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Régie des cultures, Technologie numérique et agriculture de précision
Fertilisation

Délimitation de zones de gestion de l’azote via des essais pluriannuels assistés par l’agriculture de précision

  • agriculture de précision, Azote, DIFM, Fertilisation, Maïs, Soya

Résumé vulgarisé

En collaboration avec le Groupe PleineTerre, le CEROM mène un projet visant l’optimisation de la fertilisation azotée du maïs-grain grâce à l’agriculture de précision. Des essais aux champs seront menés en conditions réelles des entreprises agricoles en utilisant des épandeurs à taux variables et des capteurs de rendement. La plateforme DIFM analysera les cartes d’application et de rendement pour calculer la dose optimale économique, afin d’identifier des zones à faible, moyen ou fort besoin en azote. Ces zones seront ensuite caractérisées par des profils de sol, des analyses chimiques (texture, pH, nutriments, nitrates) et des tests de « bobettes » en coton comme indice d’activité microbienne. Sur quatre ans, la stabilité temporelle et spatiale des cartes sera évaluée par des méthodes géostatistiques rigoureuses.

Crédit photo : CÉROM

Résumé scientifique

Le projet « Délimitation de zones de gestion de l’azote via des essais pluriannuels assistés par l’agriculture de précision » évaluera, sur 16 champs de grandes cultures conventionnelles au Québec (2026-2029), la stabilité spatio-temporelle des besoins azotés du maïs-grain en rotation maïs-soya, en utilisant la plateforme DIFM (Data-Intensive Farm Management). Dans des essais à l’échelle-champ, cinq doses N (0, 50, 100, 150, 200 kg/ha) seront appliquées en post-levée selon des cartes de prescription DIFM, transférées aux épandeurs à taux variable.  En utilisant les capteurs de rendement calibrés, les cartes d’application réelle d’azote et de rendement, et en intégrant le prix de vente du maïs et le coût des engrais, des cartes de doses optimales économiques (DOE) seront générées afin de délimiter les zones de réponse (faible, moyenne, élevée). Celles-ci seront par la suite caractérisées par profils pédologiques, analyses chimiques (texture, pH, MO, nutriments, NO₃⁻) et tests de décomposition de bobettes (activité microbienne). La reproductibilité interannuelle (années 1-3 vs 3-4) sera évaluée par des analyses géostatistiques performantes, visant à valider les cartes de prescription azotée à taux variable. les résultats de ce projet permettront d’optimiser la rentabilité de la culture du maïs-grain en appliquant les bonnes DOE et en minimisant les émissions de protoxyde d’azote.

Objectifs

Objectif général
Optimiser l’utilisation de l’agriculture de précision dans les pratiques agroenvironnementales en conditions réelles des entreprises de grandes cultures au Québec​

Objectifs spécifiques

  • Comparer les réponses du maïs à l’azote dans un même champ entre deux années de production, en rotation maïs-soya.​

  • Déterminer la similitude des cartes de réponses à l’azote des cultures entre les années de production.​

  • Comparer la rentabilité d’une application azotée à taux variable à celle d’une application uniforme pour un même champ.​

Ces objectifs contribuent à accélérer l’adoption des meilleures pratiques agroenvironnementales en gestion des matières fertilisantes.

Crédit photo : CÉROM

Domaine : Régie des cultures, Technologie numérique et agriculture de précision
Spécialité : Fertilisation
  • Mots clés : agriculture de précision, Azote, DIFM, Fertilisation, Maïs, Soya
Porteur de projet : Dalel Abdi
Collaborateur(s) interne(s) : Marie Bipfubusa
Collaborateur(s) externe(s) : Gabriel Deslauriers et Éric Thibault, Groupe PleineTerre inc.; Karem Chokmani, INRS; Bruce Gélinas, MAPAQ - Mauricie; David Bullock, University of Illinois
Source de financement : Programme Innovation bioalimentaire 2023‑2028 (PIB) du MAPAQ, Volet 2 – Recherche appliquée, développement expérimental et adaptation technologique, sous la priorité 25 « Optimiser l’utilisation de l’agriculture de précision au niveau des pratiques environnementales »; Groupe PleineTerre inc.
Durée : 2026-2029 (4 saisons)
Culture : Maïs, Soya
Statut : En cours

PROJETS

Surveillance de la tache goudronneuse du maïs : Validation de modèles prévisionnels et détection hâtive par imagerie multispectrale

