Nommé EvaSprayViti, comme « évaluation de la qualité de la pulvérisation, (en anglais : spray) en viticulture », cet outil est le résultat du travail réalisé dans le cadre du projet EcoSprayViti, Eco comme économie et Ecophyto.

La protection de la vigne contre les maladies et ravageurs est indispensable pour produire des vins de qualité. Elle fait appel à l'usage de produits phytopharmaceutiques (PP). La réduction du recours à ces produits (plan Ecophyto) est un axe de recherche prioritaire pour la filière vitivinicole.

En viticulture conventionnelle et biologique, l'enjeu est d'assurer une bonne protection de la vigne tout en diminuant les doses appliquées et le nombre de traitements. Optimiser la pulvérisation apparaît comme un moyen concret pour répondre dès le court terme à cette problématique.

Pourquoi vouloir optimiser la pulvérisation

En effet, la qualité de pulvérisation, c'est-à-dire la capacité du matériel à localiser le maximum de bouillie pulvérisée sur la cible, et ceci de la manière la plus homogène possible, est un des points clés pour augmenter l'efficacité de la protection et réduire les quantités de produit employées. Concernant l'environnement, cette qualité est aussi déterminante : elle conditionne les pertes de produits dans les divers compartiments de l'environnement (sol et air). Le projet EcoSprayViti, conduit par l'IFV et Irstea entre 2011 et 2013, a consisté à développer de nouvelles méthodologies pour apprécier les performances agronomiques et environnementales des systèmes de pulvérisation.

Il s'agit à long terme de contribuer à l'amélioration du parc de pulvérisateurs viticoles en service.

À plus court terme, il s'agit de définir quelles sont les pratiques de pulvérisation permettant de limiter le recours aux intrants phytosanitaires tout en maintenant l'efficacité de la protection.

Évaluations des pulvérisateurs conduites au vignoble

Des tests réalisés sur deux années

Dans un premier temps, des évaluations de différentes technologies de pulvérisation ont été effectuées au vignoble. Pour cela, les essais ont été conduits selon la norme ISO 22522 : 2007.

La méthode consiste à pulvériser un traceur sur la vigne après avoir disposé des cibles artificielles au sein de la végétation.

Ces cibles (photo 4) servent à collecter le traceur que l'on dose ensuite par unité de surface. Selon les stades végétatifs, le nombre de collecteurs est ajusté entre 100 et 540 par essai de matériel. On évalue les performances de la pulvérisation en ramenant la quantité de traceur collectée par unité de surface de collecteur à la quantité de traceur pulvérisée par hectare cadastral. On définit cette grandeur comme la « dose effective », c'est-à-dire la quantité de produit effectivement déposée par unité de surface sur les organes à protéger.

L'unité habituellement choisie pour l'exprimer est le nanogramme (ng) de traceur par décimètre carré (dm²) de feuilles, pour 1 gramme (g) de traceur appliqué à l'hectare (ha) : ng/dm² pour 1 g/ha.

De nombreux essais de matériels de pulvérisation ont été menés, correspondant à différentes combinaisons entre les technologies de pulvérisation, les configurations du matériel et les réglages. Ils ont été réalisés sur des vignes étroites (espacement 1,2 m entre rangs) et des vignes larges (espacement 2,5 m entre rangs), en début de végétation et en pleine végétation.

Résultats : mise en évidence d'une très forte variabilité

Les résultats des essais réalisés au vignoble ont mis en évidence une très forte variabilité des quantités de produits déposées par unité de surface de feuilles entre modalités.

Selon l'appareil, son réglage (orientation des diffuseurs, types de buses, nombre de rangs traités par passage) et la situation parcellaire (mode de conduite, stade végétatif), les résultats de dépôts moyens mesurés sur le feuillage s'échelonnent entre 50 et 700 ng par dm² de feuille pour la même quantité de produit appliqué à l'hectare (ici 1 g). Soit un rapport de 14 entre les valeurs extrêmes de dépôt, toutes modalités confondues.

On peut optimiser les doses selon la végétation et les matériels

Les résultats montrent que l'application des PP sur la vigne pourrait être optimisée en tenant compte de l'architecture de la végétation (stade végétatif, mode de conduite). Cela confirme la pertinence des systèmes d'expression des doses en Allemagne et en Suisse : dose autorisée non pas fixe mais évoluant avec le stade végétatif pour suivre l'évolution de la surface à traiter (Codis & al., 2012, Toews & Friessleben, 2012).

