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Fig. 1 : Vigne artificielle EvaSprayViti Vue d'ensemble avec les bancs de collecte au centre et les bancs filets, le tout mimant des rangs de vigne.
Fig. 2 : EvaSprayViti, le banc de collecte Trois configurations sont possibles, imitant chacune un stade de végétation. A. Début de végétation. B. Milieu de végétation. C. et D. Pleine végétation.
Fig. 3 : Classification des techniques de pulvérisation en fonction de leurs performances mesurées en début de végétation La localisation à droite d'une courbe signifie que l'appareil satisfait aux exigences.
Fig. 4 : Classification selon les performances en milieu de végétation Les deux modèles conservant une qualité de pulvérisation suffisante avec une baisse de dose de 50 % (« ref./0,5 ») sont avec descente ou panneaux récupérateurs.
Fig. 5 : Classification des techniques de pulvérisation en fonction de leurs performances mesurées en pleine végétation Aucun modèle ne permet de baisser la dose de moitié, celle de 30 % est possible.
Fig. 6 : Dérives comparées Profils verticaux de dérive mesurés avec une végétation artificielle mimant le début de végétation, pour deux pulvérisateurs : une voûte pneumatique et un aéroconvecteur axial équipé de buses classiques.
Le plan Écophyto vise à réduire les quantités de produits phytosanitaires utilisées en agriculture ainsi que leur impact négatif sur l'environnement et la santé. Un des moyens d'y parvenir est le choix du matériel d'application. Pour cela, il faut l'évaluer objectivement.
Du matériel pour Écophyto
De l'intérêt d'améliorer les techniques de pulvérisation
Pour la viticulture, différents travaux de mesure des quantités de dépôts de pulvérisation ainsi que de dérive ont permis de prouver l'intérêt de l'amélioration des techniques de pulvérisation par rapport aux pratiques aujourd'hui majoritaires dans les divers vignobles français.
Cette amélioration apparaît comme un moyen pragmatique et efficace, mobilisable à court et moyen termes, pour réduire l'usage des intrants phytosanitaires ainsi que leur impact potentiel tout en maintenant une fiabilité de la protection sanitaire de la vigne constante, voire meilleure.
EvaSprayViti : un modèle d'évaluation
Afin d'acquérir des références techniques permettant d'identifier, sur la base de comparaisons fiables, les techniques de pulvérisation offrant un progrès par rapport aux pratiques les plus courantes, l'IFV et Irstea ont codéveloppé la vigne artificielle EvaSprayViti.
Ce banc d'essai permet de comparer les niveaux de dépôts de pulvérisation sur la végétation fournis par chaque technique de pulvérisation en conditions de végétation standardisée (Codis et al., 2013). Il a déjà permis d'évaluer les performances de plus de trente pulvérisateurs selon plusieurs modalités de réglage et de développement de la végétation-cible.
Chantiers à venir
Deux tâches sont désormais à mener. Il s'agit d'abord de mobiliser la base de données acquise pour produire une classification des pulvérisateurs selon leur aptitude à optimiser les quantités de dépôts de pulvérisation sur la végétation. Par la suite, cette classification sera utilisée pour fournir aux viticulteurs des données objectives sur les performances des pulvérisateurs au moment de choisir une nouvelle machine.
Par ailleurs, concernant les performances des techniques de pulvérisation en matière de réduction de dérive, une méthode de mesure est en cours de développement par l'IFV et Irstea. Basée sur le banc d'essai EoleDrift, elle met en oeuvre la production d'un vent artificiel.
Ce banc d'essai associe la végétation artificielle d'EvaSprayViti à un mur de ventilateurs produisant le vent nécessaire à la mesure de dérive de manière contrôlée et répétable.
Il s'agira là aussi, à terme, de bâtir une classification des techniques de pulvérisation selon leur aptitude à réduire la dérive par comparaison avec les pratiques de pulvérisation les plus courantes.
Les premières mesures de dérive effectuées permettent de discuter des évolutions méthodologiques nécessaires à l'obtention de la répétabilité des résultats requise pour identifier avec suffisamment de précision les techniques permettant de réduire la dérive.
Mesure de la qualité de pulvérisation
Banc d'essai EvaSprayViti
Les mesures de dépôts de pulvérisation ont été réalisées en pulvérisant une bouillie aqueuse chargée en traceur coloré. Le traceur utilisé était la tartrazine, colorant alimentaire E102. Pour chaque modalité, la pulvérisation a été réalisée après avoir contrôlé indépendamment le débit de chacun des diffuseurs du pulvérisateur ainsi que la vitesse d'avancement. Le volume pulvérisé par hectare lors de chaque modalité d'essai est donc connu avec précision.
