Les OAD entrent dans l'ère de l'agriculture connectée

Les outils d'aide à la décision, permettant de mieux protéger les plantes en utilisant moins d'intrants, bénéficient des dernières avancées numériques.

Un des enjeux de l'agriculture durable est de réduire les intrants (fertilisants, pesticides, énergie), tout en améliorant les rendements afin de nourrir une population planétaire à la démographie soutenue.

C'est donc un gain de productivité accompagné d'une empreinte environnementale positive que doit obtenir l'agriculture française et mondiale. Il s'agit d'un réel défi : conjuguer autant une approche écologique qu'économique et sociologique, les trois facettes du développement durable.

Une histoire de technologies

Un bouquet de technologies

Seule l'optimisation stricte de l'emploi de l'énergie, des fertilisants et des pesticides permettra de progresser vers les objectifs de l'agriculture durable. Ce cadre général requiert une mobilisation de toutes les connaissances scientifiques mais aussi des bonnes pratiques permises par les savoir-faire et technologies disponibles (Encadré 1). Vu l'ampleur des progrès à accomplir, aucune ne doit être exclue du champ des réflexions.

L'ensemble de ces approches bénéfice d'une révolution technologique intervenue à la fin du XXe siècle : l'avènement du numérique.

Le numérique et l'agriculture

Le développement des outils numériques a de profondes répercussions dans les domaines domestique mais aussi professionnel. Il offre à l'agriculture de nouveaux outils ouvrant de nouveaux champs d'investigation et d'opération.

On y trouve la prévision, la surveillance et la gestion des tâches agricoles et des itinéraires techniques pour un optimum agroécologique autant qu'économique.

Les outils de cette formidable évolution sont en majorité déjà connus, voire pour certains mis au point et utilisés. Mais l'essentiel reste à faire pour améliorer les outils de prévision et d'aide à la décision (OAD) existant et d'en créer de nouveaux.

Ainsi le développement des drones offre des opportunités fantastiques en agriculture et devrait connaître un essor remarquable. Ce développement permettra de gérer une agroécologie de progrès augmentant les rendements tout en réduisant les intrants (énergie, fertilisants, pesticides).

Il s'agit donc d'un triptyque « prévoir, surveiller et gérer » conjuguant production agricole, équilibre des écosystèmes et performance économique.

Premier volet : prévoir

La prévention relève non seulement d'actions de prophylaxie mais aussi d'une estimation des risques à l'aide d'une démarche de modélisation assistée par ordinateur. Les exemples suivants illustrent le sujet.

Gestion de la complexité des relations interspécifiques

La modélisation permet de décrire la dynamique de champignons pathogènes, ravageurs ou adventices sous l'effet du climat ou de pratiques agronomiques prédéfinies. Les modèles doivent conduire à déterminer la plage de temps durant laquelle un bioagresseur atteint le niveau de nuisibilité exigeant une gestion. Ils interviennent pour définir les éléments tactiques de la décision.

C'est le cas de Presept qui décrit l'évolution de la septoriose du blé due à Zymoseptoria tritici (Rouzet et al., 2005). Ce modèle prévisionnel décrit par anticipation le niveau de dégât de la maladie sur le végétal et intègre des variables climatiques et agronomiques comme la variété et la date de semis.

Un autre modèle, nommé TOP, décrit l'évolution d'une autre maladie du blé, le piétin-verse provoqué par Oculimacula yallundae et Oculimacula acuformis. Il comprend des paramètres supplémentaires (type de sol, rotations et façons culturales) intervenant dans l'expression de la maladie (Délos, 1995 ; Rouzet et al., 2005).

Les modèles peuvent devenir encore plus complexes si on décide de gérer plusieurs niveaux trophiques à la fois :

- par exemple, les travaux de Folcher et al. (2009) modélisent les relations existantes entre la plante maïs (Zea mays), les lépidoptères ravageurs pyrale (Ostrinia nubilalis) et sésamie (Sesamia nonagrioides), la mycoflore fusarienne (Fusarium graminearum, F. verticillioides [ex. : moniliforme], F. proliferatum) et les mycotoxines associées (trichothécènes dont le déoxynivalenol DON, fumonisines, zéaralénone) ;

- autre exemple, le rôle de la dissémination des ascospores au-delà de l'échelle locale dans la contamination du blé par l'ergot du seigle ; cette dispersion résulte de graminées adventices non maîtrisées mais aussi de l'activité d'insectes butineurs transportant les spores du champignon qu'ils ont récoltées dans un miellat attractif (Vitry et al., 2015).

