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

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PROJETS

Phytopathologie
Phytopathologie
L’utilisation de variétés résistantes est l’une des options les plus efficaces pour minimiser les risques associés à la sclérotiniose du soya causée par Sclerotinia sclerotiorum. Des études récentes démontrent que la résistance du soya peut être grandement affectée par l'isolat utilisé pour l'évaluation, la résistance allant de sensible à modérément résistante au sein d'une seule lignée de soya ou de canola. Ces lacunes peuvent sérieusement compromettre l'efficacité et la stabilité des évaluations de résistance à la sclérotiniose en pépinière, car les isolats utilisés varient d'une pépinière à l'autre. Cela peut entraîner des réponses variables des cultivars sur le terrain pour le contrôle de la sclérotiniose du soya, entraînant des pertes accrues ou une dépendance accrue aux fongicides en raison du changement climatique et de la croissance du secteur du soya à l'échelle nationale. De plus, l’utilisation de variétés sensibles augmente la charge d’inoculum dans les champs, mettant ainsi en danger d’autres cultures sensibles comme le canola, le tournesol et les légumineuses. L’ajout de soya aux rotations de cultures contribue à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) grâce à sa capacité à fixer l’azote, mais ne devrait pas compromettre les autres cultures. Une approche globale visant à améliorer et à stabiliser les évaluations en pépinière de la résistance du soya à la sclérotiniose et à combler les écarts dans les incohérences dans les niveaux de résistance observés pour certaines variétés de soya produira des évaluations stables et fiables , contribuera à réduire les charges d'inoculum de la sclérotiniose et contribuera à réduire la dépendance à l'égard des fongicides pour le contrôle de la sclérotiniose du soya et d'autres cultures sensibles dans la rotation. Ce projet vise donc à mieux comprendre la variabilité génétique de S. sclerotiorum à travers le Canada et l'effet de la variation sur la résistance du soya avec le but d'améliorer la stabilité et la fiabilité des pépinières et les évaluations de résistance.

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