La bouillie de traceur a été pulvérisée sur la vigne artificielle EvaSprayViti. Ce banc d'essai est constitué de quatre rangs de vigne artificielle de 10 mètres de long. Comme le montre la Figure 1, les rangs sont constitués de deux types de banc : bancs de collecte représentés en brun et bancs filets de couleur verte (Codis et al., 2013).
Les mesures de dépôts de pulvérisation sont effectuées sur les bancs de collecte. La fonction des bancs filets est de créer un environnement similaire à celui existant au coeur d'une parcelle de vigne en termes d'aérologie (interaction avec les flux d'air générés lors de la pulvérisation). Les bancs de collecte sont constitués de feuilles artificielles en PVC, carrées, de 10 cm de côté. Ces feuilles reçoivent les dépôts de pulvérisation de bouillie chargée en traceur. Des essais préliminaires réalisés en parcelle de vigne réelle sur cépage chardonnay ont démontré que les dépôts de bouillie collectés sur cette matière PVC sont équivalents à ceux reçus par les feuilles de vigne réelles sur lesquelles le collecteur était agrafé.
Pour ce qui concerne les bancs filets, la porosité des filets a été choisie à la suite de travaux menés en soufflerie de manière à mimer au mieux la porosité à l'air d'un rang de vigne type. Les effets de bordure sur la mesure de dépôts sont ainsi évités.
Les quatre rangs de la vigne artificielle EvaSprayViti sont modulables afin de simuler trois stades de développement distincts rencontrés successivement au cours d'une campagne de traitement. La hauteur et l'épaisseur des bancs filets comme des bancs de collecte sont ajustables. Dans cette étude, centrée sur les pulvérisateurs dédiés aux vignes larges, l'interrang a été fixé à 2,5 m. La Figure 2 décrit les trois stades de développement.
Dépôt évalué pour son taux moyen et son homogénéité
L'indice foliaire du banc (LAI) de collecte est de respectivement, 0,24, 0,88 et 1,68 m²/m² en début, milieu et pleine végétation.
Dans le but de caractériser l'homogénéité des dépôts de pulvérisation au sein du couvert végétal, deux tranches de vigne artificielle (éléments répétitifs sur la longueur) ont été redécoupées en compartiments analysés séparément. On obtient ainsi une mesure de dépôt de pulvérisation par compartiment.
La compartimentation du feuillage utilisée dépend du stade végétatif simulé :
- en pleine végétation, chacune des deux tranches prélevées a été redécoupée en neuf compartiments selon trois hauteurs (« haut », « milieu », « bas ») et trois profondeurs (« gauche », « centre », « droit ») ;
- en milieu de végétation, les compartiments ont été délimités par trois hauteurs et quatre profondeurs (sauf pour les essais réalisés en 2013 avec deux profondeurs ) ;
- en début de végétation, le redécoupage n'a été effectué que sur une profondeur et quatre niveaux.
Analyses au laboratoire
Après la pulvérisation du traceur puis le séchage des dépôts, les feuilles artificielles ont été regroupées par compartiments de feuillage dans des boîtes. Le dépôt de pulvérisation moyen reçu par l'ensemble des feuilles contenues dans chaque boîte a ensuite été déterminé au laboratoire grâce à deux opérations : la remise en solution du traceur en introduisant un volume d'eau déminéralisée précisément connu dans la boîte, puis la lecture de l'absorbance de cette solution au spectrophotomètre.
La concentration de la bouillie-mère pulvérisée lors de l'essai a également été déterminée grâce à la lecture de l'absorbance d'une solution correspondant à la dilution d'un échantillon de bouillie-mère prélevé lors de la réalisation de la pulvérisation.
Les dépôts de pulvérisation ont ensuite été calculés, ils sont exprimés en nanogramme de traceur par décimètre carré de feuillage pour une pulvérisation effectuée à 1 gramme par hectare. L'expression des dépôts dans cette unité normalisée par la dose d'application permet de comparer les dépôts obtenus par les diverses techniques de pulvérisation passées au banc d'essai.
Choix des indicateurs de qualité
Pour ce travail, un échantillon de pulvérisateurs dédiés aux vignes larges, représentatif de l'offre sur le marché, a été passé au banc d'essai (voir tableau ci-dessus).