En outre, une forte diversité des performances des appareils de traitement est apparue. Pour une situation parcellaire donnée, les rapports peuvent être supérieurs à 3 entre les quantités de produits déposées par unité de surface selon les appareils.

Ces résultats laissent entrevoir des perspectives de réduction significative du recours aux intrants phytosanitaires en adaptant les pratiques et les choix de technologies, tout en conservant l'efficacité des traitements.

Difficile de tester sur de vraies vignes

Ces perspectives restent à définir et à encadrer. À cette fin, il est apparu un certain nombre de contraintes pour tester les performances des pulvérisateurs au vignoble :

– difficulté pour comparer des résultats obtenus sur des parcelles différentes,– saisonnalité liée à celle de la végétation,

– rapidité de la croissance de la végétation, notamment lors des premiers stades végétatifs, donc difficulté à comparer des résultats obtenus à quelques jours d'intervalle.

Le banc EvaSprayViti

Principe de cet outil pour évaluer les performances des pulvérisateurs

Pour remédier à ces contraintes, l'IFV et Irstea ont mis au point un outil d'évaluation des performances agronomiques et environnementales des techniques de pulvérisation. Il s'agit du banc de vigne artificielle Eva-SprayViti qui reproduit 4 rangs de vigne de 10 m de long chacun (Figure 1).

Cette structure associe des bancs de collecte et de rangs de bordure (photos 1 et 2). Les bancs de collecte constitués de rameaux et de feuilles (photo 3) permettent de caractériser précisément la qualité agronomique de la pulvérisation, en informant sur la quantité de bouillie déposée par unité de surface de feuille pour un gramme de bouillie pulvérisé à l'hectare, ainsi que sur la distribution du dépôt dans la végétation (évaluation de l'homogénéité de répartition du produit et notamment de la pénétration).

Les rangs de bordure ont pour fonction de simuler l'environnement que rencontrent les flux d'air au cours d'une véritable pulvérisation.

Trois configurations miment chacune un stade de la vigne

L'espacement entre rangs choisi pour conduire ces évaluations est de 2,5 m.

Le banc est modulable : trois configurations différentes du banc correspondant à trois stades de développement de la vigne (début, milieu et pleine végétation) permettent de tester les pulvérisateurs dans les différentes situations rencontrées sur la saison végétative.

Le banc de collecte est décomposé en compartiments suivant l'axe hauteur/épaisseur. Le nombre de compartiments varie de quatre à neuf suivant le stade végétatif (Figure 1, page précédente).

Trois indicateurs de qualification agro-environnementale choisis

Trois indicateurs complémentaires de performance agronomique et environnementale ont été développés. Les deux premiers sont des indicateurs de performance agronomique. La quantité moyenne de produit déposé par unité de surface sur la végétation pour une quantité donnée de produit pulvérisé par hectare est évaluée. Comme précédemment, la dose effective est exprimée en ng/dm² pour un gramme appliqué par hectare.

Le deuxième indicateur évalue l'homogénéité de la répartition des dépôts de produits au sein de la végétation. C'est un coefficient de variation (CV exprimé en pourcentage) calculé sur les dépôts moyens de produit dans les différents compartiments qui composent la végétation. Par exemple : pour le stade pleine végétation, le CV est calculé à partir des valeurs de dépôts moyens obtenus dans chacun des 9 compartiments composant le feuillage.

Le troisième indicateur évalue les performances environnementales. À partir du pourcentage de produit se déposant sur les feuilles, on en déduit le pourcentage de produit qui n'atteint pas la cible et qui est perdu dans l'environnement. Cette fraction ne participe pas à la protection et représente une perte économique pour l'agriculteur.

Des appareils appartenant à six catégories testés à trois stades végétatifs selon divers réglages

En 2012 et 2013, six catégories d'appareil ont été testées (un ou deux appareils par catégorie) aux trois stades végétatifs, en mettant en œuvre divers réglages. Le Tableau 1 présente les matériels testés.

