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Journée [email protected]éditerranée 16 Novembre 2012 Technologies pour estimer l'état nutritionnel des plantes : de la feuille à la parcelle B. Tisseyre UMR ITAP, Montpellier SupAgro/Cemagref, France Atelier : les technologies au service de la nutrition des plantes

Atelier 2 - Les technologies au service de la nutrition des plantes : Les technologies pour estimer l'état nutritionnel des plantes : de la feuille à la parcelle

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Bruno Tisseyre (UMR ITAP)

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  • 1. Technologies pour estimer ltat nutritionnel des plantes : de la feuille la parcelle B. Tisseyre UMR ITAP, Montpellier SupAgro/Cemagref, France Atelier : les technologies au service de la nutrition des plantesJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 2. Plan Introduction Les Enjeux Les diffrentes techniques Techniques de base Techniques directes Techniques indirectes Lintgration PerspectivesJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 3. Introduction Estimation de ltat nutritionnel Tous les lments ncessaires : croissance et dveloppement CO2 O2 H2O N, P, K : lments principaux, (besoins plusieurs kg/ha)Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 4. Introduction Estimation de ltat nutritionnel Tous les lments ncessaires : croissance et dveloppement CO2 O2 H2O N, P, K : lments principaux, (besoins plusieurs kg/ha) Ca, Mg, S : Elments secondaires, (besoins 100 aines de g/ha)Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 5. Introduction Estimation de ltat nutritionnel Tous les lments ncessaires : croissance et dveloppement CO2 O2 H2O N, P, K : lments principaux, (besoins plusieurs kg/ha) Ca, Mg, S : Elments secondaires, (besoins 100 aines de g/ha) B, Fe, Cu, Mn,Oligo-lments, (besoins quelques g/ha)Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 6. Lenjeu de lazote Technologies oprationnelles pour estimer ltat nutritionnel Toutes rfrent au statut azot - Enjeux de productivit Un des plus importants facteurs de production des grandes cultures, Sources : ComiferJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 7. Lenjeu de lazote En kg dlment fertilisant/ha Sources : UNIFA-fertilizers Europe (2011)Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 8. Lenjeu de lazote Technologies oprationnelles pour estimer ltat nutritionnel Toutes rfrent au statut azot - Enjeux de productivit - Enjeux de matrise de la qualit La teneur en azote ou en protines des rcoltes Sources : ComiferJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 9. Lenjeu de lazote Technologies oprationnelles pour estimer ltat nutritionnel Toutes rfrent au statut azot - Enjeux de productivit - Enjeux de matrise de la qualit - Enjeux de qualit de leau et de lair Une forme dissoute mobile, (NO3-) sujette lixiviation, Directive europenne* sur le nitrate vise limiter la teneur en nitrate dans les nappes. (NH3 : ammoniac) est volatile et vient contaminer latmosphre. * Directive n 91/676/CEE du 12/12/91 concernant la protection des eaux contre la pollution par les nitrates partir de sources agricoles.Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 10. Lenjeu de lazote Technologies oprationnelles pour estimer ltat nutritionnel Toutes rfrent au statut azot - Enjeux de productivit - Enjeux de matrise de la qualit - Enjeux de qualit de leau et de lair - Enjeux conomique et nergtique Production de 1kg damonitrate = 2 litre de fuel (synthse partir du gaz naturel). 50 % de lintrant nergtique en agriculture. Un prix index sur le ptrole.Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 11. Lenjeu de lazote Technologies oprationnelles pour estimer ltat nutritionnel Toutes rfrent au statut azot - Enjeux de productivit - Enjeux de matrise de la qualit - Enjeux de qualit de leau et de lair - Enjeux conomique et nergtique Estimer ltat nutritionnel azot est un grand enjeux - Apporter la bonne dose, au bon momentJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 12. Les Bases des techniques - Un fractionnement des apports Source : ComiferJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 13. Les Bases des techniques Besoins en outils spcifiques pour mesurer ltat nutritionnel Etat nutritionnel Mesure de ltat estim par bilan nutritionnel (Comifer) Source : ComiferJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 14. Les Bases des techniques Techniques issues de lagriculture de prcision intressantes pour amliorer la rsolution spatiale du bilan : - Sol (profondeur, texture) pour estimer la minralisation ou les reliquats. Techniques gophysiques (ERa, ECa) (Gocarta, Dfisol) - Azote absorb et restitu par la culture par estimation de la biomasse entre et sortie hiver. (Farmstar, Colza) 0,2 kg/m 0,4 kg/m 1 kg/mJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 