Deux indicateurs de caractérisation de la qualité de pulvérisation ont été calculés pour chaque technique de pulvérisation évaluée :
- le dépôt de pulvérisation moyen ; il révèle la capacité de la technique de pulvérisation à déposer sur le végétal-cible la plus grande quantité de bouillie émise possible ;
- le coefficient de variation des dépôts mesurés dans différents compartiments de feuillage artificiel (délimitation présentée précédemment) pour chaque modalité de développement de la végétation artificielle.
Afin de construire une démarche de classification des pulvérisateurs en fonction de leurs performances en termes de profils de dépôts de pulvérisation, un indicateur synthétique tenant compte des deux indicateurs de qualité de la pulvérisation a été choisi (Vergès et al., 2017). Il s'agit du dépôt corrigé, défini par la moyenne des dépôts diminuée de leur écart type dans les différents compartiments.
Dcor = Dmoy - ET
Par la suite, trois seuils de classification des pulvérisateurs ont été définis. Le premier a été fixé au niveau de la performance moyenne des voûtes pneumatiques (notons SR ce seuil de référence). Ce type de matériel représentant plus de 70 % du parc de machines en vignes larges, il figure le niveau de base à partir duquel des progrès doivent être apportés.
Le deuxième seuil a été fixé à SR/0,7 et le troisième à SR/0,5. Ainsi, un pulvérisateur qui atteint le second seuil de classification est une machine qui, selon l'indicateur retenu, permet de maintenir une qualité de pulvérisation équivalente à celle d'une machine située sur le premier seuil tout en pulvérisant à dose réduite de 30 % (soit 70 % de la pleine dose). De même, une machine qui atteint le troisième seuil est une machine qui permet d'obtenir le niveau de qualité de pulvérisation de référence tout en réduisant la dose appliquée de 50 %.
Banc d'essai EoleDrift
Dispositif expérimental
Constitué d'un mur de ventilateurs (25 appareils) de 5 mètres de haut par 5 mètres de large, le banc d'essai EoleDrift est doté de quatre rangs de vigne artificielle et d'un dispositif de collecte des embruns constitué de mâts entre lesquels des fils en polypropylène sont tendus à l'horizontale.
Un fluorophore, la brillante-sulfo-flavine (BSF) a été utilisé comme traceur. Dans ces expériences, douze fils de collecte de 10 mètres de long étaient tendus tous les 50 cm de haut. Les fils de collecte étaient localisés dans un plan vertical, parallèle à la direction des rangs de vigne et perpendiculaire à celle du vent, et situé à 5 m du dernier rang de vigne artificielle.
Après la pulvérisation du traceur puis le séchage des dépôts, chaque fil de collecte était récolté puis analysé par sections de 2 m de manière à être en mesure de constater d'éventuels effets de bordure sur les sections extérieures. Au laboratoire, les analyses ont été réalisées en introduisant un volume d'eau déminéralisée connu dans chaque récipient contenant une section de fil puis par une mesure de la concentration en traceur de l'eau de rinçage par spectrofluorimétrie.
Les mesures de dérive ont été réalisées avec la vigne artificielle en conformation vigne large (interrang de 2,5 m) et au stade de développement de début de végétation.
Évaluation des modalités de pulvérisation
Dans le cadre de cette étude, deux modalités de techniques de pulvérisation sont étudiées. Il s'agit d'une voûte pneumatique et d'un aéroconvecteur axial équipé de buses classiques. Deux répétitions de mesure ont été réalisées par modalité.
Les conditions de vent régnant au niveau du dispositif de collecte pendant la durée de la pulvérisation ont été mesurées par un anémomètre en trois dimensions situé au centre du plan de collecte. La fréquence d'acquisition était de 30 Hz.
Résultats sur la qualité de pulvérisation
Optimisation des profils de dépôts sur la végétation
Pour chaque stade végétatif, les résultats obtenus sont présentés sur un graphique organisé selon deux axes (voir Figures 3, 4 et 5). Chaque technique de pulvérisation est représentée par un point dont les coordonnées sont le dépôt de pulvérisation moyen en abscisse et l'opposé du coefficient de variation en ordonnée.
Les points représentatifs des techniques de pulvérisation les plus performantes selon les deux indicateurs retenus figurent donc en haut et à droite des graphiques. Les seuils de classification précédemment décrits trouvent une traduction sous forme de courbes « d'iso dépôt-corrigé » dans ces graphiques.
En début de végétation (Figure 3), plusieurs techniques de pulvérisation franchissent le deuxième et le troisième seuils de classification représentés respectivement par les courbes verte et bleue.