La tache goudronneuse du maïs (Phyllachora maydis) est une des maladies les plus importantes en Amérique latine et aux États-Unis, créant des pertes de 50 % en années épidémiques, menaçant la sécurité alimentaire mondiale. En 2018, seulement trois ans après sa première détection, des pertes de 30 % ont été observées aux États-Unis en raison de conditions climatiques favorables. La gestion de la tache goudronneuse inclut les rotations, l'enfouissement de résidus, les fongicides foliaires et l'utilisation d'hybrides moyennement résistants. Autant que les rotations peuvent aider à réduire l'inoculum provenant du champ, les infections sur les feuilles du haut de la plante dans des champs aux États-Unis suggèrent que les ascospores de P. maydis peuvent voyager de champs voisins et sur de longues distances, réduisant l'efficacité des rotations et du travail du sol pour la gestion de la tache goudronneuse. Des hybrides moyennement résistants existent, mais, des études démontrent que la majorité des hybrides sont susceptibles, rendant la gestion de cette maladie dépendante principalement aux fongicides foliaires. Les études démontrent que les fongicides foliaires les plus efficaces pour la gestion de la tache goudronneuse sont ceux ayant deux ou trois ingrédients actifs et des indices de risque pour la santé et l'environnement plus élevées. Avec les changements climatiques, des outils de gestion sont nécessaires pour prendre des décisions informées tant à la nécessité d'appliquer des fongicides foliaires ou non. Des modèles prévisionnels existent pour la tache goudronneuse du maïs, que ça soit avec des données météorologiques ou la détection hâtive par imagerie multispectrale, et permettent de cibler le moment d'applications de fongicides foliaires uniquement lorsque nécessaire et dans les secteurs du champ réellement atteints par la maladie. Par contre, il manque encore des connaissances tant à leur exactitude, précision et spécificité sous conditions agroclimatiques québécoises. Pour les modèles d’imagerie multispectrale, il manque encore des études suivant le développement de la maladie aux différents stades phénologiques du maïs et à différents niveaux de sévérité de la maladie au champ. Ce projet vise à évaluer, adapter et valider les modèles prévisionnels climatiques, et de développer des modèles de surveillance et détection hâtive par imagerie multispectrale par drone pour outiller les producteurs et productrices québécois et québécoises.
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Évaluation de la performance agronomique au champ des cultivars de la Gesse (Lathyrus sativus) dans les conditions pédoclimatiques du Québec

La diversification de l’offre agroalimentaire offre plusieurs bénéfices importants à la société, notamment : la satisfaction des consommateurs en répondant aux goûts et préférences très variés; le développement économique en encourageant la création de nouvelles entreprises par exemple; la durabilité des systèmes agricoles en préservant la santé des écosystèmes; et la sécurité et l’autonomie alimentaire spécifiquement dans un contexte de changements climatiques. Les bienfaits des légumineuses sur le plan nutritionnel ainsi que pour la santé des sols lorsqu’introduites dans les rotations culturales sont très bien connus. Elles sont de plus en plus recherchées comme protéines de remplacement en Amérique du Nord, particulièrement pour les consommateurs végétariens et végétaliens.
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Vitrine de démonstration sur l’utilisation des outils décisionnels concernant la gestion efficace de l’azote à la ferme et la réduction de N₂O

La gestion de la fertilisation azotée représente un enjeu économique et environnemental majeur pour les cultures très exigeantes en azote, comme le maïs et le blé. En effet, moins de 50 % de l’azote appliqué est absorbé par les plantes, tandis que le reste est perdu dans l’environnement. Or, tout apport d’azote non prélevé par les plantes augmente les coûts de production ainsi que le risque d’émissions de N₂O, un gaz à effet de serre ayant un fort potentiel de réchauffement climatique. Il est toutefois possible de réduire l'utilisation d’engrais azotés de synthèse en implantant des cultures de couverture (CC) légumineuses et en épandant des engrais de ferme. L’objectif de ce projet est d’accompagner les producteurs à réaliser des essais au champ, assistés par l'agriculture de précision, en vue d’évaluer la contribution des cultures de couverture de légumineuses et du fumier à la nutrition azotée du maïs-grain et du blé, ainsi qu’à la réduction des émissions de N₂O. Différents outils d’aide à la décision sont comparés en testant cinq doses d’azote, après l'implantation de cultures de couverture de légumineuses ou l'épandage de fumier.
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Cartes de Prescription : Un outil pour réduire les herbicides et contrôler les mauvaises herbes résistantes dans le soya