C'est donc un ensemble de relations interspécifiques complexes que les OAD doivent intégrer pour que nous puissions disposer d'une prévision et d'une gestion efficace.

Gestion des performances économiques

La prise d'une décision tactique dépend non seulement d'une estimation de la qualité sanitaire de la production mais aussi de considérations économiques. Quel est le seuil tolérable des pertes de rendement en termes économiques ?

Dans ce cas, il faut recourir à des modèles complémentaires intégrant les prix : prix unitaire du produit agricole à préserver, prix des intrants (fongicides, insecticides ou herbicides). Les seuils d'intervention déterminant la décision du traitement et sa date évoluent alors d'une année à l'autre selon la volatilité des prix sur le marché. La tolérance au dégât et au dommage sera fonction de la valeur commerciale attendue de la production, et non du seul prix de l'intervention phytosanitaire.

Il est donc indispensable, préalablement à cette étape, d'avoir modélisé les conséquences des choix agronomiques sur le développement d'un ensemble des bioagresseurs. Cette projection peut conduire à modifier certains choix.

Ainsi, certains modèles intègrent comme variables la rotation, le travail du sol, les choix variétaux, les dates de semis, la fertilisation et l'irrigation, dont l'incidence sur divers risques parasitaires varie en fonction des milieux. Modifier certains choix suppose d'intégrer leurs externalités négatives (érosion, tassement des sols, risques sanitaires pour l'aliment, rentabilité de la culture replacée dans la rotation...).

Une autre dimension est à prendre en considération. Les modèles sont plus ou moins ajustés selon le type de culture. Or, s'il existe une certaine visibilité de la valeur de la production des céréales et oléagineux en fonction du pas de temps des rotations, ce n'est pas le cas en cultures spéciales.

Il faudra intégrer l'efficacité économique des changements envisagés dans les paramètres agronomiques en commençant par la succession d'espèces de la rotation, son incidence sur les bioagresseurs associés et les interactions entre bioagresseurs.

Les modèles de ce type actuellement proposés ne visent qu'un ensemble limité de bioagresseurs. Il reste à les évaluer sur une échelle plus large.

Ces modèles économiques ne sont pas nouveaux, ils existent depuis l'origine des modèles. Ainsi, Épipré et sa déclinaison française Épicure (Projetti et Benizri, 1990) intègrent le prix du grain pour la prise de décision, avec des seuils ajustables en fonction des prix, pour partie fixés à l'avance ou sur les marchés à terme.

Deuxième volet : surveiller

Après cette phase stratégique qui a déterminé la rotation d'espèces idéales dans un contexte agronomique donné en tenant compte du contexte économique, et qui a intégré les modèles biologiques de simulation du développement des bioagresseurs, il reste à vérifier si les prévisions des modèles correspondent à l'observation.

Détecter l'hétérogénéité dans la parcelle

Dans des cas comme la septoriose ou le piétin verse du blé, la gestion du bioagresseur peut s'affranchir de l'observation : vu leur temps d'incubation assez long, les interventions contre ces maladies sont à placer en suivant les recommandations des modèles, avant l'apparition des symptômes.

Il faudra cependant identifier qu'il n'existe pas, au sein d'une parcelle, d'hétérogénéité de la maladie. Celle-ci pourrait justifier des micro-ajustements localisés de l'utilisation des fongicides.

Bientôt, l'optimisation de l'usage des intrants passera par une segmentation de la parcelle en zones homogènes sur lesquelles seront appliquées les bonnes quantités des intrants choisis, ceci au moment opportun. La parcelle agricole ne sera plus gérée comme une entité homogène mais comme une agrégation de zones aux besoins différenciés et définis grâce à de nouveaux outils de surveillance désormais disponibles.

Des appareils de détection fine et de gestion ajustée

Divers outils permettent de caractériser ces hétérogénéités : la photo satellite, la caméra embarquée et les drones.

La photo satellite est opérationnelle pour la gestion de la fertilisation et la géolocalisation des maladies. Pour ces dernières, l'identification photographique fait encore appel actuellement à l'expertise de l'agriculteur ou du technicien, mais les progrès accomplis en terme de reconnaissance d'images, tant pour les maladies que pour les adventices, laissent entrevoir dans moins de dix ans, une assistance à la reconnaissance qui limitera les risques d'erreur humaine.

Créé en 2002, Farmstar, devenu Farmstar Expert en 2014 (voir « Lien utile » page suivante) est focalisé sur les cultures de blé, colza et orge. Cette technologie développée par Arvalis, Terres-Inovia (ex-Cetiom) et Airbus Defence and Space, intègre des outils de surveillance adaptés et pilotés par des outils informatiques en rapide évolution. Couvrant 740 000 ha, c'est un succès pour la gestion des apports d'azote. Elle se développe pour la gestion des maladies.

La caméra embarquée sur tracteur, couplée à un système de géolocalisation et à un système de distribution du produit de traitement phytopharmaceutique, permet de ne pas appliquer le même intrant sur toute la parcelle ou de moduler sa dose : valeur maximale autorisée là où c'est justifié, allègement ailleurs. Le système à haute technicité, dit ILS (Intelligent Localized Spray), primé à la Cima 2011, en est l'exemple (Regnault-Roger, 2014).

Les drones sont sans doute les appareils qui paraissent à terme les plus porteurs de progrès. Souple et gérable individuellement, le drone permet d'obtenir une vue d'ensemble d'une parcelle mais aussi de cueillir des images au plus près de la végétation, quasiment sans intervention humaine. Le pilotage des drones doit à terme devenir automatique en France comme c'est le cas aux États-Unis.

Toutes ces technologies sont complémentaires. L'agriculture à l'heure numérique va évoluer vers un pilotage de surveillance globale, associé à la vérification en vol rasant de l'origine des hétérogénéités identifiées à 100 mètres. Ces images viendront en appui de la prise de photos en altitude des plantes. Elles permettront de vérifier si une zone décolorée vue du ciel est due à un excès ou un manque d'eau, une mosaïque virale, une carence en manganèse ou une attaque de rouille jaune, à confirmer si nécessaire par l'agriculteur allant sur la parcelle.

Troisième volet : gérer

Des modèles de simulation/prévision

Une fois la prévision faite, la culture implantée, la surveillance réalisée et les maladies, ravageurs ou adventices repérés avec leur éventuelle hétérogénéité de distribution dans la parcelle, il reste à réussir la gestion directe si la gestion en amont par méthodes culturales s'est avérée insuffisante.

Pour optimiser l'efficacité de l'intervention, les modèles biologiques avec des modules simulant l'efficacité des produits vont rapidement devenir la règle.

Des modèles précurseurs avaient été proposés : l'allemand Proplant et le français Épicure (Projetti et Benizri, 1990). Très en avance sur leur époque, ils n'ont pas eu le succès escompté. Ces auteurs ont analysé la nature des différents freins et fait des propositions pour que ces approches soient mieux acceptées par les techniciens du conseil phytosanitaire.

Ces concepts ont été repris avec des modèles biologiques plus solides (Rouzet et al., 2005). Dans ce sens, un premier travail avait été réalisé par les ingénieurs de la DGAL avec la mise au point d'une trentaine d'outils de prévision du risque sanitaire. Ces « modèles » peuvent être affinés mais, surtout, il faut les intégrer dans des systèmes de prise de décision plus larges de type Épicure.

Du côté de la météo

Sur un autre plan, les réseaux de stations météorologiques vont fortement s'étoffer dans un futur très proche. Des stations de qualité professionnelle vont être mises sur le marché à des coûts très abordables.

S'agissant de météorologie, les modèles ici aussi, en améliorant la prévision à dix, quinze jours, voire au-delà, rendront la décision plus sûre en anticipant le climat du futur proche (voir aussi l'Encadré 2).

Encourager l'innovation

L'agriculture de précision, au service de l'agriculture durable

Nous assistons donc à une évolution rapide des outils, des matériels... et de la demande. La nouvelle génération d'agriculteurs maîtrise très bien les nouvelles technologies de l'information. Les plus novateurs sont à la recherche de nouvelles approches.