La couleur verte des figurés concernés indique qu'il s'agit dans tous les cas soit de pulvérisateurs face par face avec descentes dans le rang, soit de pulvérisateurs à panneaux récupérateurs. Même avec une réduction de dose de 50 %, ces machines obtiennent des profils de dépôts de pulvérisation équivalents à ceux offerts par les voûtes pneumatiques tous les deux rangs à pleine dose.
Parmi les techniques dépassant le second seuil de classification, les trois technologies (jet projeté, jet porté et pneumatique) sont représentées comme le montre la présence des trois types de forme des figurés.
En milieu de végétation (Figure 4 p. 30), il existe également des techniques de pulvérisation (uniquement face par face avec ou sans panneaux récupérateurs) dépassant les deuxième et troisième seuils de classification. Aucun aéroconvecteur (figurés jaune) ne dépasse le premier seuil (courbe rouge).
Enfin, en pleine végétation (Figure 5), aucune technique de pulvérisation ne franchit le troisième seuil de classification. En revanche, plusieurs, exclusivement des face par face avec ou sans panneaux récupérateurs, franchissent le second seuil.
Résultat sur la réduction de la dérive
Deux modèles de pulvérisateur
Dans le contexte actuel, la labellisation des pulvérisateurs viticoles se doit d'intégrer un second critère qui est la limitation du phénomène de dérive. À cette fin, le banc d'essai EoleDrift est en cours de développement. Les premières mesures de dérive ont été obtenues et sont présentées dans la Figure 6, p. 31. Le vent artificiel produit lors de ces mesures respectait les recommandations de la norme ISO 22 866 en termes de vitesse et de direction. La vitesse moyenne du vent était proche de 5 m/s au niveau du dispositif de collecte.
Les deux pulvérisateurs étudiés produisent des profils de dérive différents. Dans le cas de la voûte pneumatique, le maximum de dérive est constaté sur les collecteurs les plus bas. En revanche, le maximum de dérive se situe aux alentours de 3 mètres de haut pour l'aéroconvecteur axial testé.
Par ailleurs, en tout point du profil de dérive, la dérive produite par l'aéroconvecteur testé est supérieure à celle produite par la voûte pneumatique testée (Figure 6).
Des acquis sur la qualité de pulvérisation
Optimisation des profils de dépôts
Les résultats obtenus sur les vingt pulvérisateurs viticoles passés au banc d'essai mettent en évidence plusieurs tendances.
Il apparaît que la conformation des pulvérisateurs est le critère ayant le plus d'impact sur la qualité des profils de dépôts, devant la technologie (pneumatique, jet porté ou jet projeté), même si cette dernière a néanmoins une influence (Vergès et al., 2015).
Sur la base de ces résultats, il s'agit de réaliser une labellisation des pulvérisateurs selon leur aptitude à répondre aux enjeux du plan Écophyto. Par rapport aux techniques de pulvérisation les plus couramment mises en oeuvre au vignoble (voûtes pneumatiques), certaines techniques de pulvérisation permettent d'augmenter de manière assez significative les quantités de dépôts de pulvérisation ainsi que leur homogénéité de répartition.
D'importantes perspectives de réduction de dose, répondant pleinement aux objectifs du plan Écophyto, sont donc mises en évidence en substituant aux techniques de pulvérisation aujourd'hui majoritaires les techniques de pulvérisation identifiées comme plus performantes.
Un classement des pulvérisateurs proposé en quatre catégories
Afin de transmettre aux viticulteurs des indications sur les performances des pulvérisateurs qu'ils sont susceptibles d'acheter, une classification en quatre classes des divers pulvérisateurs du marché est ici proposée. Les trois seuils de classification précédemment décrits délimitent en effet quatre classes qui peuvent être définies ainsi :
- classe C, performance inférieure au premier seuil de classification, qualité de pulvérisation n'égalant pas celle de la technique de pulvérisation de référence, aucune optimisation des doses possible selon ce critère ;
- classe B, performance située entre les deux premiers seuils de classification, performance équivalente à la technique de pulvérisation de référence ;
- classe A, performance située entre le deuxième et le troisième seuil de classification, performance dépassant la technique de pulvérisation de référence, possibilité de réduire les doses jusqu'à 30 % tout en maintenant le niveau de qualité de pulvérisation de référence ;
- classe A+, performance dépassant le troisième seuil de classification, possibilité de réduire les doses jusqu'à 50 % tout en maintenant le niveau de qualité de pulvérisation de référence.
De manière à valider les réductions de doses calculées sur la base des indicateurs de profils de dépôts, des essais de plein champ ont été réalisés. Les premiers résultats valident les hypothèses formulées dans ce travail.
