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Agriculture de précision: comment les agriculteurs tirent profit des drones dans l'amélioration des plantes

L’avenir de la sélection dépend notamment de l’avenir: le KWS utilise des drones dans ses champs pour produire encore plus rapidement de nouvelles variétés. Les images prises par leurs appareils photo sont analysées sur ordinateur pour permettre des découvertes précises sur la croissance des plantes. Cela aide l’entreprise à proposer plus tôt de nouvelles semences aux agriculteurs, ce qui constitue un avantage considérable pour l’agriculture.

L'air vibre. On dirait qu'un essaim d'abeilles arrive. Pendant quelques secondes, les quatre rotors de la machine volante orange vif de Marius Burkhardt causent tellement de turbulences sur les terrains d'essai de KWS à Einbeck, en Basse-Saxe, que les plantes au sol se plient et se balancent dans le flux d'air.

Ensuite, le drone grimpe sur des hauteurs élevées et, beaucoup plus doucement, commence à suivre des chemins mathématiquement précis sur le champ où poussent des plants de maïs tendre de quelques centimètres de hauteur. C'est la raison pour laquelle Burkhardt, âgé de 40 ans, survole Einbeck avec son quadricoptère ce matin.

Plusieurs capteurs y sont suspendus, balayant les plantes sur le terrain afin de déterminer leur croissance. Le drone enregistre systématiquement une zone de trois à huit hectares avec une batterie chargée. Cela suffit pour presque une demi-heure de vol, en fonction de l'application et de l'altitude, des capteurs et du plan de vol. Une caméra multispectrale et une caméra d'imagerie thermique mesurent la quantité de lumière réfléchie et absorbée par les plantes dans diverses gammes de longueurs d'onde. Les photos du terrain sont également utilisées pour l'évaluation.

Drone et analyse d'images: des aides pour une meilleure reproduction

L'expert Marius Burkhardt contrôle si les photos sont prises à une altitude constante de 25 mètres. Ce n’est qu’alors que le logiciel pourra ultérieurement déterminer les coordonnées GPS exactes et créer un modèle 3D de chaque plante.

Cette combinaison d’innovation technique et d’expérience en matière de sélection permet de produire de nouvelles variétés de plantes résistantes aux maladies plus rapidement. Après tout, l'objectif est que la semence produise des plantes à rendement élevé, même dans les conditions les plus difficiles.

«Les agriculteurs veulent utiliser des semences qui répondent précisément à leurs besoins», explique Christoph Bauer, responsable du développement de la technologie de phénotypage numérique chez KWS, qui coordonne les vols de drones et évalue les données obtenues. Les nouveaux outils numériques développés en interne chez KWS aident les sélectionneurs à choisir les plantes les mieux adaptées à leur travail parmi des centaines de milliers de possibilités. «Tout cela aide nos sélectionneurs à identifier les meilleures plantes», déclare Bauer. "Les drones et l'analyse d'images sont des outils de plus en plus précieux."

Agriculture de précision: plus de précision dans l'agriculture

La méthode utilisée est aussi ancienne que la sélection de plantes: le phénotypage apporte des réponses à des questions telles que le point de savoir si les nouvelles variétés gèrent bien les conditions environnementales d'un lieu. Ou si et où ils sont infestés par des parasites.

«Au cours des plus de 160 ans d'histoire de KWS, ses experts ont évalué les installations sur le terrain», déclare Bauer. “C'est vital pour développer de nouvelles variétés.” Les sélectionneurs sèment chaque année de nouvelles plantes et évaluent ensuite leur développement sur le terrain. Ils enregistrent la taille, la couleur, le taux de croissance, le nombre et la forme des feuilles des plantes, ainsi que d'autres caractéristiques. En de nombreuses petites étapes, souvent très laborieuses, les sélectionneurs peuvent ainsi fournir des variétés parfaitement adaptées aux besoins de l'agriculteur.

Les photos aériennes et les analyses logicielles accélèrent considérablement ce processus. Et ils ont aussi plus d'avantages pour les agriculteurs, explique l'expert en technologie Bauer. Infestation fongique, zones sèches, faible teneur en chlorophylle: rien ne passe inaperçu par les capteurs numériques. Et comme les appareils et les logiciels de mesure ne se fatiguent jamais, les résultats de l'analyse du taux de croissance des plantes, du nombre et de la taille de leurs feuilles sont souvent plus précis et disponibles plus rapidement que sans assistance technique.

