Mise en lumière de la gestion de l’azote : modélisation des prévisions pour détecter les besoins en azote dans les cultures de pommes de terre à l’aide du spectroradiomètre

Les agriculteurs ont la tâche importante de nourrir le Canada et le monde. Mais cela n’est pas sans défis. Les producteurs agricoles doivent non seulement améliorer la productivité de leur exploitation pour répondre à la demande des populations croissantes, mais ils doivent également produire des aliments de manière durable afin de protéger l’environnement pour les générations futures.

Keshav Dahal (Ph. D.), phytophysiologiste au Centre de recherche et de développement d’Agriculture et Agroalimentaire Canada à Fredericton, au Nouveau-Brunswick, élabore un modèle de prévision qui utilise un outil à base de lumière pour aider les producteurs de pommes de terre à améliorer leurs pratiques de gestion de l’azote, à réduire au minimum les dommages causés aux cultures et à protéger l’environnement. Mais qu’est-ce que l’azote et pourquoi est-il si important en agriculture?

La gestion de l’azote en agriculture

L’azote est un élément nutritif essentiel pour la croissance des plantes. Un équilibre délicat est nécessaire pour fournir aux cultures la quantité précise d’azote nécessaire à la production d’aliments. Un apport insuffisant en azote peut réduire le rendement des cultures, alors qu’un apport trop important peut entraîner une diminution de la qualité des cultures, une vulnérabilité accrue aux maladies et un lessivage excessif des nitrates du sol. Sans une gestion adéquate, la surutilisation de l’azote dans les cultures peut contribuer à la mauvaise qualité des eaux souterraines, aux émissions de gaz à effet de serre et à des pertes environnementales et économiques pour les producteurs. Par conséquent, il est essentiel de contrôler la quantité d’azote ainsi que la fréquence et le moment de son application sur les cultures pour obtenir la plus grande productivité au champ, tout en minimisant les répercussions environnementales et financières.

C’est pourquoi les recherches de M. Dahal sont centrées sur l’élaboration d’un modèle de prévision qui aidera à améliorer les pratiques actuelles de gestion de l’azote dans les champs de pommes de terre. Pour l’aider dans cette recherche, M. Dahal a utilisé un outil unique appelé le spectroradiomètre, un appareil rapide, précis et non destructeur qui possède des capteurs pour mesurer la réflectance dans les cultures. Bien que des spectroradiomètres aient été utilisés dans le passé pour détecter les composants chimiques de diverses cultures, le modèle de prédiction de M. Dahal sera spécialement conçu pour détecter et estimer la teneur en azote dans les cultures de pommes de terre à l’aide de cet outil afin d’aider les producteurs à surveiller l’application des engrais azotés tout au long de la saison de croissance.

Une boule de cristal pour améliorer les pratiques de gestion de l’azote

De 2021 à 2024, M. Dahal et son équipe du Centre de recherche et de développement de Fredericton ont réalisé des essais sur le terrain et étudié la relation distincte entre l’azote présent dans les plants de pommes de terre et les motifs lumineux que les plants reflètent et qui peuvent être détectés par le spectroradiomètre.

Entre mai et octobre de chaque année, M. Dahal a appliqué divers traitements d’engrais azoté dans les champs de pommes de terre, tout en utilisant le spectroradiomètre pour étudier la teneur en azote ainsi que la réflectance des plants de pommes de terre sous chaque traitement.

En examinant le lien entre les traitements à l’azote et la réflectance mesurée en nanomètres par le spectroradiomètre, M. Dahal est maintenant en mesure d’élaborer un modèle de prédiction qui pourrait estimer la teneur en azote en temps réel des cultures de pommes de terre directement au champ, à grande échelle et tout au long de la saison de croissance. Les recherches de M. Dahal sont uniques, car il a pu mesurer plus de neuf cents nanomètres de longueur d’onde pour corréler la réflectance des plants de pommes de terre soumis à divers traitements à l’azote dans ses essais, augmentant ainsi la précision de l’estimation de l’azote présent dans les feuilles de pomme de terre.

