Pour contribuer à la relance de l'agriculture, un large éventail de changements réglementaires, économiques et sociaux doivent être mis en œuvre, mais la technologie constitue un élément clé de la solution.

Les agriculteurs intègrent l'imagerie satellitaire, les drones, les capteurs au sol, la robotique et l'analyse de données grâce à l'intelligence artificielle (IA) ou à l'apprentissage automatique (AA) dans des pratiques agricoles régénératrices ou « intelligentes ». Grâce à ces outils modernes, ils peuvent optimiser leur travail, lutter contre la dégradation des sols, accroître leurs rendements et améliorer l'utilisation des ressources. Ces technologies offrent un type d'information auparavant inaccessible et leur utilisation permet aux agriculteurs d'anticiper et de s'adapter aux changements futurs.

La hausse des coûts agricoles et l'accès limité aux ressources constituent un défi constant, mais les possibilités offertes par la technologie sont immenses. L'intégration des avancées technologiques peut ouvrir la voie à une gestion durable des terres et renforcer la résilience agricole, offrant ainsi une lueur d'espoir pour un avenir meilleur. Dans cet article, nous analyserons le potentiel transformateur de la technologie pour la revitalisation des terres dégradées, en examinant certains outils disponibles et les stratégies possibles.

Outils pour une agriculture intelligente :
Bien qu’il s’agisse d’un domaine récent, le secteur de l’agriculture intelligente, qui utilise les technologies de détection, de communication et d’analyse pour améliorer l’efficacité, la productivité et la durabilité des techniques agricoles, est déjà en pleine croissance. Il a atteint une valeur de 22,65 milliards de dollars en 2023 et devrait connaître un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 13,7 % entre 2024 et 2030. [footnoteRef:2]

Face aux défis croissants du secteur, l'agriculture intelligente est devenue une initiative essentielle. Elle englobe un large éventail d'outils permettant d'exploiter les technologies les plus récentes et les plus avancées, et révolutionne l'évaluation et l'amélioration de l'utilisation des terres, aboutissant à des pratiques agricoles plus efficaces et durables.

Imagerie satellitaire :
Bien que située à distance du sol, l’imagerie satellitaire est l’un des outils les plus précieux à notre disposition. En surveillant de vastes étendues de terres agricoles, souvent difficiles d’accès au sol, ces images offrent une vue aérienne du territoire et nous permettent de révéler des schémas cachés d’érosion, l’état de la végétation et l’utilisation des sols. Ces informations contribuent à la mise en œuvre de mesures ciblées pour s’attaquer aux causes profondes du problème.

L'Agence spatiale européenne (ESA) soutient depuis longtemps l'agriculture intelligente ; elle publie notamment régulièrement des données gratuites issues de ses satellites. Outre ces images précises, la mission SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) de l'ESA fournit des données sur l'humidité des sols, permettant aux agriculteurs de planifier l'irrigation et d'être alertés en cas de sécheresse ou de stress hydrique.

Capteurs de sol :
Au lieu des analyses de laboratoire traditionnelles, les capteurs de sol intelligents fournissent des données continues et en temps réel sur l’état du sol. Ces capteurs surveillent l’humidité, la teneur en nutriments et le pH, offrant ainsi une image détaillée de l’état du sol et de sa capacité à accueillir la vie végétale. Sur les terres dégradées, le déploiement de capteurs comme le capteur de sol Seeed Studio MODBUS-RTU RS485 (Figure 1) fournit des données intelligentes qui révèlent les problèmes sous-jacents du sol.

Les capteurs d'humidité et de température de Seeed Studio sont certifiés IP68, ce qui leur permet de rester au sol pendant de longues périodes (source : Mouser Electronics)

Les capteurs combinent des mesures d'humidité, de température et de courant électrique (en option) dans le sol pour identifier les problèmes ; cela fournit des informations intelligentes et permet une meilleure gestion des ressources, notamment de l'eau.