La résistance aux herbicides est devenue un problème majeur pour les producteurs de soya au Québec, surtout en Montérégie. Deux mauvaises herbes sont particulièrement préoccupantes : la petite herbe à poux, très compétitive, et le maïs spontané, qui pousse après la récolte et cause d’importantes pertes de rendement. Comme ces mauvaises herbes sont de plus en plus difficiles à contrôler, les producteurs doivent souvent utiliser davantage d’herbicides, ce qui augmente les coûts et la pression sur l’environnement. Ce projet vise à tester une nouvelle approche : utiliser des drones et l’intelligence artificielle pour repérer précisément les mauvaises herbes dans les champs, puis appliquer les herbicides seulement où c’est nécessaire. À l’aide d’images aériennes, un algorithme sera entraîné pour reconnaître automatiquement les foyers d’herbe à poux et de maïs spontané. Ces informations permettront de créer une carte de prescription qui guidera un pulvérisateur pour effectuer des traitements localisés. Les essais auront lieu sur quatre fermes en Montérégie durant trois ans. Le projet mesurera la précision de l’algorithme, la qualité du contrôle des mauvaises herbes, la réduction de la quantité d’herbicide utilisée, l’effet sur le rendement du soya et les économies possibles pour les producteurs. En somme, le projet cherche à démontrer qu’il est possible de réduire les pesticides tout en maintenant de bons rendements, grâce à l'utilisation des cartes de prescription.
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Essais de cultivars de maïs sucré de transformation en régie biologique

L’utilisation d’hybrides performants, adaptées à l’environnement de la production biologique (maladies, ravageurs, mauvaises herbes, etc.) et aux conditions météorologiques extrêmes associées de plus en plus aux changements climatiques, et dont les critères de qualité correspondent aux exigences des acheteurs est un des éléments clés de la réussite du secteur de la production du maïs sucré en général, et celui destiné à la transformation en particulier. Or, les cultivars de maïs sucré de transformation présentement utilisés en régie biologique par l’industrie ont été généralement approuvés à la suite des évaluations sous régie conventionnelle, et peuvent donc performer différemment en régie biologique. Par ailleurs, bien que les différentes compagnies semencières réalisent leurs propres essais, les producteurs peuvent difficilement comparer des hybrides évalués dans le cadre d’essais différents. Il est donc primordial de mener des essais d’hybrides rigoureux afin d’identifier les cultivars de maïs sucré de transformation les mieux adaptés aux conditions environnementales souvent adverses en régie biologique. Afin de combler le manque d’informations sur la performance des cultivars en mode de production biologique, un projet d’essais variétaux a été initié en 2022 au CÉROM en Montérégie, l’une des principales régions productrices de maïs biologique au Québec. L’objectif est d’identifier des cultivars de maïs sucré de transformation adaptés aux stress environnementaux, incluant les maladies, les ravageurs et les conditions climatiques extrêmes. L’identification de cultivars mieux adaptés permettra d'améliorer les rendements, assurer la rentabilité des entreprises et répondre à la demande croissante pour des produits issus de l’agriculture biologique.
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Impact de l'intégration des cultures de couverture ou des plantes fourragères pérennes dans des rotations de grandes cultures sur la résilience du sol et la rentabilité des cultures

Plusieurs problèmes de santé de sols au Québec ont été diagnostiqués récemment, principalement sous forme de compaction et de détérioration de structure dans les sols en Montérégie. Ces problèmes sont observés majoritairement dans les sols sous cultures annuelles par rapport aux sols sous cultures pérennes ou cultures annuelles avec des cultures de couverture. Ce phénomène a pour conséquences une perte de rendements des cultures commerciales annuelles et une pollution accrue des écosystèmes aquatiques, de plus en plus intense avec les changements climatiques. Le renforcement de la résilience des sols agricoles est une approche incontournable pour faire face aux changements climatiques.
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Évaluation de l'impact à long terme des pratiques culturales sur la dynamique du carbone organique et de l'azote dans le contexte de lutte contre le changement climatique

