Capteurs d'humidité volumétrique
L'importance de l'eau pour les plantes
La plupart des plantes cultivées en serres et en pépinières contiennent plus de 90 % d'eau. L'eau est vitale pour les plantes parce qu'elle disssout les engrais et transporte les minéraux dans la plante. Elle maintient aussi la turgescence des cellules végétales, est impliquée dans le processus de photosynthèse (les plantes obtiennent des sucres par synthèse à partir du dioxyde de carbone et de l'eau), et refroidit les feuilles via les stomates des plantes. En fait, les plantes utilisent plus de 90 % de l'eau qu'elles absorbent pour se refroidir par la transpiration; les 10 % restants sont utilisés pour des réactions chimiques. Il est important d'arroser adéquatement, non seulement pour la transpiration et les réactions chimiques, mais aussi parce qu'un arrosage excessif peut causer des maladies racinaires. Une grande quantité d'eau et d'engrais peut également être perdue par un arrosage excessif, ce qui risque de contaminer les rivières, les lacs et la nappe phréatique.
L'importance d'une bonne gestion de l'irrigation
Un horaire d'arrosage adéquat et une durée appropriée ne sont pas seulement essentiels pour la production de plantes de qualité; ces facteurs permettent aussi d'économiser de l'eau, de l'engrais et de l'énergie. Dans certains cas, les cultures poussent et se développent plus rapidement que dans des conditions d'arrosage inadéquates. Habituellement, le producteur décide du moment de l'arrosage selon son expérience et prend les éléments suivants en considération : méthode d'arrosage, type de plantes, stade de développement des plantes, conditions environnementales et conditions du substrat. Il fait aussi une inspection visuelle des plantes. Le côté négatif de ce type de gestion est que l'arrosage pourrait être excessif ou insuffisant et, dans le pire des cas, les plantes pourraient être stressées ou mourir si les arrosages sont trop espacés durant la semaine.
Capteurs d'humidité volumétrique
Pour éviter ces problèmes, des capteurs d'humidité volumétrique peuvent être utilisés pour connaître le moment propice à l'arrosage. Les logiciels des capteurs d'humidité volumétrique ont évolué et il est possible d'obtenir l'humidité volumétrique 24 heures par jour, 7 jours par semaine, pendant toute la durée de vie des cultures. Ces données peuvent être utilisées pour déterminer l'horaire et la durée des arrosages. Les capteurs d'humidité volumétrique sont peu coûteux, nécessitent peu d'entretien, sont prêts à l'emploi et leurs données sont faciles à interpréter. Avec certains capteurs, les données peuvent être consultées et les arrosages peuvent être gérés à partir de n'importe où dans le monde par le biais d'Internet. Les résultats peuvent être sous forme de graphiques ou digitaux. Selon le type de capteur, les données peuvent être recueillies chaque seconde et la moyenne peut être enregistrée toutes les 1, 5, 15 ou 60 minutes. Il est recommandé d'avoir une station météorologique pour constater de quelle façon la quantité d'eau appliquée, l'eau utilisée par les plantes, la température, les précipitations, le rayonnement solaire et l'humidité relative influencent l'humidité volumétrique du substrat.
Capteurs d'humidité volumétrique pour la production en serre et en pépinière
L'humidité volumétrique est simplement le ratio du volume d'eau dans le substrat divisé par le volume total du contenant. Les capteurs d'humidité volumétrique sont insérés dans le substrat et mesurent l'humidité volumétrique du substrat en contact avec les capteurs; la zone de détection des capteurs varie entre 1 et 4 pouces de longueur (selon le modèle et le type de capteur). Il existe deux principaux types de capteurs qui mesurent l'humidité volumétrique dans les substrats : les capteurs TDR (réflectométrie de domaine temporel) et les capteurs de capacitance. Les deux types de capteurs mesurent la constante diélectrique du substrat. La constante diélectrique est de 1 pour l'air, de 3-5 pour les sols minéraux et de 80 pour l'eau. Ainsi, tout changement de l'un ou l'autre de ces trois paramètres changera la constante diélectrique du substrat.
Le capteur TDR se compose de deux ou trois tiges parallèles (sondes), d'un émetteur d'impulsions, d'un analyseur de signaux et d'un câble fixé à l'enregistreur de données. Une impulsion électrique est appliquée aux tiges; cette impulsion parcourt la longueur de la tige puis revient à l'instrument. Le temps pris par l'impulsion électrique pour parcourir cette distance dépendra de la constante diélectrique du substrat. Lorsque la constante diélectrique est élevée, l'impulsion électrique prend plus de temps à parcourir la distance, ce qui signifie que le substrat est mouillé.
- Avantages des capteurs TDR : haute précision et résolution, aucune calibration nécessaire, les lectures ne sont pas affectées par la température ou la salinité du substrat et durée de vie de plusieurs années.
- Désavantages des capteurs TDR : coût élevé et zone de détection limitée (1 po).
Le capteur de capacitance se compose d'une paire de tiges (condensateurs) séparées par un matériau qui n'est pas conducteur d'électricité ou un matériau diélectrique, d'un oscillateur, d'un analyseur de signaux et d'un câble fixé à l'enregistreur de données. L'oscillateur applique une fréquence aux tiges; l'humidité volumétrique du substrat influencera la constante diélectrique du sol, affectant la capacitance. Finalement, l'amplitude de la fréquence obtenue par l'oscillateur est ensuite corrélée à l'humidité volumétrique du sol. Plus l'amplitude de la fréquence est élevée, plus l'humidité volumétrique est basse.
- Avantages des capteurs de capacitance : grande sensibilité aux petites variations d'humidité, bonne résolution et plus grande zone de détection en comparaison avec les capteurs TDR.
- Désavantages des capteurs de capacitance : calibration requise et courte durée de vie.
Orientation de la tige dans le substrat
Il existe deux façons d'installer ces capteurs : verticalement ou horizontalement. Lorsque le capteur est inséré verticalement dans le substrat, il fait une moyenne de l'humidité volumétrique du substrat de haut en bas du capteur. Tel que vu dans les infolettres précédentes, la teneur en eau d'un substrat dépend beaucoup de la taille des particules et de la hauteur du contenant. Si le pot est haut et qu'il contient un substrat à particules grossières, la teneur en eau variera grandement de haut en bas du contenant.
Lorsque le capteur est placé horizontalement, l'humidité volumétrique sera mesurée seulement pour la hauteur où les tiges sont positionnées. En d'autres mots, si le capteur est placé à quatre pouces du fond du contenant, il fournira l'humidité volumétrique du substrat à la hauteur entre 2 et 6 pouces (dépendamment de la taille de la zone de détection du capteur). De plus, lorsqu'un capteur est placé horizontalement, il sera affecté par le mouvement descendant de l'eau. Si les tiges sont plates, il est recommandé de placer la partie plate perpendiculairement à la base du pot; autrement, l'eau pourrait se retrouver sur la surface des tiges, ce qui fausserait les lectures.
Pour les deux types de capteurs, les tiges doivent être en contact direct avec le substrat; ainsi, il ne devrait pas y avoir de poches d'air ou de grosses particules autour du capteur. Les tiges doivent également être enterrées dans le substrat pour fournir des lectures précises.
Lors de la sélection d'un capteur, il est important de savoir si le capteur est calibré pour les substrats, s'il fonctionnera pour votre substrat (taille des particules et teneur en eau minimum et maximum), et s'il est suffisamment précis pour vos stratégies d'arrosage. Autres points importants à considérer : capacités du capteur, entretien, besoins en eau des plantes à différents stades, caractéristiques physiques du substrat et méthode d'interprétation des données.
