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L'agriculture, en route vers ses nouveaux paradigmes

©Dieter Telemans

Depuis l’origine des temps, l’agriculture a vu s’expérimenter et émerger des techniques et procédés innovants. Aujourd’hui, dans nos laboratoires, apparaissent de nouveaux modèles, plus écologiques et plus rentables.

Constat: l’agriculture est sous pression. Elle doit produire davantage. Le nombre de bouches à nourrir sur la planète augmente: on estime qu’en 2050, nous serons 9,6 milliards de Terriens. Elle doit être plus rentable, plus écologique, plus saine, plus diversifiée… Bref, en quelque sorte, plus intelligente, plus précise, plus adaptée. Comme le souligne le professeur Frédéric Lebeau, ingénieur agronome et chercheur au sein de l’unité Agriculture de précision de Gembloux Agro-Bio Tech (ULg), quand il évoque le contexte général: "Nous sommes à un tournant. L’agriculture doit évoluer en fonction des demandes de la société, de l’équilibre économique, du marché globalisé… On doit, pour ce faire, trouver des méthodes alternatives, aller vers de plus en plus de mécanique et de robotique, de travail de précision… Tout était optimisé dans une certaine voie, on doit désormais optimiser dans un autre modèle."

Adopter de nouvelles voies de développement, créer de nouveaux paradigmes, tels sont donc les défis. Pour les relever, en Wallonie, des scientifiques passent des années, en laboratoire, à concevoir et peaufiner de nouvelles techniques et technologies, afin d’aider les agriculteurs professionnels bien entendu, mais pas seulement. Car, si ceux-ci sont encouragés à revoir leurs manières de faire, de l’autre côté de la clôture, il y a aussi ce consommateur, notamment citadin, qui, de plus en plus, souhaite adopter un régime plus sain, bio, qualitatif et économique, et dont il serait maître de la production. Pour eux aussi, les scientifiques développent des outils spécifiques. Nous aborderons ici trois cas particuliers de recherches en cours. Du lointain espace à notre riche sol, du ciel à la terre, de l’extérieur à l’intérieur.

En haut, la PAFF box, prototype pour une agriculture aquaponique, avec le Pr. Jijakli, son assistant Gilles Stouvenakers et un tilapia. On voit, à droite, des laitues s’épanouir sous les LED’s. Ci-dessus, le satellite Sentinel1, qui renvoie des images détaillées des terres cultivées. © Dieter... ©doc

La Terre sous Sentinel

Le 25 avril dernier, le satellite Sentinel-1B était envoyé en orbite. Un an auparavant, c’était son jumeau, Sentinel-1A et en juin 2015, Sentinel-2A prenait son essor également. Premières d’une série de 14 satellites conçus par l’Esa (Agence spatiale européenne), ces "sentinelles" sont destinées à observer la Terre, chacune avec ses missions propres. Les deux que nous venons de citer servent, entre autres, à scruter les terres agricoles, à 800 km d’altitude. À partir des images que renvoient ces satellites s’est mis en place, au 1er octobre 2014, un projet appelé Belcam, coordonné par l’UCL (Earth and Life Institute, ELI) à travers le professeur Pierre Defourny. Ce projet est mis en œuvre avec le CRA-W (Centre wallon de Recherches agronomiques), le Vito (Vlaamse Instituut voor Technologische Onderzoek) et l’ULg (Université de Liège)-Campus Arlon, ainsi qu’un partenaire, expert scientifique français, de l’Inra. Le tout est financé par Belspo, la politique scientifique fédérale belge, via son programme Stereo III d’observation de la Terre.

Bien qu’encore en début de développement, pour résumer, nous pouvons dire que Belcam est une plateforme d’échange collaborative par et pour les agriculteurs. D’un côté, ces nouveaux satellites fournissent des informations (quantité de biomasses, quantité d’azote dans le feuillage…) et les images sont traitées, analysées par l’équipe de recherche du CRA-W. De l’autre, des données sont transmises volontairement par les agriculteurs (espèces et variétés semées, dates des semis, engrais diffusés…). Mises ensemble, ces données peuvent ensuite être traduites en un message agronomique. Autrement dit, des conseils, des estimations et prévisions de rendement ainsi que des moyens de comparaison avec des cultures similaires sur d’autres parcelles.