L'amélioration variétale et les nouvelles biotechnologies offrent un large champ pour obtenir des plantes génétiquement plus résistantes aux stress biotiques et abiotiques, avec des performances en termes de rendement et de qualités technologiques accrues. Mais ces nouvelles variétés, dans la course de l'évolution, ne seront cependant pas exemptes de fragilité.

Alors que des méthodes nouvelles pour la protection des cultures et de la santé des plantes ont, à l'instar du biocontrôle, des performances aujourd'hui limitées, c'est bien grâce à l'agriculture de précision que l'agriculture durable, dans sa dimension agroécologique, sera un succès. Cette agriculture se nourrit de divers OAD, couvrant tous les champs de la détection et l'identification des risques, de la prévision et de la modélisation.

Épandage par drones : la réglementation en question

Une réglementation adaptée constitue un facteur essentiel de son développement. Ainsi aujourd'hui, les drones étant assimilés à des aéronefs, la réglementation française interdit de les utiliser pour épandre des produits phytopharmaceutiques, que ces derniers soient naturels ou de synthèse. Actuellement, seuls peuvent être appliqués des macro-organismes (trichogrammes, nématodes utiles), car ces derniers échappent à la réglementation imposée aux produits phytopharmaceutiques.

Une réflexion avancée existe pour les moyens de biocontrôle les moins préoccupants qui pourraient voir, à terme, leur statut évoluer sur ce point, en raison de l'appui des pouvoirs publics et après que toutes les garanties aient été obtenues.

Les drones ont l'avantage de pouvoir localiser très précisément l'application : sur les taches de mauvaises herbes ou les foyers de maladie (repérés par caméra), en fonction des caractéristiques de chaque zone de la parcelle (en lien avec les OAD de prévision localisée des risques).

Sans examiner plus avant la pertinence de ces choix, il est certain que les drones et les systèmes d'acquisition d'images embarqués sont des outils de gestion et d'économie des intrants en agriculture qui méritent toute l'attention des décideurs publics.

Conclusion

Optimiser la production d'énergie renouvelable

Depuis la conférence de Rio en 1992, la prise de conscience, à la fois de la finitude des ressources naturelles et de la nécessité de réduire l'impact de l'activité humaine sur les milieux naturels, est partagée par les décideurs au plan mondial et une partie des populations des pays développés.

La seule ressource non limitante est le soleil, origine des énergies renouvelables dont l'usage de la photosynthèse par les plantes pour produire des hydrates de carbones, huiles, protéines, fibres, écomatériaux, etc.

Avec l'agriculture, nous sommes au coeur de la production d'énergie renouvelable ! Mais, pour que cette dernière soit maximale avec le minimum d'impacts sur les milieux, il faut optimiser la façon de produire, tout en recherchant la qualité maximale.

Informatique embarquée, OAD, drones

Cet objectif est désormais à notre portée grâce à une informatique performante, désormais portable et embarquée. Elle se traduit par des outils d'aide à la décision (OAD) permettant d'exploiter les données de la météo, de mesurer les effets du climat sur un ensemble de stress biotiques et abiotiques et d'enregistrer les pratiques (voir Encadré 3).

Les OAD actuels permettent de combiner des outils conduisant à des décisions stratégiques ou concernant la rotation et la mise en place des outils agronomiques mais aussi des décisions tactiques pour la réalisation des interventions phytosanitaires.

La donnée biologique alimente désormais des modèles économiques qui tiennent compte de la valeur unitaire du produit pour plus de précision et une justification maximale de la décision d'intervention.

Les drones, ces nouveaux venus, permettent de mieux raisonner l'intervention. Ils vont permettre, en complément des prises de vue depuis l'espace, de ne plus gérer la parcelle comme une entité homogène recevant à l'identique la même quantité d'intrant, mais comme un agrégat de zones hétérogènes où il sera possible de réaliser des modulations dans des fourchettes raisonnables.

Pour l'agroécologie

Ces outils permettront le déploiement de l'agroécologie pour une production augmentée et des intrants maîtrisés, si possible en baisse. En France, il serait logique que les futurs certificats d'économie de produits phytopharmaceutiques dynamisent rapidement l'ensemble des OAD.

L'agriculture numérique est déjà une réalité et s'impose comme un élément clé de l'agriculture de demain.