Automatisation intelligente
: L’automatisation en agriculture a ouvert la voie à de nouvelles possibilités en matière d’efficacité et de précision. De nombreuses tâches, telles que l’irrigation ou la lutte antiparasitaire, peuvent être automatisées, contribuant ainsi à une meilleure utilisation des ressources et à une amélioration de la santé et de la productivité des cultures.

De plus, des applications complémentaires permettent d'atteindre des niveaux d'efficacité encore plus élevés. Par exemple, les systèmes agrivoltaïques (image 2) utilisent des panneaux solaires mobiles et automatisés pour couvrir les animaux et les cultures, produisant ainsi de l'énergie tout en protégeant ou en améliorant les conditions de croissance. 

Les principaux composants électroniques de ces solutions, tels que les microcontrôleurs et les modules sans fil et radiofréquence, évoluent constamment, ce qui contribue à améliorer les applications et l'efficacité de l'automatisation, ainsi qu'à réduire les coûts de mise en œuvre.
Stratégies d'amélioration des conditions de culture :
lors de la mise en œuvre de mesures d'agriculture régénératrice, il est nécessaire de définir certains domaines clés. La première étape consiste à déterminer les problèmes spécifiques du sol avant d'en définir l'usage : pâturage, culture ou activités récréatives.

Il est ensuite essentiel de définir les ressources disponibles, tant économiques que matérielles, pour la viabilité de la transformation envisagée. Les efforts de régénération des sols et les stratégies de renaturation ont eu un impact considérable, mais certaines limites doivent encore être prises en compte.

Optimisation de l'écoulement des sols :
L'imagerie satellitaire est essentielle à la régénération des sols et permet de suivre les progrès et de planifier l'écoulement des terres. Les plantations et les forêts mal adaptées à la topographie du sol sont sujettes à l'érosion et au ruissellement, ce qui entraîne une perte de nutriments. L'imagerie satellitaire permet de réorganiser le sol selon le principe de Keyline [footnoteRef:4], qui offre de nombreux avantages, notamment dans les pâturages montagneux et secs. Ce principe identifie le flux naturel de l'eau et optimise l'apport d'eau et d'engrais en fonction de ce mouvement naturel grâce à un aménagement en terrasses, contribuant ainsi à prévenir le ruissellement et à réduire la consommation de ressources.

Le rapport « Études de cas : L’agriculture régénératrice en action » de l’Institut européen d’innovation et de technologie a étudié le cas d’une exploitation agricole en Italie où l’on constatait une différence d’altitude considérable entre les différentes zones de pâturage : la zone basse atteignait 1,8 m de hauteur, tandis que sur les collines, elle n’atteignait que 70 cm. Cependant, après l’application du modèle Keyline, aucune différence notable n’a été observée

Pâturage de précision :
L’imagerie satellitaire permet d’évaluer l’impact du bétail sur les sols, facilitant ainsi la mise en œuvre de pratiques de pâturage plus précises qui minimisent l’impact environnemental et améliorent le bien-être animal. Cette technologie peut être intégrée à des solutions de pâturage intelligent comprenant des modules de positionnement précis et la communication IoT. Les éleveurs peuvent ainsi surveiller plus efficacement leur cheptel et accéder à des pâturages plus vastes.

Le module de positionnement u-blox MAX-M10 offre une fréquence de détection élevée et une consommation de seulement 25 mW, garantissant ainsi une longue autonomie. Il peut être associé à un module Bluetooth®, tel que le module u-blox NORA-B1 Bluetooth 5.2, pour la communication IoT locale. Par ailleurs, le module radiofréquence u-blox de la série SARA-R4 (illustré) propose à la fois le positionnement mobile LTE et le positionnement par système mondial de navigation par satellite (GNSS) dans un seul module.

Le u-blox SARA-R4 est disponible au format miniature SARA LGA (26×16 mm et 96 broches) (source : Mouser Electronics)

La mise en œuvre de l'intelligence distribuée :
contrairement aux systèmes à seuil fixe ou aux régressions linéaires multiples, un système d'IA offre une plus grande adaptabilité et peut s'améliorer et s'ajuster en continu à mesure qu'il acquiert de nouvelles données. Edge Impulse est un exemple de ce type de système : une solution indépendante du matériel qui permet le déploiement d'une intelligence décentralisée en périphérie du réseau, plutôt que dans le cloud. Ceci élimine le besoin d'une connexion Internet et réduit le nombre de composants énergivores.

