Visualisation des impacts économiques de l'agriculture durable grâce à GeoPard en agriculture de précision

Des chercheurs de l'Institut national bavarois d'agriculture (LfL) et de GeoPard Agriculture se sont associés pour étudier la rentabilité des systèmes de cultures intercalaires en bandes pour une agriculture durable. Ils ont présenté leurs conclusions lors de l'événement organisé par l'Université de Hohenheim sur le thème “ Promouvoir la biodiversité grâce à l'agriculture numérique ”, en mettant l'accent sur les pratiques agricoles respectueuses de l'environnement et leurs impacts financiers.

Leur projet, “ Agriculture du futur ”, visait à explorer de nouvelles méthodes agricoles, notamment la culture intercalaire en bandes. Cette technique consiste à cultiver différentes plantes côte à côte, en bandes, au sein d'une même parcelle, ce qui pourrait réduire le recours aux produits chimiques et favoriser la biodiversité. Les chercheurs souhaitaient trouver des solutions pour rendre l'agriculture plus respectueuse de l'environnement tout en préservant sa rentabilité pour les agriculteurs.

Menée par Olivia Spykman et Markus Gandorfer de LfL, en collaboration avec Victoria Sorokina de GeoPard, cette initiative a vu le jour dans le cadre du programme EIT Food Accelerator. Forts de leurs connaissances en agriculture, en outils numériques et en analyse de données, ils se sont attelés à l'étude des aspects économiques des pratiques agricoles durables.

Alors que S’agissant de la réduction des intrants de synthèse et de l’augmentation de la biodiversité, les chercheurs ont constaté que le potentiel écologique de la culture intercalaire en bandes est bien documenté. Toutefois, sa mécanisation et son coût en main-d’œuvre, notamment avec des équipements autonomes, nécessitent une évaluation plus approfondie.

Ils ont constaté que les agriculteurs étaient sceptiques quant à la faisabilité de cette méthode, notamment face aux nouvelles technologies. Pour y remédier, ils ont discuté avec des agriculteurs sur un terrain expérimental de culture intercalaire en bandes afin de mieux comprendre leurs préoccupations et d'améliorer la communication.

De plus, les modifications du paysage peuvent susciter des réticences chez les agriculteurs ; il est donc important de leur fournir des informations claires en amont. Par conséquent, les outils numériques, tels que les visualisations, peuvent faciliter la communication entre les agriculteurs et leurs communautés, favorisant ainsi l’acceptation et l’appréciation des transformations du paysage bénéfiques pour l’environnement.

En Nouvelle-Zélande, par exemple, des agriculteurs ont utilisé des casques de réalité virtuelle pour visualiser les zones propices au reboisement, facilitant ainsi la planification à l'échelle de l'exploitation en illustrant les impacts sur la rentabilité agricole, l'esthétique du paysage et les communautés rurales. Ces visualisations peuvent améliorer la compréhension et l'intérêt des agriculteurs pour les transformations du paysage, même si leur mise en œuvre réussie dépend également de leur confiance en eux.

De même, dans cette recherche, le logiciel en nuage GeoPard a été utilisé pour analyser un système de production de cultures intercalaires en bandes sous différents angles. Les équations de GeoPard ont été paramétrées à l'aide de données empiriques issues du projet Future Crop Farming. Les premiers résultats comprennent des visualisations des apports d'herbicides et d'azote ainsi que des rendements obtenus ; des calculs plus complexes sont prévus.

De plus, le système intégrait diverses sources de données, notamment :

• Ensembles de données sur le rendement et les intrants appliqués
• Informations sur les prix des cultures et des produits phytosanitaires (fournies par l'utilisateur)
• Imagerie satellite (Sentinel-2, Landsat, Planet)
• Données topographiques
• Cartes de zones des données historiques disponibles dans GeoPard

Parallèlement, les principales techniques utilisées reposaient sur l'analyse spatiale et le traitement efficace des données spatiales grâce au framework NumPy. Les données provenaient de fichiers .xlsx et .shp. Cependant, le fichier shapefile ne contenait pas suffisamment d'informations sur chaque bande, ce qui a nécessité l'intégration de différents formats de données.

GeoPard a facilité l'organisation spatiale des données afin de relier les détails spécifiques à chaque bande à leur emplacement respectif sur le terrain. Ainsi, l'ensemble de données intégré, affichant les bandes, a constitué la base de l'analyse descriptive des essais dans GeoPard.

Bien que la recherche n'ait pas examiné l'application à dose variable des intrants, la cartographie haute résolution de GeoPard (taille de pixel : 3 × 3 mètres) a permis une visualisation détaillée au niveau du pixel, ce qui a enrichi l'analyse. Cette cartographie détaillée est précieuse pour de futures applications, comme la combinaison de plusieurs couches ou l'intégration d'informations spatialement variables telles que des ‘ profils de rendement ’ basés sur des données de rendement à petite échelle collectées par les moissonneuses-batteuses sur parcelles dans le cadre du projet de recherche.

Les chercheurs ont également découvert que, bien que GeoPard ait principalement servi à des fins descriptives, il offre un potentiel pour des visualisations plus complexes. Par exemple, l'intégration de données de rendement et de prix au niveau des sous-bandes pourrait permettre de créer des cartes de rentabilité, mettant en évidence les effets de bord entre les bandes de culture voisines.

De plus, l'intégration de données économiques sur le travail pourrait révéler les effets de la réduction des économies d'échelle sur la promotion de la biodiversité. Ces données peuvent faciliter la modélisation de scénarios, permettant d'explorer différentes rotations culturales, largeurs de bandes et types de mécanisation, en se concentrant sur les résultats spécifiques à chaque parcelle afin d'améliorer la gestion agricole et la prise de décision.

Ainsi, le système pourrait fonctionner comme un jumeau numérique, avec un transfert de données en temps réel des machines et capteurs de terrain vers GeoPard, une capacité déjà offerte par certaines technologies commerciales et données satellitaires. Toutefois, les préoccupations des agriculteurs quant à la compatibilité technologique soulignent la nécessité d'intégrer des sources de données supplémentaires pour une application plus large.