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Agriculture et infrarouge proche voire thermographie
La thermographie est rarement utilisée dans la botanique néanmoins elle permet souvent de déterminer des taux d'humidité donc de croissance, santé et irrigation de champs. Cependant, il est à noter que l'on y utilise très souvent le proche infrarouge et pas toujours la frange de l'infrarouge traditionnelle à la thermographie
Surveillance de l'état des cultures
L'estimation de la teneur en eau à l'aide de la télédétection (traduit de l'allemand[1])
Comme beaucoup d'autres organismes , les plantes ont besoin d'eau pour survivre . L'eau est nécessaire non seulement pour les processus biochimiques essentiels , elle constitue également le moyen de transport, qui transporte les éléments nutritifs du sol dans chaque partie de la plante . Elle pénètre par les racines dans la plante , passe à travers la tige principale et les branches et atteint finalement les feuilles. De là, l'eau est à travers les stomates puis libérée dans l'atmosphère . Ce processus est appelé la transpiration .
Tous les processus qui se produisent dans l'intérieur des plantes produisent de la chaleur ou la consomme; De l'eau qui s'évapore à la transpiration , ce qui absorbe et dissipe la chaleur dans l' évaporation à travers les feuilles de la plante . Si une plante ne possède pas assez d'eau, elle est donc soumise à un stress , alors elle ne peut pas transporter efficacement par la transpiration et la température de la plante va augmenter. Cette élévation de température peut être visulaisée à l'aide de la télédétection dans les domaines du spectre qui sont sensibles à la température, détectée: l'infrarouge.
La photo ci-dessus montre les différences dans la teneur en eau dans un champ . Les pixels bleus sont des végétaux à forte teneur en eau , les pixels verts pour les plantes avec la teneur en eau modérée et pixels rouges pour les plantes souffrant de pénurie d'eau. Ces différences sont dues au fait que le sol des différentes parties du domaine de l'eau absorbe, emmagasine et évacue différemment l'eau nécessaire au soin des plantes
Un problème avec cette méthode est que la végétation n'est que partielle. À cause des lacunes de la couverture végétale, uen partie du sol est exposé , la température du signal de chaleur, qui est enregistrée par le capteur thermique en est affecté. Si cela se produit, un couvert végétal troué peut facilement se confondre avec un sol chaud , qui est signe de pénurie d'eau. Ce problème peut être résolu si la taille de la plante ainsi que la taille des feuilles selon la zone de la surface du sol est connue(également appelé indice de surface foliaire ou densité de feuillage ). Ensuite , les mesures peuvent être corrigées, et l'influence du sol peuvent être réduite, c'est l'équivalent de la Tref.
Surveillance de l'irrigation
Quand pensez-vous que les champs dans l'image ci-dessous ont été arrosés?
La télédétection peut fournir des données régulières pour surveiller les processus sur de courtes périodes. L'exemple ci-dessus montre les effets de l'irrigation sur la teneur en eau de la plante et de son environnement. L'irrigation a eu lieu entre le 24 juin et le 19 Juillet. La deuxième image montre une forte teneur en eau des plantes, ce qui diminue progressivement à partir de l'été qui s'écoule.[2]
Question: Regardez les images ci-dessus. En Août et Septembre, un modèle se met en place dans les zones qui ont moins d'eau que d'autre. Pourriez-vous expliquer pourquoi?
Dans l'image du 24 Juin n'est pas encore reconnaître des schémas «X», ce qui suggère qu'il existe d'autres facteurs qui conduisent à accélérer la pénurie d'eau dans les centres de chaque quadrant. Peut-être qu'en Juin pas assez de végétation était présente, comme les graines ont été plantées juste ce mois-là et n'ont pas encore germé. Les graines commencent à germer et se développer, contribuant ainsi à la perte d'eau par évapotranspiration. En général on peut dire que la végétation saine cause une augmentation de l'évapotranspiration par rapport à de la végétation malsaine.
Dans certains également, on peut suivre l'évolution des sources et marais dans le paysage, tout comme le mûrissement des céréales dans les champs:
Maladies et ravageurs (nuisibles)
En plus de l'identification de plantes stressées souffrant de carence en nutriments ou d'eau, la télédétection infrarouge peut être utilisée pour protéger les plantes contre les parasites éventuels: champignons, bactéries,... Par la connaissance de l'agriculture se combinant avec les données de la thermographie, des alertes précoces peuvent être lancées. Ceci peut permettre souvent d'éviter une maladie ou une infestation de la culture.[3]
L'enregistrement multispectral (digital et infrarouge) ci-dessus montre des plants de coton qui poussent plus vite que d'autres en raison de conditions plus favorables pour certains. Ces plantes ( de couleur rouge ) sont les cibles les plus probables d'une maladie ou d'une attaque de ravageurs. Avec cette connaissance , les pesticides peuvent être utilisés avec précision uniquement sur les champs en rouge . Réduisant ainsi le coût du traitement, sa durée, et - plus important encore- la quantité de produits chimiques qui sont rejetées dans l'environnement .
Il est également possible de déterminer l'étendue de la destruction causées par les maladies et les ravageurs. Le procédé est similaire à celui utilisé pour la détermination de plantes stressées . Les symptômes de ces attaques apparaissent habituellement en détruisant la chlorophylle , et comme déjà indiqué , une réduction de la concentration en chlorophylle dans les plantes sont identifiées au moyen de la caméra thermique.
