Conditions de croissance artificielles
Ici, les conditions de croissance artificielles couvrent les serres et les milieux de croissance artificiels (y compris l'aéroponie, l'hydroponie et d'autres milieux de croissance qui ne sont pas simplement de la terre de plein champ). Dans les serres et lors de l'utilisation ou de la fabrication de milieux de culture artificiels, l'environnement est beaucoup plus contrôlable qu'en plein champ. Il en résulte une large gamme de possibilités de modélisation et d'automatisation qui nécessitent toutes la saisie de données.
- Serres
Les serres intelligentes sont des systèmes agricoles avancés qui intègrent la technologie pour optimiser l'environnement de croissance des plantes. Ces serres utilisent des capteurs, l'automatisation et l'analyse de données pour surveiller et contrôler divers facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité, la lumière et les niveaux de dioxyde de carbone. En recueillant continuellement des données, les serres intelligentes peuvent ajuster ces paramètres en temps réel afin de créer des conditions optimales pour la croissance des plantes. Les dispositifs ou systèmes de chauffage, de ventilation, de régulation de la température, d'éclairage ou d'arrosage/irrigation dans les serres, et le contrôle de ces systèmes permettent une surveillance et une gestion à distance, ce qui permet aux agriculteurs de prendre des décisions en connaissance de cause et de réagir rapidement à tout changement ou problème.
Détection et imagerie
Dans les serres, des capteurs et des systèmes d'imagerie avancés surveillent en permanence les paramètres environnementaux, tels que la température, l'humidité, les niveaux de dioxyde de carbone et l'intensité de la lumière, afin de maintenir des conditions de croissance optimales. Les caméras infrarouges montées à hauteur de la canopée, par exemple, peuvent détecter une distribution inégale de la chaleur, ce qui déclenche des ajustements automatiques de l'ombrage pour éviter le stress des cultures. Des capteurs spectraux peuvent mesurer la réflectance des feuilles pour évaluer la santé des plantes, signalant les déséquilibres en nutriments avant l'apparition de symptômes visuels.
Traitement des données et IA
Dans les serres, les plateformes de données regroupent les relevés des capteurs, l'historique des données climatiques et les modèles de croissance dans des outils de décision pilotés 24 heures sur 24 par l'IA. Ces algorithmes prévoient les épidémies en reconnaissant les changements subtils dans le microclimat ou les signatures spectrales foliaires, en conseillant des pulvérisations préventives uniquement là où elles sont nécessaires et en réduisant l'utilisation de pesticides tout en minimisant les pertes de récoltes. Ils peuvent également optimiser la composition de l'éclairage en variant les rapports et les intensités des LED rouges, bleues et rouges lointaines afin d'accélérer la floraison, la germination ou la croissance végétative à des stades clés. Ainsi, les producteurs peuvent passer d'une gestion réactive des problèmes à une gestion proactive des cultures, tout en réduisant leur utilisation de produits chimiques et leurs coûts énergétiques.
Automatisation et robotisation
Dans les serres, les systèmes robotiques prennent en charge les tâches répétitives telles que la transplantation, la taille et la récolte. Des chariots autonomes transportent des plateaux le long de réseau de rails, tandis que des bras robotisés équipés d'effecteurs terminaux à prise souple récoltent sélectivement les fruits mûrs ou coupent les feuilles mortes. Des tapis roulants et des robots portiques s'occupent de l'empotage et du remplacement des milieux de culture, en se synchronisant avec les calendriers de culture pour minimiser le travail manuel. Cette automatisation intégrée garantit une manipulation cohérente des plantes, améliore la sécurité des travailleurs et permet un fonctionnement 24 heures sur 24 dans un environnement entièrement contrôlé.