Comme le dit sans détour Bauer: L’œil humain n’est pas assez précis. «Si plusieurs personnes parcourent un champ pour évaluer le développement du feuillage, vous obtenez des résultats qui sont généralement très similaires, mais qui présentent néanmoins de légères différences.»

La technologie est toujours objective et permet d’éliminer ces différences. Elle offre également l’avantage de la rapidité: «Aucun humain ne peut évaluer des zones aussi vastes avec une objectivité aussi infaillible».

  • Aucun humain ne peut évaluer des zones aussi vastes avec une telle objectivité.

    Dr. Christoph Bauer, Ingénieur en chef Phénotypage Technologies KWS
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Des centaines de photos de drones, une grande photo

Malgré les drones et les logiciels, les obtenteurs sont toujours indispensables. Tout d'abord, ils doivent calibrer les mesures: «Bien entendu, il est facile pour nous, humains, de distinguer deux plants de betterave ou de maïs», explique Bauer. "Cependant, transférer cette connaissance aux machines est une tâche laborieuse."

Un exemple: le soleil est particulièrement bas sur les champs le matin et le soir et sa lumière est alors plus rougeâtre qu'à midi. À midi, cependant, le soleil est très haut dans le ciel et le pourcentage de lumière bleue est plus important. S'il y a de la poussière sur les feuilles le matin pendant les journées sèches, mais qu'elles sont emportées l'après-midi par une pluie torrentielle, l'apparence des plantes change à nouveau en l'espace d'une journée. Ou les ombres sont projetées différemment le matin et à midi. «Nous devons prendre en compte tout cela et procéder à des ajustements», explique Bauer. "Ce n'est qu'alors que nous pourrons identifier avec précision l'état des plantes et des maladies des feuilles."

Et les personnes sont également essentielles pour évaluer et utiliser les résultats. Après son retour du terrain, le pilote de drone Burkhardt insère les images dans le logiciel d'analyse. Il combine des centaines de photos pour créer une grande image. De fines lignes vertes, rouges et bleues s’étendent sur le champ virtuel à l’écran. L'équipe discute ensuite des données: Quelle est la coloration moyenne des feuilles? Quelle surface couvrent les plantes? Et qu'est-ce que cela signifie pour les futurs travaux de sélection? L'objectif ici est d'identifier les succès et les défis concrets.

Recherche interdisciplinaire sur le phénotypage chez KWS

Le groupe de travail interdisciplinaire de KWS qui traite des photos de drones comprend plusieurs experts dans le domaine de l'analyse d'images. Christoph Bauer, physicien, dirige le groupe. Ses employés et leurs technologies sont déployés dans des stations de sélection dans le monde entier et ont déjà permis de rassembler beaucoup d'expérience positive: «Nous avons combiné nos forces issues de la contribution d'éleveurs, de biologistes et d'ingénieurs», déclare Bauer. «C’est la raison de notre succès commun dans l’analyse des données.»

  • Chez KWS, des collègues de plusieurs disciplines travaillent ensemble.

    Marius Burkhardt, KWS Drone-spécialiste
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Cependant, les sélectionneurs auront toujours besoin de travailler sur le terrain: ils devront vérifier les conditions des mesures sur site et tirer des conclusions pour la sélection à partir de leurs observations personnelles. «Nous ne rendrons jamais les humains superflus», ajoute Christoph Bauer. "Mais la technologie que nous avons développée aidera les gens à prendre des décisions en matière de reproduction."

KWS dispose d'un important budget de recherche pour l'agriculture de précision

Les drones survolent maintenant les champs de plus en plus de fermes. L'agriculture de précision permet d'économiser les faons et les taupes des récolteurs, de détecter rapidement l'aridité imminente et de représenter les taupinières en terrain accidenté afin de tirer des conclusions sur les pertes de récolte potentielles. KWS optimise en permanence le système complexe de drones, capteurs, logiciels, reconnaissance d’images et serveurs qu’il utilise pour la sélection végétale. Le budget de recherche pour l'exercice 2016/2017 s'élevait à environ 190 millions d'euros, soit environ 17% du chiffre d'affaires net.

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