Pour les producteurs de maïs, la décision du moment et de la quantité d'engrais azoté à appliquer est un défi permanent. Des scientifiques de l'Université de l'Illinois ont montré que les nanosatellites appelés CubeSats peuvent détecter le stress azoté au début de la saison, donnant potentiellement aux agriculteurs une chance de planifier des applications d'engrais azotés en cours de saison et d'atténuer le stress nutritif pour les cultures.

« Grâce à cette technologie, on peut éventuellement voir le stress azoté très tôt, avant de pomponner. Cela signifie que les agriculteurs n'auront pas besoin d'attendre la fin de la saison pour voir l'impact de leurs décisions d'application d'azote, " dit Kaiyu Guan, professeur adjoint au Département des ressources naturelles et des sciences de l'environnement de l'Université de l'Illinois, et professeur Blue Waters au National Center for Supercomputing Applications. Il est également chercheur principal d'une nouvelle étude publiée dans IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing .

Être capable de détecter et de gérer les changements dans l'état des nutriments des cultures en temps réel est d'une importance vitale pour éviter les dommages aux périodes critiques et optimiser le rendement. En général, la technologie satellitaire existante ne peut pas atteindre à la fois une résolution spatiale élevée et une fréquence de revisite élevée (la fréquence à laquelle un satellite donné revient au même endroit au-dessus de la Terre). Alternativement, les drones peuvent détecter l'état des nutriments en temps réel, mais ils ne peuvent généralement couvrir que des zones locales; Donc, leur utilité est limitée à l'échelle.

Les CubeSats comblent le fossé entre la technologie satellitaire existante et les drones. Avec plus de 100 des satellites relativement petits actuellement en orbite, Guan dit, "Les CubeSats de Planet descendent à une résolution de 3 mètres et reviennent au même endroit tous les quelques jours. Alors, à l'heure actuelle, nous pouvons surveiller l'état de l'azote des cultures en temps réel pour une zone beaucoup plus large que les drones. »

Guan et ses collaborateurs ont testé les capacités des drones et des CubeSats à détecter les changements dans la teneur en chlorophylle du maïs, un indicateur du statut azoté de la plante. Les chercheurs se sont concentrés sur un champ expérimental dans le centre de l'Illinois au cours de la saison de terrain 2017. Le maïs au champ a subi un stress azoté à des degrés divers en raison des multiples taux et périodes d'application d'azote, y compris tout l'azote appliqué à la plantation, et diviser les applications à plusieurs stades de développement.

Le champ analysé était l'un de plusieurs dans une étude plus vaste portant sur les taux d'azote et le calendrier, mis en place par Emerson Nafziger, professeur émérite au Department of Crop Sciences de l'Illinois et co-auteur de l'étude.

"L'idée était de voir quel effet le moment et la forme de l'engrais azoté auraient sur le rendement. Cette étude permet d'évaluer dans quelle mesure l'imagerie pourrait capturer les réponses du rendement à l'azote appliqué à différents taux et moments, " dit Nafziger.

Les scientifiques ont comparé des images de drones et de CubeSats, et leurs signaux correspondaient bien aux mesures d'azote dans les tissus prises à partir des feuilles dans le champ sur une base hebdomadaire. Les deux technologies ont permis de détecter les changements de teneur en chlorophylle avec un degré de précision similaire et au même moment de la saison.

"Ces informations génèrent des informations opportunes et exploitables liées au stress azoté, et pourrait donc fournir des conseils pour l'application d'azote supplémentaire là où cela est nécessaire, " dit Guan.

Les implications vont au-delà de l'optimisation du rendement.

« Le faible coût des engrais azotés et le potentiel de rendement élevé du maïs incitent les agriculteurs à appliquer plus d'azote comme « assurance » contre la carence en azote qui réduit le rendement. Mais appliquer plus d'azote que la culture n'en a besoin est un risque à la fois financier et environnemental, " dit Yaping Cai, étudiant diplômé du groupe de recherche de Guan et auteur étudiant principal de l'article.

Guan ajoute, "Un meilleur outil pour l'utilisation des engrais, grâce à la nouvelle technologie satellitaire et à la modélisation des écosystèmes, pourrait finalement aider les agriculteurs à réduire les coûts, augmenter le rendement, et en attendant réduire l'empreinte environnementale pour un paysage agricole durable."

L'article, « Détection du stress azoté des cultures de maïs en saison pour les essais sur le terrain à l'aide de la détection multispectrale basée sur UAV et CubeSat, " est publié dans IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing.