Une station météo connectée est un ensemble d’instruments et de capteurs qui mesurent les conditions atmosphériques et du sol. Les variables environnementales couramment mesurées sont la lumière, la température, l’humidité relative, la pluie et le vent.

Les conditions du sol comprennent l’humidité du sol, la température du sol et la conductivité électrique globale du sol. Une station météo agricole connectée sur site permet de surveiller le microclimat de votre zone de culture.

Les conditions météorologiques peuvent varier sur de courtes distances, en particulier pour les mesures telles que les précipitations, ce qui signifie que les mesures hors site, souvent prises à des kilomètres de distance dans le cadre d’un réseau météorologique public, peuvent ne pas être suffisamment précises pour l’irrigation et/ou la programmation de la température.

De plus, les poches de froid créées par les changements d’altitude peuvent créer une variabilité de la température, ce qui fait des stations météorologiques locales (adjacentes aux zones de culture) un outil précieux de surveillance et d’utilisation pour la programmation de l’irrigation et la protection contre le gel.

Cet article a pour but de donner une vue d’ensemble des composants des stations météorologiques et une discussion générale sur la façon dont une station météorologique peut être utilisée pour prendre des décisions culturales, notamment en matière d’irrigation, d’application de fongicides ou de protection contre le gel.

Emplacement de la station météorologique

L’emplacement de la station est essentiel pour obtenir des mesures précises. Les stations météorologiques doivent être installées dans l’environnement de culture, dans une zone plate, loin des bâtiments, des trottoirs et des arbres. Ceci est particulièrement important si l’objectif des mesures est d’avertir d’un gel imminent. Un placement sous un arbre ou près d’une structure peut altérer les mesures. Les structures des serres peuvent également avoir un impact sur les mesures, en particulier sur les mesures de luminosité, mais les plantes seraient également exposées à la même ombre. L’essentiel est de placer les équipements de la station météorologique dans la zone de culture.

Capteurs de lumière (rayonnement solaire)

La lumière est la force motrice de la photosynthèse et peut être utilisée dans les modèles de croissance des plantes et/ou couplée aux modèles d’utilisation de l’eau pour la gestion de l’irrigation. La lumière peut être mesurée en termes de rayonnement à ondes courtes ou de rayonnement photosynthétiquement actif (PAR). Le rayonnement à ondes courtes est l’énergie totale de la lumière entrante et est mesuré à l’aide de pyranomètres.

Les mesures du rayonnement à ondes courtes peuvent être utilisées pour modéliser l’évapotranspiration, l’eau perdue quotidiennement par évaporation du sol et par transpiration des plantes, qui peut ensuite être utilisée pour programmer l’irrigation. Les mesures du rayonnement photosynthétiquement actif au cours d’une journée peuvent être utilisées pour calculer l’intégrale de lumière quotidienne (DLI) si les mesures sont fréquentes. Idéalement, les mesures devraient être prises une fois par minute ou plus souvent.

La lumière utilisée par les plantes pour la photosynthèse a des longueurs d’onde de 400 à 700 nm. Il s’agit du rayonnement photosynthétiquement actif, qui est mesuré à l’aide de capteurs quantiques. Les capteurs de lumière qui mesurent en lumens, pieds-bougies ou lux mesurent la façon dont l’œil humain perçoit la lumière. Comme l’œil humain perçoit la lumière différemment des plantes, ces capteurs ne doivent pas être utilisés.

Comme l’étalonnage des capteurs de lumière dérive avec le temps, il faut les calibrer tous les deux ans. Pour des mesures précises, il est important de s’assurer que les capteurs sont de niveau et maintenus propres. De nombreux capteurs sont fournis avec une plaque de mise à niveau pour permettre une installation correcte. Gardez à l’esprit que la plupart des capteurs de lumière disponibles dans le commerce mesurent 180 degrés et non 360 degrés, il est donc important de placer les capteurs de lumière sur le dessus de la station météorologique afin que les autres instruments ne leur fassent pas d’ombre.

La température de l’air et l’humidité relative doivent être mesurées à proximité l’une de l’autre. Les capteurs mesurant la température et l’humidité relative doivent être enfermés dans un écran anti-rayonnement pour permettre des mesures précises. Les écrans anti-rayonnement protègent le capteur de l’exposition à la lumière du soleil (qui le réchaufferait) et permettent une circulation d’air autour du capteur.

La température de l’air et l’humidité relative sont des éléments clés pour calculer le déficit de pression de vapeur (DPV), c’est-à-dire le degré de sécheresse de l’air en fonction de la température et de l’humidité. Le DPV détermine à son tour le niveau d’évapotranspiration (ET), c’est-à-dire la perte d’eau des plantes et du sol. C’est pourquoi l’ET est un moyen précis de déterminer les besoins en irrigation.

Les effets de la température, de l’humidité relative et du déficit de pression de vapeur sur l’utilisation de l’eau par les plantes sont interdépendants. Les définitions suivantes sont utiles pour comprendre ces relations.

  • Température du bulbe sec : La température réelle de l’air.
  • Humidité relative : Le rapport entre la quantité réelle de vapeur d’eau dans l’air et la quantité maximale de vapeur d’eau que l’air peut contenir à une température donnée (exprimée en pourcentage).
  • Température du point de rosée : température à laquelle l’air doit être refroidi pour être complètement saturé en vapeur d’eau (100 % d’humidité relative).
  • À partir de la température du bulbe sec et de l’humidité relative (qui peuvent être mesurées par des capteurs dans une station météorologique), on peut calculer ce qui suit :
  • La pression de vapeur : la mesure de la quantité réelle de vapeur d’eau dans l’air (exprimée en unités de pression telles que les kPa).
  • Pression de vapeur saturante : mesure de la quantité maximale de vapeur d’eau que l’air peut contenir ; fonction de la température, l’air plus chaud pouvant contenir plus d’eau (exprimée en unités de pression telles que les kPa).
  • Déficit de pression de vapeur : La différence entre la pression de vapeur de saturation et la pression de vapeur (exprimée en unités de pression telles que les kPa).

En outre, pour déterminer si une protection contre le gel est nécessaire, la température et le point de rosée peuvent être utilisés pour calculer la température du bulbe humide, qui est toujours une valeur comprise entre la température et le point de rosée. Dans de nombreux cas, le logiciel distribué avec les stations météorologiques peut calculer la température du bulbe humide de façon continue.

Vent

Le vent peut également affecter l’ET, et donc l’utilisation de l’eau par les plantes, en éloignant l’air humide du couvert végétal ou du sol/substrat. Le vent réduit la résistance de la couche limite pour le mouvement de l’eau de la culture ou du sol/substrat vers l’air. Un mouvement d’air plus important entraîne une évaporation et une transpiration plus importantes. Par conséquent, si vous achetez une station météorologique pour calculer l’ET, vous devez vous assurer qu’elle comprend un anémomètre.

Les anémomètres mesurent la vitesse du vent au moyen de coupes, d’hélices, de fils chauds ou de signaux ultrasoniques. Le nombre de rotations sur une période donnée est mesuré par les anémomètres à coupelle et à hélice. Les anémomètres à fil chaud utilisent le changement de température d’un fil chauffé causé par la vitesse du vent. Les anémomètres soniques mesurent le temps que met une impulsion ultrasonique à se déplacer d’un transducteur à l’autre. Ils sont plus précis et plus fiables car ils comportent moins de pièces mobiles.

Certains anémomètres mesurent également la direction du vent, mais cette information n’est généralement pas essentielle pour les cultivateurs.

Pluie et humidité de la canopée

Le volume des précipitations est important pour programmer l’irrigation. Le volume réel, et pas seulement l’occurrence de la pluie, est important pour s’assurer que le sol/substrat est ramené à une humidité optimale.

Les pluviomètres à auget basculant recueillent les précipitations dans un entonnoir et dirigent l’eau vers des cuillères de mesure. Après avoir recueilli un certain volume, la cuillère bascule, et le nombre de basculements est enregistré et utilisé pour calculer le volume des précipitations. Si de fortes pluies sont fréquentes, il est préférable d’utiliser des pluviomètres avec deux cuillères à bascule plutôt que des pluviomètres avec une seule cuillère à bascule. Il est important de placer un dispositif de filtrage à l’intérieur de la cuillère pour éviter qu’elle ne soit obstruée par des débris et de changer ou de nettoyer les filtres tous les mois. Il est également important d’acheter un pluviomètre d’une grande précision, car de nombreux pluviomètres bon marché sont imprécis.