Analyse globale des résultats

Quantité de produit par unité de surface : toutes modalités confondues, rapport de 1 à 9

Entre 2012 et 2013, plus d'une centaine d'essais ont été menés. Leurs résultats ont été consignés dans une base de données unique.

La Figure 2 comprend une centaine de points. Chacun représente la mesure de dépôt de pulvérisation moyen d'une des modalités testées, tous pour la même quantité de produit appliqué par hectare cadastral de vigne. Ils sont regroupés selon le stade végétatif. On peut constater qu'avec les appareils testés, toutes modalités confondues, les quantités moyennes de produit déposées par unité de surface sur la végétation varient dans un rapport de 1 à 9.

La quantité de dépôt par unité de surface baisse avec le stade végétatif, et pour chaque stade il y a des écarts entre matériels

Globalement et logiquement, plus le stade végétatif est avancé, moins importante est la quantité de produit reçu par unité de surface foliaire.

Par ailleurs, pour chaque stade végétatif, on constate de forts écarts entre les différents appareils testés. Le rapport de dose effective entre les modalités d'application les plus performantes et les moins performantes est d'un facteur 5 en début de végétation. Il descend ensuite à 3 en milieu de végétation puis 2 en pleine végétation, ce qui reste important.

Il apparaît donc, en pratique, que les marges de sécurité en termes de qualité de protection sont très différentes en fonction des techniques utilisées. Elles pourraient être exploitées pour accompagner les utilisateurs de produits phytosanitaires dans leur démarche d'optimisation des doses appliquées : appliquer une dose/ha réduite avec une des modalités les plus performantes sans plus de risque qu'avec une moins performante à pleine dose...

Il reste à identifier les paramètres déterminant ces marges de sécurité pour espérer les prédire et offrir aux viticulteurs des outils de gestion du risque selon leur situation.

Pourcentage du produit intercepté par le feuillage : il augmente avec le stade végétatif

La figure suivante (Figure 3) représente pour chaque modalité testée la mesure du pourcentage de bouillie pulvérisée se déposant sur les feuilles (rendement de l'opération de pulvérisation) réparti selon le stade végétatif.

Cette figure met en évidence le fait que le rendement de l'opération de pulvérisation offert par les pulvérisateurs testés et les diverses façons de les utiliser dépend du stade végétatif simulé.

Au fil de la saison, plus la végétation pousse, plus la part de la bouillie pulvérisée interceptée par la végétation augmente : les gouttelettes de pulvérisation sont d'autant mieux captées par le filtre végétal que ce filtre est large et épais.

Début de saison, un double intérêt à baisser les doses

Le début de végétation est le stade le mieux protégé en termes de dépôts malgré des pertes dans l'environnement très importantes. Du fait de la moindre quantité de végétation à couvrir, les doses effectives reçues sont les plus élevées à ce stade.

Ceci laisse entrevoir, à condition de bien les évaluer, de plus fortes marges de manœuvre à ce stade pour réduire les doses appliquées (et donc aussi les pertes) sans compromettre l'efficacité des traitements.

Cartographie selon deux axes

Vers une classification multicritère des performances des pulvérisateurs

Quel que soit le stade végétatif considéré, la qualité agronomique de la pulvérisation ne peut être caractérisée par un seul indicateur. Il faut prendre en compte simultanément le niveau de dose effective moyen et l'hétérogénéité des dépôts dans le couvert végétal.

À partir d'« essais référence » menés avec des machines réglées à l'optimum à dire d'experts, une cartographie des résultats obtenus selon ces deux critères est proposée dans les Figures 4 à 6, pages suivantes.

L'ensemble des résultats des « essais référence » sont représentés de manière synthétique sur ces trois graphiques correspondant à chacun des trois stades végétatifs.

Comment lire les graphiques

Ces graphiques s'organisent selon deux axes :

– le dépôt de pulvérisation moyen mesuré sur la végétation (ng/dm² pour 1 g/ha) (axe horizontal) ;

– sa variabilité au travers du coefficient de variation des dépôts moyens mesurés au sein des différents compartiments de végétation (axe vertical).

Chaque point du graphique représente la qualité de la pulvérisation obtenue pour une machine donnée à un stade végétatif simulé donné. Plus ce point est « haut », plus la pulvérisation est homogène et plus ce point est situé « à droite », plus la quantité moyenne déposée est haute.

