Technologie numérique et agriculture de précision
Malherbologie, Phytopathologie

Développement d’une infrastructure numérique intelligente et d’approches préventives en phytoprotection intégrant l’ intelligence artificielle pour l’aide à la décision dans les grandes cultures

Résumé vulgarisé

Le milieu agricole fait face à de multiples défis, incluant la confontration de multiples ennemis des cultures comme les mauvaises herbes et les maladies qui peuvent réduire les rendements de façon significative. Leur présence et les pertes qui y sont associées sont fortement incluencées par l’environnement, dont les changements climatiques jouent un rôle important. Pour faire face à cette situation, l’utilisation de pesticides demeure une des outils principaux, par contre, leur utilisation n’est souvent pas jusitifée. À cette problématique, s’ajoute la déradation de la santé des sols, constaté depuis les année 1990 au Québec. Des modèles prévisionnels peuvent aider les producteurs à prendre des décisions informées, mais les modèles existant sont souvent basés sur des conditions générales et non les conditions réelles du champ. L’exploitation de l’intelligence artificielle appuyée par des données multisources, incluant les observations par télédétection, permettra le développement de modèles prédictifs plus précis. Mais, le développement de tels modèles est confronté à l’accès aux données à grande échelle. Ce projet vise à s’attaquer à cette problématique, en développant une infrastructure numérique intelligente (INI), basée sur une nouvelle approche de fédération des données à l’échelle de la Montérégie. Le projet développera également des modèles prédictifs pour deux ennemis des cultures, notamment l’émergence du chénopod blanc et l’apparition des apothécies de la sclérotiniose du soya, à traver de la base de données et des données de télédétection.

Crédit photo : CÉROM

Résumé scientifique

Le milieu agricole du Québec est confronté à plusieurs ennemis des cultures (maladies, mauvaises herbes, insectes nuisibles) qui peuvent affecter considérablement la qualité et la quantité des productions, selon les régions et les années. Leur présence est fortement influencée par les conditions climatiques et environnementales (température, humidité, sols, couvert végétal, etc.). Pour protéger les cultures face à ces fléaux, de nombreux producteurs continuent, malheureusement, d’utiliser des traitements qui ne sont pas toujours justifiés, affectant ainsi la santé des sols et des cours d’eau. À cette problématique, vient s’ajouter celle de la dégradation des sols agricoles, constatée au Québec depuis les années 90. À titre d’exemple, il a été observé une dégradation sur tous les sols en cultures intensives de maïs en Montérégie-Est, alors que la compaction touchait près de 39% des superficies. Une étude récente vient de montrer que la compaction en Montérégie est encore plus marquée qu’en 1990; ce qui dénote des situations potentielles d’excès d’humidité ou de mauvais drainage néfastes pour la croissance des cultures. Les changements climatiques exacerbent davantage les conséquences liées aux conditions des sols, et l’acuité des ennemis des cultures. Ainsi, une amélioration substantielle de nos capacités de prévention s’impose pour faire face à ces défis et réduire le recours aux pesticides. Malheureusement, la plupart des modèles prédictifs actuels sont spécifiques à certains ennemis et à des cultures dans des conditions bien précises. Des outils d’aide à la décision tels que Iriis phytoprotection1, permettent d’identifier l’ennemi à partir des symptômes, tandis que l’outil SAgE pesticides2 recherche le traitement approprié, une fois l’ennemi déjà installé. L’exploitation de l’intelligence artificielle (IA) appuyée sur des données multisources conséquentes, incluant les observations par télédétection, permettrait d’avoir des modèles prédictifs plus efficients et à plus large portée. Mais elle est confrontée à la problématique de l’accessibilité des données pertinentes. En effet, une grande majorité de ces données est frappée par le saut de la confidentialité, la dispersion, le formatage ou le manque de normes pouvant garantir leur exploitation optimale. Ce projet s’attaquera à cette problématique, en développant une infrastructure numérique intelligente (INI), basée sur une nouvelle approche de fédération des données à l’échelle de la Montérégie. Il développera également avec cette plateforme des modèles prédictifs ciblés pour les ennemis des grandes cultures en exploitant les outils d’IA qui y seront intégrés. La finalité visée est de disposer d’un système d’aide à la décision (SAD) exploitant à la fois des données historiques, actuelles et futures, ainsi que des modèles prédictifs avant-gardistes pour détecter les conditions favorables à l’apparition des phytoravageurs prioritaires des grandes cultures, en vue de permettre une utilisation intelligente et réduite des pesticides. Les résultats attendus s’inscrivent dans les deux premiers objectifs du Plan d’agriculture durable (PAD) 2020-2030 du Québec, c’est-à-dire: 1) la réduction de l’usage des pesticides et leurs risques associés pour la santé et l’environnement et 2) l’amélioration de la santé et la conservation des sols. Le projet contribuera de manière significative aux initiatives en place, à savoir la Stratégie phytosanitaire québécoise en agriculture, ainsi que le Réseau québécois de recherche en agriculture durable (RQRAD) qui traitent des enjeux reliés au PAD, par la mise en commun des efforts. Le caractère multidimensionnel en fait un projet multidisciplinaire et multisectoriel, logé dans les axes de recherche 1, 2 et 3 de l’appel à proposition; au coeur de la stratégie de réduction des pesticides et de la santé des sols.

