Choisir son capteur pour l’irrigation : sondes capacitives, tensiométriques ou pyranomètre ?

L’irrigation en agriculture est un sujet aux multiples enjeux. En effet, le changement climatique et le réchauffement des températures rendent les besoins en eau des cultures de plus en plus importants.
Que vous souhaitiez déterminer les besoins en eau de votre sol en fonction de votre culture, déclencher l’arrosage automatique sur la bonne période, éviter un déficit hydrique, pousser vos cultures à la limite du stress hydrique (en viticulture) ou encore lancer le dernier tour d’eau de la campagne, il est nécessaire de suivre de façon très précise les besoins hydriques de votre sol.

Cela permettra d'assurer le bon développement des végétaux tout en limitant les coûts liés.

Pour vous aider, de nombreuses entreprises ont développé leurs capteurs pour la gestion de l’irrigation. On en différencie aujourd'hui 3 types principaux : sondes capacitives, sondes tensiométriques ou station météo avec capteur d’irradiance (aussi appelé pyranomètre).

C’est parti !

Comment bien choisir sa station météo connectée ?

Dans le sol ou hors sol : où placer ses capteurs pour la gestion de l'irrigation ?

Commençons par différencier les types d’instruments les plus utilisés dans le cadre de la gestion de l’irrigation en agriculture :

• Les sondes de sol (sondes capacitives et tensiométriques) sont les instruments les plus communément utilisés. Ces sondes permettent un suivi de l’humidité de votre sol en temps réel. Chacune utilise une méthode de mesure spécifique : l’une mesure la force qu’exercent les racines pour extraire l’eau du sol, et l’autre mesure la réaction du sol quand on y émet un champ électrique.
  
• Les stations météo hors sol sont elles composées de plusieurs capteurs indispensables dont le pyranomètre. Ces capteurs permettent de mesurer l’irradiance solaire nécessaire au calcul de l’ETP et du bilan hydrique sur la base de données fournies par la FAO, pour une gestion optimale de vos apports en eau à moindre coût.

Les sondes capacitives

Sonde capacitive principe

Les sondes capacitives sont des appareils qui mesurent l’humidité du sol à partir de la réaction de celui-ci quand on y émet un champ électrique. Elle permet donc de mesurer la quantité d’eau apportée par les pluies, qui pénètre réellement jusqu’aux racines, mais aussi l’évapotranspiration réelle.

Fonctionnement de la sonde

Il existe 2 types de sondes capacitives :

• les fixes, qui mesurent en continu l’humidité du sol dans un lieu donné de la parcelle.
• les mobiles, que l’on déplace à plusieurs endroits dans une ou plusieurs parcelles, où des tubes sont déjà implantés.

Les sondes capacitives possèdent des capteurs (électrodes) disposés les uns en dessous des autres, généralement tous les 10 cm. Pour chaque horizon de 10 cm de sol, un algorithme permet de convertir la mesure électronique en pourcentage d’humidité, en fonction de la composition du sol. Le paramétrage de ces sondes est donc très fin, pour pouvoir calculer précisément l’humidité du sol aux différentes profondeur de la sonde.

Lecture des résultats

L’outil est le plus souvent relié à un système de télétransmission en direct, qui va éditer un graphique. Il permet de visualiser l’évolution de l’humidité du sol entre la capacité au champ (sol totalement saturé en eau) et le bas de la réserve facilement utilisable du sol (RFU), qui permet d’identifier lorsque la plante est en stress hydrique.
L’interprétation des mesures demande de la technicité (mesure de l’humidité volumique exprimée en %)

Conditions d’installation

La sonde s'installe dans le sol, de façon plus ou moins profonde. Elle nécessite une tarière et du matériel pour l’extraction et l’étude de sol.

La variabilité d’un sol hétérogène ne facilite pas l’appréhension de son comportement hydrique. Une évaluation initiale des conditions spécifiques du site (étude de sol) est indispensable afin de bien connaître la composition de son sol à l’emplacement où l’on implante la sonde. La qualité des données transmises en est dépendante.

Si votre sol est très hétérogène, il est recommandé d’installer plusieurs sondes dans votre parcelle ou l'installer dans un endroit représentatif de cette hétérogénéité. La profondeur de celle-ci dépendra du type de culture et de son enracinement.

⚠️ Si elles sont installées non loin de la ligne de passage du tracteur, elles devront être retirées à chaque passage des machines agricoles avant d’être réinstallées. On observe une perte de la donnée lors de ces phases.

