iGUESS-MED (Innovative Greenhouse Support System in the Mediterranean Region : efficient fertigation and pest management through IoT based climate control) est un projet sélectionné et financé par PRIMA (Partnership for Research and Innovation in the Mediterranean Area Implementation Structure), débuté en avril 2020 et d'une durée de 4 ans. Il implique 9 partenaires, entités publiques et privées de 4 pays du bassin méditerranéen (Italie, Espagne, Turquie et Tunisie). Parmi les partenaires figure la société italienne EVJA.
La coordinatrice et responsable scientifique Alejandra Navarro García (CREA) a expliqué que l'objectif général du projet iGUESS-MED - auquel participent également le Conseil d'Analyse et de Recherche en Economie Agricole (CREA), l'Université de Pise (UNIPI), BIOPLANET, l'Université d'Almeria (UAL), la fondation CAJAMAR, le groupe La Caña, le Centre Régional de Recherche en Horticulture et Agriculture Biologique (CRRHAB) et l'Université d'Akdeniz - est de soutenir la transition vers des serres horticoles méditerranéennes innovantes, durables et compétitives par le développement, la validation et le transfert d'un système d'aide à la décision (DSS) pionnier pour les serres du bassin méditerranéen.
Installations iGUESS-MED dans le bassin méditerranéen
Antonio Affinito, ingénieur EVJA et directeur technique de l'iGUESS-MED, explique que « le DSS fournira des informations sur l'évolution de nombreux processus biologiques et physiques se déroulant à l'intérieur des serres, tels que le développement des parasites et des maladies, la croissance des plantes, l'évapotranspiration, la teneur en eau du sol, l'état nutritionnel et le climat. Les cultivateurs peuvent facilement surveiller tous les processus grâce à une application web dédiée, optimisée pour les tablettes et les smartphones. Les processus seront comparés à des valeurs de référence afin d'alerter les cultivateurs en temps réel sur la nécessité d'actions correctives (irrigation, application de nutriments, déshumidification, application de contrôle biologique, etc.) »
« Aujourd'hui, plus de 70 % des agriculteurs possèdent un smartphone et le secteur agricole bénéficie de l'utilisation des technologies de réseaux de capteurs sans fil (WSN), en plein essor grâce au développement technologique de l'Internet of Things (IoT). Ce DSS contribuera à réduire l'utilisation d'insecticides et de fongicides, d'eau douce et de lixiviats d'azote, ce qui se traduira par de réels avantages pour les travailleurs et les consommateurs, en améliorant les conditions de travail, la santé des cultures et en réduisant l'impact environnemental », explique M. Affinito.
« Le nouvel iGUESS-MED se concentrera sur l'OPI, le système d'aide à la décision de nouvelle génération d'EVJA, qui intègre les technologies de l'Internet of Things, du Big Data et de l'Intelligence Artificielle dans une seule plateforme cloud. La plateforme du système est optimisée pour le traitement des données acquises par les nœuds de capteurs installés sur le terrain et l'exécution ultérieure d'algorithmes agro-climatiques avancés et de modèles prédictifs innovants développés et calibrés pour des cultures spécifiques. »
Schéma de fonctionnement du DSS iGUESS-MED
Les contrôleurs OPI d'EVJA sont des dispositifs électroniques robustes et étanches, très résistants aux conditions difficiles des environnements d'exploitation agricole, et sont entièrement autonomes en termes d'alimentation et de connectivité Internet. Ces caractéristiques permettent d'installer le système dans tout type d'environnement de production, aussi bien en plein champ que dans les serres.
Les contrôleurs OPI sont donc optimisés pour la gestion et la transmission des données agro-climatiques acquises sur le terrain à partir de capteurs installés à proximité de la culture, qui contrôlent en temps réel des facteurs critiques tels que l'humidité et la température de l'air, le rayonnement solaire, l'humidité des feuilles et la teneur en eau du sol à différentes profondeurs.
Les données collectées sont envoyées au système central distant.
Tous les paramètres recueillis sur le terrain sont géoréférencés grâce à la technologie GPS intégrée aux appareils, de sorte qu'ils sont automatiquement corrélés à une position géographique spécifique. Le géoréférencement continu permet au DSS de fournir des informations supplémentaires, telles que les prévisions météorologiques, les heures de lever et de coucher du soleil et la phase de la lune, toujours mises à jour avec la position géographique du champ où l'unité est installée.
La plateforme logicielle créée par EVJA est une WebApp dans le cloud, accessible depuis n'importe quel ordinateur ou smartphone connecté à Internet, où les données collectées sont traitées par des algorithmes agro-climatiques avancés et des modèles prédictifs de phytopathologies spécifiques pouvant affecter la culture de la tomate, montrant à l'utilisateur divers paramètres liés à l'état de la culture.
Panneau de contrôle OPI- iGUESS-MED
Le DSS IGUESS-MED est un outil d'analyse agro-climatique intelligent, utile pour prendre les meilleures décisions pour la gestion des cultures (par exemple, les plans de programmation ou de semis), les opérations sur le terrain (travail du sol, semis, irrigation) et la protection et la nutrition des cultures (périodes optimales pour des traitements ou des fertilisations spécifiques).
Les professeurs Marisa Gallardo (UAL) et Luca Incrocci (UNIPI), principaux responsables et concepteurs des modèles utilisés dans ce projet pour le développement du DSS pour la croissance des plantes, l'évapotranspiration et l'état nutritionnel, expliquent que « pour l'optimisation des besoins en eau des plantes et la gestion de l'irrigation des cultures horticoles en serre, tant avec de l'eau conventionnelle qu'avec de l'eau de faible qualité (saline), et pour les stratégies de fertigation, des modèles simples pouvant fournir des recommandations d'irrigation sont en cours de développement et de test. L'utilisation de modèles de croissance de la biomasse basés sur la sommation thermique et/ou l'interception de la lumière permettra de simuler l'élimination des macronutriments (N, P, K, Ca, Mg et S) à la fois dans la solution nutritive pour les cultures hors-sol et les cultures en terre. »
Installation de capteurs climatiques sur des tomates cultivées hors-sol à Pontecagnano (Italie) (photo de gauche) et en terre à Almeria (Espagne) (photo de droite).
« Les résultats obtenus jusqu'à présent sont très prometteurs et seront mis en lumière dans moins d'un an. Les modèles d'évapotranspiration utilisant les paramètres climatiques mesurés par les stations OPI, ainsi que certaines données relatives aux cultures, ont été validés avec des capteurs de flux de sève pour estimer la transpiration des plantes et avec des lysimètres à l'intérieur des serres pour calculer l'évaporation », concluent Gallardo et Incrocci.
Installation de capteurs de flux de sève pour l'estimation de la transpiration dans une culture hors-sol à Pescia, Italie (photo de gauche). Centre : détail des lysimètres avec des tomates cultivées dans en terre à Antalya, Turquie. A droite : Lysimètres avec des tomates cultivées dans en terre à Almeria, Espagne.
Les principales parties prenantes de l'iGUESS-MED sont les agriculteurs et les acteurs du secteur agricole, qui visent à améliorer l'efficacité des ressources et la productivité, mais aussi à maintenir une qualité élevée des produits et à respecter l'environnement. Ils participeront au projet pour tester localement l'efficacité du DSS dans plusieurs fermes pilotes situées dans les différents pays méditerranéens impliqués dans le projet (Italie, Espagne, Tunisie et Turquie).