Agriculture : des drones pourraient limiter l'usage des herbicides

Les agriculteurs apprécient peu les mauvaises herbes, qui peuvent considérablement réduire le rendement d'une culture. De fait, ces plantes adventices entrent en compétition avec les végétaux cultivés, notamment pour l'accès à l'espace, à la lumière, aux nutriments et à l'eau. Pour réduire leur impact, des herbicides de synthèse sont régulièrement épandus sur les champs dans leur globalité.

Ainsi, des parcelles sont bien souvent traitées dans leur intégralité, alors que seules quelques parties ont besoin d'attention. De nombreux sols sont donc inutilement enrichis en substances chimiques, tandis que les agriculteurs perdent de l'argent en traitant des zones saines. Mais ont-ils le choix, puisqu'il leur est difficile de quantifier la présence des mauvaises herbes sur des hectares de cultures sans moyens aériens ? Louer un avion est dispendieux, surtout s'il faut le faire plusieurs fois dans l'année. Quant aux satellites, la résolution de leurs images n'est pas adaptée.

Une fois encore, la solution pourrait venir des drones, comme le démontrent des travaux menés par Francisca López Granados, du département de protection des cultures de l'Institut espagnol pour une agriculture durable (IAS-CSIC). Avec ses collaborateurs, cette chercheuse est parvenue à créer un système de traitement d'image qui détecte automatiquement la présence de plantes adventices sur des photographies prises par un drone, et qui peut en plus dresser une carte d'infestation. L'agriculteur n'a alors plus qu'à cibler les surfaces à traiter. Les détails de cette invention ont été présentés dans la revue Plos One. Ils méritent quelques précisions.

Doté d'une autonomie maximale de 88 minutes, ce drone, un quadricoptère MD4-1000, cartographie la répartition des mauvaises herbes dans un champ et peut emporter une charge utile de 1,25 kg. © CSIC

Les plantes adventices détectées hors du rang

Le système Obia (pour object-based image analysis) se base sur des images prises depuis le ciel pour faire ses calculs en trois étapes. Dans un premier temps, le système détecte et classe les rangées de cultures qui, par définition, sont linéaires. Ensuite, il localise les végétaux qui ne sont pas situés dans les alignements. Enfin, il dresse une carte d'infestation en fonction du nombre de mauvaises herbes détectées par unité de surface, selon quatre catégories : absence de plante adventice, couverture végétale inférieure à 5 %, de 5 % à 20 % et enfin supérieure à 20 %.

Les tests ont été menés sur une parcelle de maïs de 140 x 100 mètres de côté à Arganda del Rey, près de Madrid (Espagne). Les coordonnées de ses coins ont été relevées par des opérateurs, puis encodées dans le système de navigation autonome d'un quadricoptère MD4-1000 de la société Microdrones. L'engin s'est alors envolé à la verticale, puis a survolé le champ à une altitude de 30 m, le photographiant intégralement en 20 clichés d'une résolution spatiale de 2 cm. Les images ont été réalisées par une caméra multispectrale à six bandes Tetracam Mini-MCA6, dans le visible et le proche infrarouge.

Jusqu'à 70 % de la surface d'un champ à ne pas traiter

Grâce aux données fournies par Obia, il s'est avéré que 23 % de la surface de la parcelle n'abritaient aucune mauvaise herbe. Par ailleurs, 47 % en contenaient peu (couverture inférieure à 5 %). Ainsi, dans le cas présent, un épandage n'était pas requis sur 70 % de la surface du champ. Le potentiel du système apparaît ici dans toute sa grandeur. Notons qu'Obia calcule également la quantité (et donc le coût) des herbicides qui devront être utilisés pour traiter les zones infestées. Bien évidemment, ces données ont été comparées, avec succès, à des mesures prises sur le terrain par les chercheurs.

Reste une question : à partir de quand le système est-il efficace ? Ici, les tests ont été réalisés lorsque le maïs et les mauvaises herbes (des Amaranthus blitoides et des Sorghum halepense) avaient environ la même taille, au stade quatre à six feuilles, donc au début de leur développement. Ce détail n'est pas négligeable, puisque c'est durant les premiers stades qu'il faut appliquer les herbicides pour une efficacité optimale. Les drones vont-ils bientôt envahir les exploitations agricoles ?