"Belcam est destiné à être un outil d’aide à la décision", explique Viviane Planchon, coordinatrice d’unité de recherche au département Agriculture et Milieu naturel. Le service offert par Belcam servirait donc à privilégier des pratiques optimisées au niveau économique et environnemental, une amélioration du rendement et de la qualité des cultures, le tout tendant donc à une agriculture dite durable. Avec ce type d’outils, l’agriculteur pourra, in fine, suivre simultanément, sur l’ensemble de ses parcelles, le développement de ses cultures tout au long de la saison, doser plus précisément les quantités d’engrais azotés ou de produits de protection des plantes (PPP) nécessaires au m² près, ou encore déceler les maladies plus rapidement, connaître, via des données objectives, le comportement des variétés vis-à-vis de certaines conditions météorologiques…

©Dieter Telemans

"On entre dans une ère de suivi, de monitoring des parcelles agricoles avec des outils satellitaires qui sont maintenant bien adaptés en termes de résolutions spatiales et temporelles. Une maladie, on en voit désormais l’évolution en 4 ou 5 jours. Avant, on avait une image tous les mois, ce qui ne sert à rien", commente Jean-Pierre Goffart, lui aussi coordinateur d’unité de recherche au département Productions et Filières du CRA-W. Il compare ainsi les Sentinelles avec les satellites Spot, utilisés auparavant, dont le peu de précision ne permettait pas de concevoir une plateforme telle que Belcam. "On est passé, en taille de pixels, de 200-500 m à 10 à 20 m, d’images de 60 km de côté à des images couvrant, en une seule fois, 290 km! Et la question du prix est importante. Maintenant, les images sont gratuites! Avant, on payait 4.000 euros pour une photo satellitaire. De plus, nous étions souvent en conflit avec d’autres utilisateurs officiels et on passait souvent en 3e ou 4e priorité pour obtenir les images qui nous intéressaient." Les règles ont donc bien changé et Belcam émerge de cette évolution technologique.

"Une maladie, on en voit désormais l’évolution en 4 ou 5 jours. Avant, on avait une image tous les mois, ce qui ne sert à rien."
Jena-Pierre Goffart

À l’heure actuelle, le système en construction est utilisé par un nombre restreint d’agriculteurs testeurs, via une dizaine de centres pilotes (groupement d’agriculteurs). Les cultures ciblées, pour le moment, sont celles de la pomme de terre, du froment et du maïs. Ces agriculteurs aident donc activement au développement du système, en donnant leurs avis aux chercheurs. "Nous sommes loin des chercheurs enfermés dans leur bulle. C’est un vrai travail collaboratif avec les agriculteurs, afin de fournir, un jour, au plus grand nombre un outil réellement utile en pratique", ajoute Jean-Pierre Goffart.

Viviane Planchon précise que la Belgique, pour ce type de projet, offre un grand intérêt, car "les parcelles sont petites. On peut donc tester les limites des images satellitaires. Si cela fonctionne chez nous, cela peut fonctionner partout!"

Ensemble, ils soulignent le but final: donner la possibilité, à l’agriculteur, d’être toujours connecté à une info pertinente et la plus récente possible, que ce soit avec son PC, sa tablette ou son smartphone. Belcam sera-t-il le futur outil de l’e-agriculteur?

Que la lumière soit!

Alors que l’agriculture se soumet et s’adapte à des conditions climatiques parfois "difficiles", un autre type de culture profite, elle, de sympathiques et esthétiques séances de solarium aux LED. Dans le cadre de ce qu’on appelle "l’agriculture indoor", à Gembloux Agro-Bio Tech, se développe depuis 7 mois un programme intitulé Velire, dont le but est d’étudier les performances de l’éclairage aux LED pour la culture de certaines plantes, jusqu’ici cultivées en serres. 

©Dieter Telemans

"Dans un futur assez proche, on peut imaginer que les serres seront éclairées avec des LED et non plus par un éclairage classique. Cela commence d’ailleurs à être appliqué chez des agriculteurs précurseurs, notamment dans les pays du Nord, car ils ont un besoin de lumière plus intense, prévoit le professeur Frédéric Lebeaux. En soi, la serre n’est pas un endroit optimum pour faire pousser des plantes. Le climat est difficile à contrôler. L’agriculture indoor peut être une alternative, encore faut-il parvenir à le démontrer. Par exemple, la Chine commence à travailler pas mal sur des usines à plantes, dans des milieux complètement fermés. Mais le monde entier tourne autour de cela", continue-t-il.

Les ondes fournies par les LED sont rès énergétiques, on le sait. Elles offrent une énorme opportunité par rapport à l’éclairage conventionnel. L’autre caractéristique intéressante, au niveau de l’agriculture, serait leur monochromatisme. "On peut ainsi créer des éclairages qui sont plus proches du spectre solaire. C’est intéressant, tant pour l’humain que pour les plantes. Celles-ci réagissent fortement à la lumière, à ses tonalités, ses couleurs. Si vous changez la couleur de la lumière, vous changez aussi le goût de la plante. Un meilleur contrôle de la lumière permet ainsi un meilleur contrôle de la qualité. La morphologie de la plante change aussi selon le rapport des couleurs. On peut asservir les couleurs, mais aussi l’intensité selon des variables extérieures telles que le prix de l’électricité. On peut imaginer une usine à plantes, mais pas toujours alimentée avec la même puissance."