Question: Regardez le motif dans l'image. Pourriez-vous expliquer pourquoi certaines plantes de coton se développent plus rapidement que d'autres?
Les plantes qui se développent plus rapidement, sont le plus souvent sur le côté droit de l'image. Etant donné que cet effet se produit sur une grande surface, il peut être supposé que la cause est à chercher dans le traitement d'ensemble des diverses surfaces. Peut-être que les plantes ont été plantées à différents moments, de sorte qu'elles sont de différents âges. Toutefois, cela pourrait également être du aux procédures d'irrigation ou encore l'état du sol faisant que les plantes ne poussent pas aussi vite dans certaines zones que dans d'autres.
En plus de la perte par maladies de la chlorophylle et le fait que des parasites peuvent détruire des feuilles entières et donc de réduire la surface des feuilles; Il s'ensuit que la capacité des plantes à réaliser la photosynthèse en est réduite. Puisque l'indice de surface foliaire (BFI) peut être déterminé à partir de plantes, il est probable que cela soit causé par l'infestation par les insectes (par exemple, par les larves de mites): la détection précoce permet de prévenir les agriculteurs afin qu'ils puissent appliquer des méthodes de contrôle appropriées.
La thermographie permet également d'identifier les plantes qui ont besoin de plus d'engrais ou de pesticides. En même temps, la quantité de produits chimiques qui doivent être épandu ou pulvérisé est réduite.
Conclusion
La thermographie infrarouge peut fournir des données dans le domaine spectral du proche infrarouge, qui ne sont pas visibles à l'oeil humain. Lorsque ces données sont combinées avec des informations provenant du spectre visible, où la chlorophylle absorbe la lumière à des longueurs d'onde spécifiques, les plantes très stressées peuvent être identifiées avant que les symptômes deviennent visibles à l'œil nu. Grâce à ces premiers avertissements les agriculteurs peuvent répondre à temps pour limiter la casse autant que possible.
Détermination du rendement des cultures
Traduit de l'allemand[4]
Peut-on vraiment déterminer la taille à la sortie d'un carré de culture à l'avance?
Avoir des connaissances sur un rendement potentiel des cultures à un stade précoce serait d'un grand avantage pour tout agriculteur. Cette information, cependant, est également importante pour les pays qui dépendent de l'agriculture afin de remplir à la fois les besoins nationaux ainsi que pour satisfaire les exportations.
La détermination des rendements des cultures fait déjà partie des tâches agricoles depuis plusieurs siècles. Même aujourd'hui, les agriculteurs expérimentés peuvent donner une estimation approximative de leur récolte en regardant la vitalité et la santé des plantes et notamment les conditions météorologiques de certaines périodes. Les estimations sont bien sûr toujours plus précises au moment de la récolte, elles sont effectuées au fur et à mesure de l'avancement de la croissance et d'autant plsu précises que les risques de problèmes diminuent avec le temps.
Données d'observation de la Terre afin de déterminer le rendement des cultures
Comment pouvons-nous utiliser les données de télédétection pour déterminer le rendement des cultures? De plus, la végétation reflète le rayonnement électromagnétique d'une manière très spécifique (il suffit de regarder cette page pour plus d'informations), l'état de la récolte peut être calculé à l'aide des données de télédétection infrarouge. En combinant ces données avec d'autres informations (telles que les conditions météorologiques) dans des modèles complexes, il est possible de déterminer le rendement final d'un champ à un stade très précoce.
Généralement, il existe deux façons de déterminer le rendement des cultures par des données d'observation à distance. La première est basée uniquement sur des données de télédétection , tandis que le second utilise plus de données incluses dans le calcul . Ces données supplémentaires sont nécessaires dans des modèles qui simulent la croissance de la culture et donc finalement conduisent à une détermination du rendement des cultures.
Ci-dessous, vous verrez deux images en fausses couleurs ( proche infrarouge , rouge et vert apparaissent en rouge, vert et bleu ) d'une zone en Saxe , près de la frontière avec la Pologne . Les images ont été prises avec le satellite SPOT 2 et SPOT 5 en mai et Août 2005. C
Vous pouvez voir que l'image a fortement plus de spectres "rouges" . Une réflectance dans le proche infrarouge forte est généralement associée à l'apparition de la végétation des plantes parce reflètent une grande quantité de rayonnement proche infrarouge. Sur la photo en Août , cependant, moins de champs apparaissent en rouge . Ceci s'explique par le fait que la majeure partie de la récolte donc de la croissance a atteint son apogée à l'approche de la récolte en Août , les stades de la sénescence sont déjà là . Dans cette phase , la récolte concentre son énergie sur la production de fruits et non à la production de biomasse verte . Par conséquent, la chlorophylle commence à se désintégrer de la structure cellulaire et l'apparition des feuilles jaunes et brunes se voit à l'oeil nu . La réflectance dans le proche infrarouge diminue tandis que les cellules meurent lentement. Sur les champs cyan ne pousse aucune végétation , de sorte qu'ils n'ont qu'une faible réflexion proche inbfrarouge. La couleur cyan est produite en bleu et vert par une combinaison de couleurs . Cela signifie que les champs vides sont des reflets rouges et verts semblables , et ils nous masquent le sol nu .
Notes et références
- ↑ Überwachung des Erntezustands, SEOS Project
- ↑ Satellite Imaging Corporation
- ↑ Environmental Health Perspectives, Volume 108 (3), Mars 2000
- ↑ Ermittlung des Ernteertrags