Objectifs

Le projet vise à :

1) Élaborer une infrastructure numérique intelligente (INI) pour les ennemis des grandes cultures;

2) Développer ou adapter des approches utilisant la télédétection pour caractériser l’état des sols et leurs liens avec la phénologie et la présence de ces ennemis;

3) Adapter et spatialiser les modèles existants de prédiction de ces ennemis dans les grandes cultures en exploitant l’IA appuyée sur des données multisources (télédétection, données terrain historiques et actuelles), tout en évaluant les effets potentiels des changements climatiques sur les prédictions;

4) Utiliser l’INI pour développer un système d’aide à la décision (SAD) mettant à profit l’IA afin de guider le producteur dans l’utilisation optimale des pesticides;

5) Élaborer de manière collaborative un mécanisme efficace de transfert de connaissance (dissémination et vulgarisation) pour une prise en main effective des résultats par les utilisateurs (producteurs, conseillers, agronomes, réseau de transfert).

Crédit photo : CÉROM

Domaine : Phytoprotection, Technologie numérique et agriculture de précision
Spécialité : Malherbologie, Phytopathologie
Porteur de projet : Tanya Copley
Collaborateur(s) interne(s) : Sandra Flores-Mejia
Collaborateur(s) externe(s) : Ramata Magagi (Université de Sherbrooke), Bérenger Bourgeois (Université Laval), Samuel Foucher (Université de Sherbrooke), Kalifa Goïta (Université de Sherbrooke), Mikael Germain (Université de Sherbrooke), Élise Smedbol (IRDA), Simon Ricard (Université Laval)
Source de financement : RQRAD-MAPAQ
Durée : 2024-2027
Culture : Soya, Maïs
Pays : Canada
Régions : Montérégie Est
Statut : En cours

GALERIE PHOTOS

PROJETS

épis de blé
Les maladies foliaires peuvent engendrer des pertes de rendement significatives pour les producteurs de blé, se traduisant par des pertes de rendement annuelles entre 5 % et 44 %. La méthode la plus fréquente pour réduire les pertes associées aux maladies foliaires du blé est l’utilisation de fongicides foliaires. Selon des données de l’Allemagne, l’utilisation de fongicides foliaires peut réduire les pertes de rendement associées aux maladies foliaires de 12 %. Par contre, l’utilisation non justifiée de fongicides foliaires représente non seulement des coûts non négligeables pour les producteurs, mais aussi potentiellement des effets néfastes pour l’environnement, la santé humaine et des animaux, et éventuellement l’efficacité des fongicides foliaires via le développement de résistance aux fongicides. L’utilisation raisonnable et durable des fongicides foliaires est donc nécessaire, surtout dans un contexte où les changements climatiques risquent d’augmenter la fréquence des épidémies, de précipiter l’arrivée de maladies, ou d’en introduire de nouvelles au Québec. La lutte intégrée des ennemies de culture et l’utilisation raisonnable et justifiée des fongicides foliaires sont donc des pratiques obligatoires faces aux changements climatiques afin d’assurer une production durable et rentable pour les producteurs. L’utilisation de cultivars résistants est souvent considérée comme la première ligne de défense contre les maladies, en plus de représenter un moyen rentable et durable pour combattre les maladies agricoles, et plusieurs études démontrent que les pertes de rendement sont hautement corrélées avec le niveau de résistance d’un cultivar, avec moins de pertes quand un cultivar résistant est utilisé . Le seuil de control, c’est-à-dire le niveau d’infection dont une application de fongicide foliaire est efficace, rentable et justifiable, peut varier selon le stade d’infection, la maladie, et le niveau de résistance d’un cultivar. Bien que les seuils d’intervention actuels au Québec soient basés sur un seuil de 5 % de la feuille étendard ou les feuilles du haut, les applications systématiques à certains stades phénologiques demeurent une pratique courante. Klocke et al. (2023) ont démontré qu’une intervention de « situation », basée sur le niveau de résistance d’un cultivar contre différentes maladies et l’utilisation d’un cultivar multirésistant peut réduire l’indice de fréquence des traitements de fongicides foliaires par 80 %, comparé à des applications basées sur le stade du cultivar sans prendre en compte le niveau de résistance ou la sévérité de la maladie. Ce projet vise à démontrer que les seuils d’intervention recommandés sont fiables et que les applications de fongicides foliaires ne sont justifiées que lorsque ces seuils sont atteints et si les conditions météorologiques favoriseront le développement continue de la maladie. Le but du projet est de comparer l'efficacité relative de l'utilisation de la résistance génétique pour lutter contre les maladies afin de réduire l'utilisation des pesticides dans le blé.
Phytopathologie

Inscription à l'infolettre