Les sondes tensiométriques

Méthode de mesure

Les sondes tensiométriques permettent de quantifier la force que devront exercer les racines de vos plantes pour extraire l’eau du sol (mesure exprimée en centibars). Ces appareils mesurent le potentiel hydrique matriciel (kPa).

Fonctionnement de la sonde

L’eau va circuler de part et d’autre d’une bougie poreuse et se transformer en contact électrique. Le capteur installé au bout de la sonde réagit aux différentes tensions de l’eau dans le sol. Ces variations électriques sont ensuite transmises à un boîtier lecteur qui traduit cet influx électrique en tension.

Lecture des résultats

La lecture des données pourra s’effectuer de façon manuelle (boîtier de lecture) ou de façon automatique avec télétransmission. L’enregistrement des ces données vous permettra de réaliser des courbes d’évolution d’humidité. Le volume de sol mesuré reste cependant assez faible (quelques centimètres autour du capteur).

Plus la valeur tensiométrique est forte, plus les racines ont besoin de force pour extraire l’eau et plus le risque de stress hydrique est élevé. Ainsi, de nombreuses grilles existent pour prendre connaissances des valeurs à partir desquelles il est conseillé d’irriguer, éditées par des organismes officiels.

Conditions d’installation

L’installation est similaire à celle de la sonde capacitive. Il est nécessaire de positionner sur votre parcelle des sondes à divers endroits, en fonction de la profondeur d’enracinement des cultures. Les paramétrages doivent être très fins mais permettent d’avoir une mesure rapide. Il est donc recommandé d’être accompagné dans l’installation et le suivi de ces sondes, pour éviter une imprécision dans la mesure.

⚠️ Il est important de noter que tout comme pour la sonde capacitives, si elles devaient être installées sur la ligne de passage du tracteur, elles devront être retirées à chaque passage des machines agricoles avant d’être réinstallées. Cela entraîne une perte de la donnée lors de ces phases.

Le pyranomètre, un composant de la station météo pour la gestion de l'irrigation

De nouveaux outils innovants ont vu le jour depuis quelques années pour vous aider dans le pilotage de votre irrigation : les pyranomètres (ou capteurs d’irradiance). La différence principale ? Leur facilité d'installation et leur rapport qualité / prix.

Méthode de mesure

Le pyranomètre convertit le rayonnement solaire (ou irradiance) qu’il reçoit en un signal électrique. Ce rayonnement solaire est à la base du calcul de l’ETP et du bilan hydrique : deux outils très utiles pour un arrosage optimal de vos cultures. Cette mesure doit donc être d’une précision absolue pour que le calcul soit fiable.

Fonctionnement du capteur

L’outil mesure de façon ultra précise l’irradiance solaire. Il doit être combiné aux mesures de vent, température et humidité pour obtenir l’évapotranspiration réelle et établir le bilan hydrique.

Lecture des résultats

L’outil est le plus souvent relié à une application pour suivre la quantité d’eau perdue (en millimètre) par évapotranspiration et l’eau entrante par les pluies et l’irrigation (en millimètre également). En ajoutant les variables du type de sol et de votre type de culture, vous obtenez une graphique de l’évolution de l’ETP et du bilan hydrique.

Au moment du calibrage des bilans, avoir les résultats d’une étude de sol est un plus bénéficier de bilan hydriques de précision fournis. Avec la solution fournie par Sencrop, le calibrage du type de sol peut cependant être simplifié (triangle des textures) pour permettre une première estimation des besoins hydriques.

Conditions d’installation

Cette solution ne nécessite qu’une seule installation au cœur de vos parcelles. Afin de bien mesurer le rayonnement solaire, il est nécessaire de faire attention à ce qu’aucune ombre ne vienne interférer. C’est pourquoi il est conseillé de l’orienter plein sud et de niveau (bulle de niveau et boussole intégrés sur le pyranomètre Sencrop). La qualité du positionnement initial de l'ensemble des autres stations météo est lui aussi essentiel.

En conclusion

Quelle que soit la solution choisie, l’installation aura une importance primordiale pour assurer un relevé de précision. Le choix du type de capteur dépend du degré de précision et de fiabilité que recherche l'agriculteur par rapport à ses enjeux : difficulté d’installation, nombre de cultures que vous devez suivre, budget, méthode de lecture / transmission des données ou encore méthode de mesure à laquelle vous accordez le plus de confiance (toutes ayant fait leurs preuves).

La clé, c’est de bien maîtriser l'interprétation des données fournies par le capteur que vous choisirez pour adapter la bonne quantité d’eau à apporter au bon moment, ne pas gaspiller et éviter des dépenses inutiles.