C’est donc littéralement sur des "recettes", des combinaisons de densité et de couleurs de LED que travaillent le professeur Lebeau et son équipe: quelle est la combinaison optimale des couleurs, des gammes de spectre, selon la plante cultivée?

"Si vous changez la couleur de la lumière, vous changez aussi le goût de la plante."
Frédéric Lebeau

"On peut ainsi cultiver tous les types de plantes. Mais, économiquement, ce qui a du sens, c’est de faire des produits à haute valeur ajoutée, donc de l’horticulture classique avec des végétaux à feuilles. Dans un tel système intérieur fermé, pas besoin de pesticides, car les plantes ne sont pas exposées aux pathogènes. De plus, elles peuvent être cultivées à proximité du consommateur. On imagine une usine à plantes sous un supermarché, par exemple. Un circuit ultracourt! Ce n’est pas techniquement impossible."

Échange de bons procédés

Quelques bâtiments plus loin, nous rencontrons le professeur Haissam Jijakli, professeur et chercheur au laboratoire de phytopathologie de Gembloux-Agro-Bio Tech. Comme son collègue, il oriente ses recherches vers l’agriculture en milieu fermé et selon un circuit court, mais il propose un autre modèle, particulièrement adapté à la ville. Il nous parle d’agriculture urbaine et d’aquaponie.

Depuis 4 ans, il développe, avec son équipe, un procédé d’aquaponie, c’est-à-dire un élevage de poissons couplé à la culture de certaines plantes dans un même système hydroponique: "Les éléments nutritifs viennent des déjections de poissons. On garde des bactéries qui transforment l’ammoniaque en nitrites et en nitrates. L’ammoniaque et les nitrates sont nocifs pour les poissons. On filtre de manière à ne faire passer que les nitrates vers les plantes, forme unique assimilable par elles. De cette façon, l’eau qui revient vers les poissons est purifiée et les plantes nourries. C’est un circuit fermé, un écosystème." Ici, les plantes ont donc bien les "pieds dans l’eau". Mais toutes les espèces ne peuvent pas supporter ce traitement. L’aquaponie fonctionne bien pour les laitues et autres légumes à feuilles, les plantes aromatiques, les tomates, les concombres, les poivrons… Quant aux poissons, il faut évidemment toujours les nourrir, même si l’équipe du professeur Jijakli tente de boucler totalement la boucle.

©Dieter Telemans

Avec lui, nous visitons plusieurs modèles de ce système. De tailles différentes, du dispositif le plus simple destiné au particulier – une "simple" étagère sur laquelle un étudiant planche actuellement pour la rendre plus design – à des modèles plus complexes, plus grands, qui pourraient servir à une communauté urbaine ou un restaurant. Ici, cela s’appelle la Paff Box (pour Plant and Fish Farming Box). "Si on ne chauffe pas la serre, les rendements sont de 60 kg de poisson et 140 kg de légumes. Si on chauffe la serre, pour une utilisation aussi en hiver, on arrive à 100 kilos de poisson et 200 kilos de légumes. Pour les légumes, les rendements sont en fait multipliés par 4 par rapport à une production en pleine terre, tout en utilisant 10% d’eau, car en circuit fermé et sans fertilisants, puisque ceux-ci sont produits par les poissons. Et cela dans 15m² seulement, l’équivalent de 2 places de parking!" Quant à l’étagère hydroponique pour habitation particulière (150 cm de hauteur sur 90 de large), on peut y obtenir 4 laitues par semaine, nous explique le professeur. Ou encore 2 laitues et 10 plantes aromatiques. Un rendement valable toute l’année, grâce aux lampes LED. Quant au prix, il estime qu’il est encore tôt pour en parler, mais que l’objectif est que ce ne soit pas coûteux. "Nous sommes encore en phase de développement. Expérimentalement, tout fonctionnement bien. L’étape suivante est d’automatiser le système et de le rendre convivial pour M. et Mme Tout-Le-Monde. Cela nécessite, en effet, une certaine technicité et une surveillance. Il faut créer, par exemple, un système d’alarme pour prévenir d’un pic d’ammoniaque ou encore, simplement, avertir que les plantes sont prête à être récoltées. L’utilisateur lambda, à qui ce nouveau type d’agriculture est destiné, ne va pas nécessairement surveiller cela comme un professionnel. On doit lui faciliter la tâche."

À grande ou à petite échelle, sur parcelle, en serre, voire "en boîte", une nouvelle agriculture se dessine dans les laboratoires et les logiciels informatiques.

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