Utilisé parallèlement au spectroradiomètre, ce nouveau modèle de prévision pourrait être utilisé par l’industrie de la pomme de terre, y compris les producteurs, les agronomes et les chercheurs, non seulement pour leur fournir des renseignements importants sur la teneur actuelle en azote d’une plante et les besoins de celle-ci tout au long de sa croissance, mais aussi pour permettre aux utilisateurs d’appliquer des engrais azotés aux cultures au moment où elles en ont le plus besoin. Pour les producteurs de pommes de terre, le modèle leur permettrait de mettre en œuvre des pratiques améliorées de gestion de l’azote dans leurs exploitations, comme la méthode d’application fractionnée, qui consiste à appliquer des engrais azotés à deux intervalles ou plus au cours de la saison de croissance pour équilibrer les applications par rapport aux besoins, par opposition à une application unique lors de l’ensemencement.

« La synchronisation de l’application d’engrais azotés avec les besoins spécifiques en azote des cultures offre le potentiel d’améliorer la productivité des cultures et de maintenir la santé du sol et de notre environnement. Tant sur le plan économique que sur le plan environnemental, il est avantageux pour les agriculteurs d’envisager des pratiques appropriées de gestion de l’azote. »

– M. Keshav Dahal (Ph. D.), phytophysiologiste au Centre de recherche et de développement de Fredericton

Un éventail complet d’avantages

Le modèle de prédiction de M. Dahal devrait être achevé d’ici la fin de 2025 et présente un grand potentiel en augmentant les possibilités de mesurer la teneur en azote des cultures de pommes de terre et en aidant à surveiller l’application d’engrais et, en fin de compte, à réduire les répercussions financières pour les producteurs et à mieux protéger l’environnement.

« Le modèle de prévision élaboré dans le cadre de cette étude sera utile pour surveiller la teneur en azote des plants de pommes de terre au cours de la saison de croissance. Cela permettra aux producteurs de prendre rapidement des décisions de gestion qui sont essentielles pour prévenir la perte d’éléments nutritifs, maintenir la santé du sol et assurer la durabilité environnementale sans compromettre le rendement et la productivité des cultures. »

– M. Keshav Dahal (Ph. D.), phytophysiologiste au Centre de recherche et de développement de Fredericton

M. Dahal continuera de perfectionner le modèle prédictif qui aidera les producteurs à intégrer des outils spectraux, comme le spectroradiomètre, pour les cultures de pommes de terre et peut-être un jour pour le blé et le canola. Grâce aux recherches de M. Dahal sur les pratiques améliorées de gestion de l’azote, l’avenir s’annonce prometteur pour les agriculteurs qui cultivent des aliments durables pour le Canada et le monde.

Principales découvertes

• Keshav Dahal (Ph. D.), phytophysiologiste au Centre de recherche et de développement d’Agriculture et Agroalimentaire Canada à Fredericton, au Nouveau-Brunswick, élabore un modèle de prévision qui utilise un outil à base de lumière pour aider les producteurs de pommes de terre à améliorer leurs pratiques de gestion de l’azote, à réduire au minimum les dommages causés aux cultures et à protéger l’environnement.
• Durant ses essais, M. Dahal a étudié la relation unique entre l’azote présent dans les plants de pommes de terre et les motifs lumineux que les plants reflètent, qui peuvent être détectés par le spectroradiomètre, un appareil rapide, précis et non destructeur doté de capteurs, qui permet de mesurer la réflectance des cultures.
• En examinant le lien entre les traitements à l’azote et la réflectance mesurée en nanomètres par le spectroradiomètre, M. Dahal est maintenant en mesure d’élaborer un modèle de prédiction qui pourrait estimer la teneur en azote en temps réel des cultures de pommes de terre directement au champ, à grande échelle et tout au long de la saison de croissance.
• Utilisé parallèlement au spectroradiomètre, ce nouveau modèle de prévision pourrait être utilisé par l’industrie de la pomme de terre, y compris les producteurs, les agronomes et les chercheurs, non seulement pour leur fournir des renseignements importants sur la teneur actuelle en azote d’une plante et les besoins de celle-ci tout au long de sa croissance, mais aussi pour permettre aux utilisateurs d’appliquer des engrais azotés aux cultures au moment où elles en ont le plus besoin.
• Le modèle de prédiction de M. Keshav Dahal devrait être achevé d’ici la fin de 2025 et présente un grand potentiel en augmentant les possibilités de mesurer la teneur en azote des cultures de pommes de terre et en aidant à surveiller l’application d’engrais et, en fin de compte, à réduire les répercussions financières pour les producteurs et à mieux protéger l’environnement.

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Renseignements connexes

• Profil d’AAC – profil de Keshav Dahal (Ph. D.)
• Centre de recherche et de développement de Fredericton - Répertoire des scientifiques et des professionnels