15. Les techniques directes Ces techniques consistent mesurer lazote dans la plante : - Prlever un chantillon, - Extraire le jus cet chantillon (base des tiges, ptiole) par pression, - Doser lazote prsent dans le jus afin den dduire son tat nutritionnel par rapport un tat de rfrence la date t ; Indice de nutrition azot INN (Lemaire et Gastal, 1997). Exemples : - Jubil, Inra/Arvalis (bl, bl dur, orge, pdt, mas), - Ramses , Invivo (bl, bl dur, orge), - PILazo , Ctifl ( Carotte, melon, fraisier, pdt primeur, tomate, aubergine),Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 16. Les techniques directes Ces techniques consistent lazote dans la plante : - Prlever un chantillon, - Extraire le jus cet chantillon (base des tiges, ptiole) par pression, - Doser lazote prsent dans le jus afin den dduire son tat nutritionnel (par rapport un tat de rfrence). Exemples : - Jubil, Inra/Arvalis (bl, bl dur, orge, pdt, mas), - Ramses , Invivo (bl, bl dur, orge), - PILazo , Ctifl ( Carotte, melon, fraisier, pdt primeur, tomate, aubergine), Principe reposant sur mesure de bandelettes colorimtriques 900 HT 4 /ha Sources : Nitralab RQFFlexJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 17. Les techniques directes Adoption : ?? (quelques 100 aines de milliers dha) Intrts : - Mthode sensible, - Assez Spcifique , - Runion de sensibilisation (au silo), - Peu coteuse (4 /ha), Inconvnients : - Fidlit (sensible lchantillonneur), - Lourdeur de la prparation de lchantillon, - Mthodes destructives, - Reprsentativit et rsolution spatiale (60 tiges/ptioles),Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 18. Les techniques indirectes Mthodes bases sur les proprits optiques des feuilles Azote : constituant principal de la chlorophylle a et b Sources : wikipdia Sources : wikipdiaJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 19. Les techniques indirectes Mthodes bases sur les proprits optiques des feuilles Azote : constituant principal de la chlorophylle a et b Sources : wikipdia Mesure par Rflectance Mesure par transmittance Mesure par fluorescence Sources : Force AJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 20. Les techniques indirectes Mthodes bases sur les proprits optiques des feuilles Source : wikipdia Source : Feret, 2009Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 21. Les techniques indirectes Mthodes bases sur les proprits optiques des feuilles Elaboration dindice partir de : - 2 : constant pour une varit considre (structure) - 1 : variable en fonction chla, chlb azote Source : Feret, 2009Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 22. Les techniques indirectes Mthodes bases sur les proprits optiques des feuilles Mesures par transmittance : - sur le limbe ou le ptiole, - Appareil pince (transmittance), - continuit des mthodes bases sur le jus de tige, Exemples : - N tester, Yara, Arvalis (bl, bl dur, orge, pdt, mas), (650/950 nm) - SPAD, Invivo, Konika, Minolta (bl, bl dur, orge, riz), (650/940 nm) (4 /ha), Env : 1500-2000 Source : Yara Source : MinoltaJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 23. Les techniques indirectes Mthodes bases sur la transmittance Adoption : ?? (env. 2000 appareils en France) Intrts similaires mthodes directes: - Similaires mthodes directes, - Non destructive Inconvnients : - Similaires mthodes directes, - Reprsentativit (intra-feuille) et rsolution spatiale (30 feuilles/parcelles),Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 24. Les techniques indirectes Mthodes bases sur la rflectance - Proxidtection - TldtectionJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 25. Les techniques indirectes Mthodes bases sur la rflectance - Proxidtection - Mesures quelques cm du couvert vgtal, - Une difficult, la rflectance est sensible aux conditions dacquisition, - Ces mthodes fonctionnent gnralement en relatif par comparaison dune bande sur fertilise (30 m), ou dune rfrence autre avec le reste de la parcelle. - Calcul dun indice INN local .Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 26. Les techniques indirectes Mthodes bases sur la rflectance - Proxidtection Exemples : - GPN Pilot, GPN Agriculture (bl, bl dur, orge) (env. 3000 ), - GreenSeeker, Trimble, (bl, bl dur, orge, mais, coton), (5000 ), - N Sensor , Yara, (bl, bl dur, orge) (18000 ) - Satscan , Satplan + Greenseeker (bl, orge) (20000) Source : N tech/Trimble Source : GPN agriculture Source : Yara Source : SatplanJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 27. Les techniques indirectes Mthodes bases sur la rflectance (Proxidtection) Adoption : pour N sensor env. 1500 appareils en Allemagne, 500 en GB, 150 en France, Danemark, Ukraine. Intrts : - Assez Spcifique (confusion possible avec Chlorose) - Rend la modulation possible, Inconvnients : - Sensibilit la variation de biomasse, sol nu, adventices - Fidlit (sensible lchantillonneur), - Lourdeur de la bande de rfrence mettre en uvre, - Reprsentativit variable,Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 28. Les techniques indirectes Mthodes bases sur la rflectance - Tldtection (satellite) - Corrections radiomtriques, - Sensibilit la variabilit de la biomasse, Deux approches : - Approches relatives (INN local) base sur parcelles de rfrence et/ou observations locales (Farmsat, SoilSense Geosys) - Inversion de modle biophysique => estimation de la biomasse au sol et de la teneur en chlorophylle (Farmstar , Astrium).Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 29. Les techniques indirectes Mthodes bases sur la rflectance - Tldtection (drone, avion, satellite) Exemples : - Farmsat, Gosys (bl, bl dur, orge) (env. 10 /ha), - Farmstar, Astrium, Arvalis, Cetiom, (bl, orge, colza), (10 /ha), Sources : Astrium Sources : GosysJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 30. Les techniques indirectes Mthodes bases sur la rflectance (Proxidtection) Adoption : 600 000 ha (farmstar, France), ?? (Farmsat) avec un march international Intrts : - Exhaustivit spatiale (fonction de la rsolution de limage), - Conseil associ (mode de distribution), - Non destructive, - Rend la modulation possible, Inconvnients : - Spcificit, - Cot, abonnement, - Dlai (zones septentrionnales)Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 31. Les techniques indirectes Mthodes bases sur la fluorescence (Proxidtection) Principe - Excitation de la chlorophylle (UV), - Dtection mission chlorophyllienne (630-800 nm), Sources : Force AJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 32. Les techniques indirectes Mthodes bases sur la fluorescence (Proxidtection) Exemples : - Dualex , Force-A (5800 ) - Multiplex , Force-A (27 900 ) Mesure du NBI (Nutritional balance index) - Mtabolite primaire : Chlorophylle, - Mtabolite secondaire : Flavonols, Sources : Force-AJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 33. Des techniques intgres Distributeurs Socits prives Instituts techniques (Yara, GPN, Astrium, etc.) Elaboration doutils Associations Seuls ou en collaboration (Arvalis, CTIFL, Comifer, etc.) Prescripteurs Coopratives, Chambres dagriculture, conseil. Distribution, Conseil, Utilisation, assistance Information, technique, etc. avertissement, etc. AgriculteursJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 34. Perspectives - Mthodes directes (dosage chimique de ptiole) - teneur en K, Mg, Ca, Fe, etc. de ptioles, - identification de carences ou dvolution moyen terme, - enjeux : rfrences adaptesJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 35. Perspectives - Mthodes directes (dosage chimique de ptiole) - teneur en K, Mg, Ca, Fe, etc. de ptioles, - identification de carences ou dvolution moyen terme, - enjeux : rfrnces adaptes - Spectromtrie/ Imagerie hyperspectrale - teneur en K de feuilles doranger en laboratoire (Menasetti et al. 2010), - dficience en K de feuilles doliviers au champs (Gomez-Casero et al., 2007), - niveaux de P et K sur des prairies (Kawamura et al., 2011), - identification de signatures spcifiques dans le moyen infra-rouge (Jaquemoud, 2011)Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 36. Perspectives - Mthodes directes (dosage chimique de ptiole) - teneur en K, Mg, Ca, Fe, etc. de ptioles, - identification de carences ou dvolution moyen terme, - enjeux : rfrnces adaptes - Spectromtrie/ Imagerie hyperspectrale - teneur en K de feuilles doranger en laboratoire (Menasetti et al. 2010), - dficience en K de feuilles doliviers au champs (Gomez-Casero et al., 2007), - niveaux de P et K sur des prairies (Kawamura et al., 2011), - identification de signatures spcifiques dans le moyen infra-rouge (Jaquemoud, 2011) - Spectromtrie dimpdance - tat gnral de stress sur plante ornementale (Azzarello et al. , 2006), - tat gnral de stress sur tomate sous serre (Tomkiewicz et al., 2007),Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 37. Conclusion - Grande diversit doutils oprationnels pour estimer ltat nutrionnel azot, - Une application limite 3me apport dazote, - Mthodes spcifiques restent destructives (analyses chimiques), - Dveloppement de mthodes non destructives mais pour un tat de stress gnral et non spcifique dun lment.Journe [email protected] 16 Novembre 2012
  • 38. MerciJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 39. Lenjeu de lazote Sources : ComiferJourne [email protected] 16 Novembre 2012
  • 40. Les techniques directes Adoption : ?? (quelques 100 aines de milliers dha) Intrts : - Mthode sensible, - Assez Spcifique , - Runion de sensibilisation (au silo), - Peu coteuse (4 /ha), Inconvnients : - Fidlit (sensible lchantillonneur), - Lourdeur de la prparation de lchantillon, - Mthodes destructives, - Reprsentativit et rsolution spatiale (60 tiges/ptioles),Journe [email protected] 16 Novembre 2012