Une couleur définissant l'appareil selon le code couleur proposé dans le Tableau 1 a été attribuée aux points de mesure.

Pour les pulvérisateurs à jet porté et projeté, les résultats des modalités utilisant des buses classiques (à fente ou à turbulence) sont représentés avec un carré, et ceux des buses à injection d'air (IA)avec des ronds. Les symboles associés aux machines pneumatiques sont en forme de triangle.

Premiers constats

Cette représentation permet de dresser plusieurs constats :

– Les nuages de points obtenus pour les trois stades végétatifs sont quasi distincts, ce qui montre l'influence majeure du stade végétatif simulé donc de l'architecture du végétal sur le dépôt de pulvérisation moyen.

– Pour les trois stades végétatifs, la dispersion observée au sein de chacun des nuages de points correspondant à chaque matériel est importante. Cela montre la capacité des indicateurs à discriminer les qualités de pulvérisation offertes par les différentes technologies ;

– Les appareils « courants » actuels (voûtes et aéroconvecteurs) peuvent voir leurs performances améliorées via des réglages adaptés (passage tous les deux rangs) ou l'utilisation d'accessoires plus performants.

Conclusion : des résultats propres aux matériels testés

Attention : pas d'extrapolation !

À ce stade des travaux, les mesures de qualité de la pulvérisation ont été menées sur un seul voire deux appareils appartenant à chacune des typologies de pulvérisateurs. Les performances de toute une catégorie de matériel ne sauraient être résumées à celles d'un seul de leurs représentants.

Il faudra donc étoffer la base de données existante avec des mesures de qualité de pulvérisation sur d'autres appareils appartenant aux différents types testés. Mais ces premiers résultats obtenus sur le banc d'essai EvaSprayViti dessinent déjà des tendances. Ils permettent de repérer des pistes d'amélioration et de donner des recommandations.

Deux leviers possibles : choix de la machine, réglage de chaque machine donnée

Ainsi, ils ont permis de révéler de larges écarts en termes de qualité de pulvérisation dans divers contextes de développement végétatif, de machine utilisée et de ses réglages. Ces écarts mettent en évidence l'existence de deux leviers d'amélioration de la qualité de la pulvérisation :

– Les écarts entre matériels testés suggèrent qu'il est possible à plus ou moins long terme d'obtenir une amélioration globale de la qualité de pulvérisation en viticulture par un renouvellement orienté du parc de pulvérisateurs. Le type de matériel le plus couramment employé (voûtes pneumatiques, 90 % du parc vigne large) n'est pas le plus performant en termes de qualité de pulvérisation, à tout stade végétatif.

– Par ailleurs, de forts écarts en termes de qualité de pulvérisation ont pu être mesurés entre divers réglages ou modes d'utilisation d'une même machine. En termes de réglages, on peut améliorer les pratiques les plus courantes. C'est un levier d'amélioration de la qualité de la pulvérisation en viticulture mobilisable à court terme.

Des évaluations à poursuivre pour orienter le choix du pulvérisateur

Après avoir identifié l'existence de ces deux leviers, il s'agit maintenant de poursuivre les évaluations des performances en termes de qualité de la pulvérisation des différents matériels pour orienter les choix des viticulteurs lors de l'investissement dans un nouveau pulvérisateur.

La dépendance moyenne à forte des performances en termes de qualité de pulvérisation d'une machine donnée aux réglages et aux modes d'utilisation complexifie ce travail d'évaluation. En effet, la qualité de pulvérisation offerte par une machine donnée ne peut être caractérisée par son évaluation en un seul point de fonctionnement de l'appareil. Pour obtenir une vue précise et globale des performances d'une machine, il faut plusieurs essais la plaçant dans divers contextes d'utilisation probables : stades végétatifs de la végétation cible mais aussi réglages et modes d'utilisation.

Notons par ailleurs que le choix du matériel et les pratiques des exploitants résultent de la recherche de compromis entre la qualité de la protection, son coût et le besoin de réactivité face à l'urgence de mise en œuvre des traitements. Pour être traitée dans sa globalité, la question de l'amélioration de la pulvérisation doit être accompagnée d'étude technico-économique. Celle-ci doit intégrer les coûts et les débits de chantier inhérents à chaque technique de pulvérisation, sachant qu'une technique est un couple machine/mode d'utilisation.