur un UAV (véhicule aérien sans pilote) ou un avion volant à basse altitude qui survole les zones de pommes de terre étudiées.
L'équipe de Wang développe des modèles informatiques pour relier les images à l'état de l'azote des plantes en cours de saison, au rendement, à la qualité et aux rendements économiques de fin de saison.
« Mon équipe et moi espérons développer un programme en ligne qui convertira les images hyperspectrales en informations sur le moment et la quantité de fertilisation afin que les producteurs puissent maximiser leurs profits avec un impact minimal sur l'environnement », déclare Wang.
"Les facteurs qui provoquent des changements dans l'état de la canopée, tels que l'état des éléments nutritifs, la présence et l'absence d'humidité ou de maladie, sont associés à la réflectance spectrale et peuvent donc être visualisés dans des images hyperspectrales", explique Trevor Crosby, étudiant diplômé de Wang. laboratoire.
En un seul vol au-dessus d'un champ de recherche de 70 mètres sur 150, des dizaines d'images peuvent être collectées, chacune contenant des centaines de bandes spectrales. Pour accélérer le traitement des images, Wang a embauché deux employés clés. Phil Townsend, professeur d'écologie forestière et faunique, est un chef de file de la technologie de télédétection. Paul Mitchell, professeur et spécialiste au Département d'économie agricole et appliquée, effectue une analyse économique à partir de laquelle un modèle informatique formule des recommandations pour l'application d'azote.
Crosby, prenant la tête des mesures au sol, a recueilli des données sur des sites d'enquête sur le terrain à divers stades de croissance de la pomme de terre. Cela comprend l'indice de surface foliaire, la concentration totale d'azote dans les feuilles et les tiges, le nombre de tubercules et le poids de chaque tubercule, ainsi que des facteurs environnementaux tels que l'humidité et la température du sol, le rayonnement solaire et la vitesse du vent. A la récolte, il mesure le rendement global des tubercules et leur calibre.
Crosby a ensuite développé des modèles améliorés reliant les images hyperspectrales aux mesures au sol. L'objectif est de prédire en temps réel le statut azoté des cultures et de prédire le rendement des tubercules en fin de saison. À ce stade, le travail sur le terrain et le traitement des images sont terminés, et Crosby se concentre sur le développement du modèle.
Wang partage largement ses recherches avec les producteurs de pommes de terre et de légumes de l'État. Il entretient de bonnes relations avec les agriculteurs de tout l'État et beaucoup attendent avec impatience les résultats de ses recherches.