Agriculture verticale
L'agriculture verticale est une méthode qui consiste à cultiver des plantes dans des structures verticales à environnement contrôlé, telles que des tours ou des étagères, en utilisant la culture hydroponique, l'aéroponie ou des milieux à base de terre. En optimisant la lumière, la température, l'humidité et l'apport en nutriments, elle maximise le rendement par mètre carré tout au long de l'année, tout en réduisant considérablement la consommation d'eau et les besoins en terres par rapport à l'agriculture traditionnelle. Bien qu'il ne s'agisse pas à proprement parler d'agriculture numérique, l'environnement est généralement extrêmement bien surveillé et contrôlé par diverses technologies numériques. Les niveaux d'humidité, de fertilisation, de lumière et de température spécifiques aux plantes permettent d'obtenir un rendement maximal avec un minimum d'intrants.
Énergie solaire et efficacité énergétique
Les serres consomment une quantité importante d'énergie. Diverses mesures peuvent être prises pour réduire leur consommation, allant de l'utilisation de sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire à une meilleure gestion de l'énergie. Bien que ces mesures ne soient pas classées dans la catégorie de l'agriculture numérique, elles comprennent généralement une composante numérique qui améliore l'efficacité et conduit à une culture plus durable.
- Milieux de croissance
Culture hors sol. Les plantes peuvent pousser dans l'air ou dans un liquide, par exemple dans des solutions nutritives (hydroponiques/aéroponiques/sans sol) ou dans des substrats de croissance. En agriculture, les substrats de croissance désignent les différents matériaux utilisés pour soutenir la croissance des plantes, en fournissant un environnement stable pour les racines et en apportant les nutriments essentiels, l'eau et l'air. Des exemples de substrats sont la coco, la laine de roche, la perlite, la vermiculite, la roche de lave, la sciure de bois et les galets d'argile expansée. Contrairement au sol naturel, les substrats de croissance peuvent être adaptés aux besoins spécifiques des plantes et aux conditions de croissance, parfaitement indiqués dans des environnements contrôlés tels que les serres et les systèmes hydroponiques.
Détection et imagerie
Dans les systèmes hydroponiques et aéroponiques, des réseaux de capteurs mesurent la conductivité électrique de la solution nutritive, le pH, l'oxygène dissous et la température pour s'assurer que les racines reçoivent de l'eau et des minéraux en proportions correctes. Les systèmes d'imagerie, tels que les caméras de zone racinaire ou les bacs transparents, surveillent le développement des racines et détectent les signes de manque d'oxygène. Une caméra immergée, par exemple, peut révéler rapidement le brunissement des racines, ce qui entraîne une augmentation immédiate de l'aération ou l'ajustement des nutriments.
Contrôle des nutriments dans les milieux de croissance
Le contrôle précis des nutriments dans les milieux de croissance garantit que les plantes reçoivent l'équilibre exact des minéraux dont elles ont besoin pour une photosynthèse optimale, le développement des racines et la santé en général. Le maintien d'un pH et d'une conductivité électrique corrects permet d'éviter le blocage des nutriments et les symptômes de carence, qui peuvent sérieusement freiner la croissance ou réduire les rendements. En surveillant étroitement les concentrations de nutriments et en ajustant, les producteurs maximisent l'efficacité des ressources, réduisent le gaspillage et obtiennent une qualité de culture plus constante.
Automatisation et IA
Les plateformes de données collectent en temps réel les relevés des réservoirs de nutriments, des capteurs environnementaux et des mesures de croissance des plantes, et les intègrent aux modèles de culture pour formuler des recommandations de l'IA. L'apprentissage automatique peut créer des programmes dynamiques d'alimentation, ajustant les concentrations de nutriments en fonction du stade de développement de la plante, des taux d'absorption d'eau et des réponses de croissance antérieures. Dans les tours aéroponiques, l'IA peut moduler les cycles de brumisation et la taille des gouttelettes afin d'optimiser l'oxygénation et l'absorption des nutriments pour les légumes à feuilles. Cette gestion prédictive permet de réduire le gaspillage, d'éviter le blocage des nutriments et d'améliorer l'uniformité sur les étagères de culture empilées.