La technologie Edge Impulse a été intégrée à divers matériels, comme la carte Arduino Edge Control, pour concevoir des systèmes d'irrigation intelligents utilisant la technologie AA. Le contrôleur Arduino est spécialement conçu pour les applications extérieures, telles que l'irrigation intelligente ou l'hydroponie, et dispose de seize entrées pour capteurs de niveau d'eau hydrostatique, ainsi que d'une batterie 12 V, 5 Ah offrant jusqu'à 34 mois d'autonomie. Il intègre la connectivité Bluetooth pour la communication locale et peut être étendu avec des modems 2G/3G/CatM1/NB-IDC, LoRa®, Sigfox et Wi-Fi® grâce à l'ajout de cartes Arduino MKR compatibles. Dans une étude de cas pratique menée par Edge Impulse, le contrôleur Arduino a été associé à un ensemble de relais et de capteurs hydrostatiques pour établir un système de contrôle et de rétroaction pour l'irrigation intelligente des cultures, visant à maximiser les rendements, minimiser la dégradation des sols et réduire le gaspillage d'eau.

Exploitations agricoles résilientes :
La régénération intelligente des sols repose sur une combinaison d’outils et de stratégies visant à rendre les sols cultivables. En matière de gestion des sols, des solutions comme celle développée dans l’étude de cas Edge Impulse permettent un apport contrôlé de ressources telles que l’eau et les engrais, tout en assurant un mécanisme de rétroaction complexe dans le cadre d’un projet de régénération plus vaste.

Les capteurs intelligents constituent un point de départ efficace pour identifier les problèmes importants de santé des sols, mais ils s'inscrivent dans une démarche d'amélioration continue plus globale. L'analyse visuelle, par observation directe ou imagerie satellitaire, aide les agriculteurs à cibler les zones spécifiques où une meilleure gestion des sols et une allocation plus judicieuse de l'eau, des cultures et du bétail pourraient porter leurs fruits. En collectant les données des capteurs de sol et des systèmes d'irrigation intelligents installés sur ces parcelles, les agriculteurs peuvent déterminer les niveaux optimaux de variables telles que l'humidité ou le pH pour chaque parcelle.

Ces données permettent d'élaborer des modèles prédictifs plus complexes, capables de prendre en compte les conditions météorologiques futures, les déplacements des animaux et d'autres facteurs. Il en résulte une gestion plus rigoureuse des ressources terrestres, garantissant leur approvisionnement uniquement en cas de besoin, minimisant les pertes et améliorant l'efficacité globale.

Optimiser l'avenir :
Partout dans le monde, l'alliance des technologies de pointe et de l'éthique de travail remarquable du secteur agricole produit déjà des résultats considérables. Selon le Boston Consulting Group (BCG), les pratiques régénératrices peuvent accroître la rentabilité d'une exploitation agricole de 70 à 120 %, tout en réduisant l'utilisation d'engrais de 50 % et celle de pesticides jusqu'à 75 %, et ce, tout en maintenant, voire en augmentant, la productivité. [footnoteRef:7]

L'agriculture intelligente nous permet de travailler plus étroitement avec la nature afin de contrer les effets de la surexploitation des sols et des conditions climatiques extrêmes. Des technologies telles que les capteurs de sol et l'imagerie satellitaire nous aident à comprendre les problèmes sur le terrain, sur de vastes étendues, d'une manière impossible à obtenir par des analyses en laboratoire. De plus, lorsque ces systèmes sont maintenus en place, ils permettent de gérer en continu l'apport en eau, en pesticides et en engrais, en s'adaptant aux variations des sols et du climat, ce qui nous aide à répondre plus efficacement aux besoins alimentaires futurs.

Auteur : Mark Patrick, directeur du contenu technique, EMEA, Mouser Electronics