Proposition pour un classement rapide
Face à l'impossibilité de passer au banc d'essai l'ensemble des modèles de pulvérisateurs proposés sur le marché des agroéquipements de manière exhaustive, l'utilisation des résultats déjà obtenus pour attribuer un classement par défaut (de test) à chaque machine en fonction de sa typologie et de sa technologie est proposé.
Ce classement, attribué par défaut à toute machine, pourrait être modifié si des tests conduits sur la machine attestent d'une performance supérieure.
La mise en place de cette démarche est à l'étude au travers d'un groupe de travail associant les différentes parties prenantes dont l'IFV, Irstea, les représentants des constructeurs de pulvérisateurs et le ministère chargé de l'agriculture.
Vers une classification selon la limitation de la dérive
Premiers résultats encourageants
Concernant le volet « réduction de la dérive » de la labellisation des pulvérisateurs, les méthodologies de référence pour mesurer les indicateurs de dérive restent à définir. Les premiers résultats obtenus sous vent artificiel grâce au banc d'essai EoleDrift sont encourageants car ils discriminent les performances des deux matériels testés à ce jour en termes de limitation de dérive.
Le travail méthodologique continue
Les expérimentations à venir devront permettre de caractériser la répétabilité des mesures obtenues de manière à décrire la capacité de discrimination du banc d'essai.
Par ailleurs, les méthodologies de référence choisies devront être économes en temps et en charge de travail. Cela permettra de tester un nombre de matériels suffisant pour obtenir un échantillon représentatif du marché.
Les résultats préliminaires présentés ici permettent déjà de discuter de la résolution de l'échantillonnage de la dérive sur la hauteur.
Bilan provisoire
Les mesures réalisées sur le banc d'essai EvaSprayViti ont livré des résultats permettant de dessiner les contours d'une classification des pulvérisateurs viticoles en fonction de leurs performances agronomiques au travers des profils de dépôts de pulvérisation. Des propositions pour définir une labellisation de ces machines selon ce critère sont actuellement portées par l'IFV et Irstea auprès des parties prenantes (constructeurs, pouvoirs publics, chambres d'agriculture), de façon à faire aboutir cette démarche de manière collégiale.
Concernant la dérive de pulvérisation, les résultats des premières mesures réalisées avec le banc d'essai EoleDrift sont encourageants, notamment sur sa capacité à discriminer les profils de dérive sur la hauteur selon la technique de pulvérisation. Le banc lui-même et les méthodes pour le faire fonctionner en routine sont en cours de développement. À terme, il s'agira là aussi de classer les techniques de pulvérisation selon leurs performances en matière de limitation du phénomène de dérive.
REMERCIEMENTS Les résultats présentés ici découlent de travaux financés par l'Onema et le Casdar (projets EcoSprayViti, PulvePerf et EoleDrift). Merci aux équipementiers pour la mise à disposition de matériels et leur investissement sur ces sujets, à l'équipe de l'atelier d'Irstea qui a conçu le « mur de vent » EoleDrift et au personnel ayant participé aux nombreux essais menés depuis plusieurs années.
RÉSUMÉ
SUMMARY
VITICULTURE SPRAYERS CERTIFICATION ACCORDING TO THEIR AGRO-ENVIRONMENTAL PERFORMANCES
IFV and Irstea collaborated to develop the test bed EvaSprayViti that provided experimental results showing important perspectives of PPP use reduction through practices improvement and sprayer's fleet renewal towards more perfoming machines. In parallel with this previous works, IFV and Irstea are co-developping a drift measurement method in standardized conditions of wind and vegetation.
The results provided by these two evalution methods will be used to build a certification of viticulture sprayers according to both criterias: deposition efficiency and drift mitigation.
POUR EN SAVOIR PLUS
CONTACTS : adrien.verges@vignevin.com
bernadette.ruelle@irstea.fr
LIENS UTILES : www.vignevin.com
- Vergès A., Codis S., Bonicel J.-F., Diouloufet G., Douzals J.-P., Magnier J., Montegano P., Ribeyrolles X., Ruelle B. (2015), Sprayers' classification according to their performance in terms of spray deposition quality, Suprofruit 2015 p. 64-65.
- Vergès A., Codis S., Bonicel J.-F., Diouloufet G., Douzals J.-P., Magnier J., Montegano P., Ribeyrolles X. and Ruelle B., Carra M., Delpuech X., Savajols B. (2017), Sprayer classification in viticulture according to their performance in terms of deposition and dose rate reduction potential, Suprofruit 2017.