Le projet se concentre sur l’évaluation à long terme des pratiques agricoles au Québec, telles que le travail du sol, la rotation des cultures et la gestion des résidus, qui influencent les stocks de carbone (C) et la dynamique de l’azote (N). Ces pratiques ont un impact significatif sur l'environnement, particulièrement dans le contexte du changement climatique. L'objectif est d'aider les producteurs et conseillers à choisir les meilleures pratiques permettant de mieux gérer l'azote et le carbone, afin de réduire leur empreinte environnementale. L'évaluation se base sur des dispositifs expérimentaux de longue durée (15 et 32 ans) implantés dans différentes zones pédoclimatiques, avec des systèmes de production variés. Le projet mesurera les stocks de carbone organique total, d'azote total et d’autres fractions de carbone organique dans différentes profondeurs du sol, et analysera leur dynamique. Les taux d'accumulation du carbone organique seront évalués à l'aide de différentes méthodes, et la minéralisation de l'azote ainsi que la respiration microbienne seront mesurées par des essais d'incubation. Les données sur les rendements des cultures et les coûts de production seront collectées annuellement, et la rentabilité des pratiques sera évaluée à la fin du projet. Les résultats attendus incluent l'identification des pratiques agricoles favorisant le stockage du carbone et de l'azote, la modélisation biogéochimique du potentiel de séquestration du carbone, ainsi que l'intégration de ces données dans un logiciel de bilan humique. Ces résultats aideront à promouvoir les bonnes pratiques agricoles pour réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES).
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Impact des cultures de couverture sur les émissions de protoxyde d’azote au Québec : revue de littérature

Les cultures de couverture (CC) offrent plusieurs bénéfices au niveau de la santé du sol, des rendements de cultures et de la réduction des pertes des éléments nutritifs notamment l’azote. Cependant, leurs effets sur les émissions du protoxyde d’azote (N2O), un gaz à effet de serre (GES) très puissant, sont très variables. Quoique ces effets aient été mesurés dans différentes zones climatiques au monde, ils sont beaucoup moins documentés dans les conditions agronomiques et pédoclimatiques du Québec.
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Performance agro-environnementale et économique de la culture du soya en relais sous le couvert du blé d’automne dans des conditions environnementales du Québec

La culture en relais (« relay intercropping ») du soya dans le blé d’automne consiste à semer le soya au printemps dans des bandes laissées vides lors du semis du blé d’automne avant que celui-ci ne soit récolté, ce qui permet de récolter deux cultures commerciales en un an. Il s’agit d’une technique innovante particulièrement intéressante pour des régions à courte saison de croissance végétale comme au Québec où la culture du soya après la récolte du blé d’automne est difficilement envisageable au cours d’une même année. Le semis direct du soya dans le blé d’automne accroît l’efficacité d’utilisation des ressources (lumière, eau et nutriments) et réduit la vulnérabilité des exploitations agricoles face aux changements climatiques. Cette pratique favorise la santé du sol en diversifiant les cultures et en prolongeant la période de couverture du sol. Elle réduit l’érosion et la présence des mauvaises herbes et donc, la pollution des cours d’eau par les nitrates et des herbicides. Cependant, cette technique présente de nombreux défis liés notamment à la compétition pendant la période de leur coexistence ainsi qu’aux pertes de rendement par écrasement des plants.
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Télédétection par drone des problématiques de levée et des zones affectées par les ravageurs des semis, pour rendre le dépistage plus efficace et réduire l’usage de pesticides

Les ravageurs des semis, peuvent causer des pertes de population dans les champs, dès la levée des plants. Pour protéger leurs cultures, les producteurs utilisent souvent des semences traitées avec des insecticides pour lutter contre ces insectes. Or, le Plan d’Agriculture Durable du Gouvernement du Québec vise à réduire l’utilisation des pesticides et le contexte réglementaire oblige les producteurs à documenter les causes justifiant l’utilisation de semences traitées avec des insecticides. Le dépistage classique des ravageurs et l’évaluation de leurs dommages est actuellement effectué manuellement et par conséquent, c’est un processus chronophage, coûteux et difficile à généraliser sur l’ensemble des superficies de grandes cultures. Au cours des dernières années, la télédétection a fait de grands progrès. Dans ce contexte, l’utilisation de drones équipés de capteurs et l’analyse des images peuvent permettre d’optimiser le dépistage en gagnant du temps pour détecter rapidement et localiser les zones affectées par des ravageurs causant des problèmes à la levée. La solution proposée permettra de dépister un plus grand nombre de champs, pour soutenir les décisions agronomiques, cibler les interventions et limiter l’usage systématique des insecticides.
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