Les capteurs d’humidité des feuilles peuvent mesurer l’humidité de la canopée ou de la surface des feuilles et peuvent être utilisés pour prédire les maladies des plantes en fonction de la durée de l’humidité de la canopée/des feuilles. Les producteurs peuvent également utiliser les mesures pour déterminer quand irriguer les cultures qui sont sujettes aux maladies foliaires ou quand appliquer des fongicides ou des bactéricides en fonction des précipitations et de la durée de la rosée.

Capteurs de température et d’humidité du sol

Comme alternative à l’utilisation de l’ET pour déterminer les besoins en irrigation, une variété de capteurs d’humidité du sol ont été développés et peuvent être intégrés dans des stations météorologiques qui mesurent directement l’humidité du sol. Les trois types de sondes d’humidité du sol les plus couramment utilisés sont le réflecteur à domaine temporel (TDR), la transmission à domaine temporel (TDT) et le réflectomètre à domaine d’amplitude. Dans tous les cas, les sondes mesurent la teneur en eau volumétrique (VWC), ou le pourcentage d’une colonne de sol qui est occupée par l’eau.

Ces capteurs peuvent avoir une précision de 1 à 5 % de la VWC, mais ils doivent être étalonnés en fonction du type de sol spécifique à surveiller. Cela nécessite des connaissances avancées et une analyse en laboratoire, mais certains fournisseurs de composants incluent l’étalonnage dans le coût (ou comme un coût supplémentaire) du capteur d’humidité du sol. De plus, les nouveaux capteurs d’humidité du sol surveillent simultanément l’humidité du sol, la température du sol et la conductivité électrique du sol, une mesure de la fertilité. Cette fonction pourrait être utile pour déterminer les dates de plantation des cultures de plein champ, pour déterminer le stress thermique des cultures en conteneur et pour déterminer les besoins nutritionnels des cultures au cours d’une saison de croissance.

Que puis-je faire avec les données d’une station météorologique ?

L’installation d’une station météorologique dépend de l’objectif de l’agriculteur pour les données recueillies. Vous trouverez ci-dessous une liste de données typiques que les cultivateurs trouvent utiles et qui peuvent être adaptées aux besoins de chaque cultivateur.

Programmation de l’irrigation : Les mesures peuvent être utilisées pour le bilan hydrique ou d’autres méthodes calculées de programmation de l’irrigation, y compris les modèles d’utilisation de l’eau par les cultures. La méthode la plus courante de programmation de l’irrigation utilise l’évapotranspiration de référence (ET), qui détermine comment l’utilisation de l’eau change d’un jour à l’autre en fonction des conditions environnementales. Cela nécessite une équation complexe, mais de nombreuses stations météorologiques contiennent un logiciel qui calcule l’ET quotidiennement. Dans ces systèmes, l’irrigation de la journée en cours est appliquée pour remplacer l’eau perdue la veille par évaporation du sol et transpiration de la plante. Par ailleurs, les capteurs d’humidité du sol deviennent une méthode populaire pour déterminer la teneur en eau du sol tout en surveillant la température et la fertilité du sol.

Modèles de degrés-jours : Les mesures de température peuvent être utilisées pour surveiller les heures de réfrigération et les degrés-jours de croissance. Pour sortir de la dormance hivernale et reprendre leur croissance au printemps, les cultures ligneuses à feuilles caduques ont besoin d’heures de réfrigération (temps accumulé sous les 7 degrés Celsius) et de degrés-jours de croissance (exposition à une température chaude 4°C après la réfrigération). Ces exigences sont les plus importantes pour les cultures fruitières et les plantes ornementales à fleurs, car elles déterminent le moment où les plantes fleuriront au printemps.

Protection contre le gel : La topographie, la latitude et l’altitude peuvent toutes jouer un rôle dans l’apparition d’épisodes de gel dans une région, de sorte que les mesures de température spécifiques au site sont précieuses pour la protection contre le gel/la gelée. De nombreuses stations météorologiques sont équipées d’un logiciel qui calcule les températures du bulbe humide et alerte les utilisateurs lorsque des épisodes de gel sont imminents.

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