Brevet FR2786871A1 — publié le 20000609

La présente invention concerne un procédé de suivi d'une culture d'une céréale. Les méthodes d'allotement actuelles nécessitent la maîtrise de la qualité des produits récoltés. Cette maîtrise passe notamment par la con- naissance de leur teneur en certains constituants déterminés, notamment en protéines et ce, de manière prévisionnelle, alors que les plantes sont en cours de croissance et qu'elles n'ont pas atteint une maturité suffisante pour être récoltées. Les organismes collecteur-stockeur s'engagent aujourd'hui à fournir des produits dont ils garantissent entre autres critères, I'homogénéité et la teneur en certains constituants. La maîtrise de ces critères passe notam- ment par un suivi strict de l'évolution des cultures et par différentes mesures prévisionnelles à certains stades de croissance des plantes. Dans le cas particulier des céréales, et notamment du blé ou de I'orge, il est connu de procéder à une analyse du grain immature en vue de déterminer la teneur de celui-ci en protéines. Cette information permet de déterminer par extrapolation l'évaluation de la teneur en protéines des grains au moment de la récolte. Cette information est particulièrement inté- ressante puisqu'elle correspond à une exigence formulée par les acheteurs de céréales. Parmi les céréales d'intérêt, on peut citer notamment les céréales de la famille des graminées, telles que le blé, le seigle, I'orge, I'avoine et le maïs. Cette analyse prévisionnelle facilite en particulier le processus ulté- rieur de collecte puis d'allotement. Cette dernière opération consiste en la constitution de lots possédant des caractéristiques homogènes. Les procédés actuels de mesure de la teneur en protéines prévoient la mise en oeuvre d'une analyse sur des échantillons constitués des grains seuls. Ces grains sont issus d'épis préalablement séchés et battus. Ainsi, la mesure de la teneur en protéines nécessite un protocole opé- ratoire difficile à mettre en oeuvre pour un agriculteur, puisqu'il convient, pour la préparation de l'échantillon, de couper des épis de céréales, de procéder au séchage de ceux-ci, puis d'en extraire les grains. L'invention a pour but de fournir un procédé de suivi de la culture d'une céréale par mesure de la teneur en un constituant déterminé, notam- ment en protéines, ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci- dessus et qui soit simple à mettre en oeuvre, notamment par un responsable de silo. A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de suivi d'une culture d'une céréale, caractérisé en ce qu'il inclut une mesure de la teneur en un constituant déterminé par spectrométrie dans le domaine du proche infra- rouge directement sur la plante en développement post-germination. Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la mesure par spectrométrie est réalisée sur les épis entiers de la plante afin de déterminer la teneur des grains en un constituant déterminé, et le résultat de l'analyse des épis entiers est traité pour tenir compte de la présence des parties végétales différentes des grains; - la mesure de la teneur en un constituant déterminé comporte une mesure du spectre d'absorbance en transmission des épis; - avant la mesure par spectrométrie, les épis sont répartis par cou- ches, dans chacune desquelles les épis sont disposés parallèlement les uns aux autres, le sens des épis étant alterné d'une couche adjacente à l'autre; - la mesure de la teneur en un constituant déterminé comporte une mesure du spectre de réflectance des épis éclairés par le rayonnement so- laire naturel; - les épis sont portés par une céréale sur pied lors de la réalisation de la mesure; - la mesure par spectrométrie est réalisée sur les parties végétatives de la plante afin de calculer l'indice de nutrition azoté; et - la teneur en le constituant donné est la teneur en protéines. Par ailleurs, I'invention concerne un procédé de mesure de la teneur en un constituant déterminé dans des grains issus de céréales, du type comportant: la préparation d'un échantillon comprenant lesdits grains; l'analyse dudit échantillon pour déterminer la teneur des grains en le constituant déterminé; caractérisé en ce que l'échantillon est constitué d'un ensemble d'épis entiers contenant des grains; et en ce que la détermination de la teneur des grains en le constituant détermi- né comporte une étape de traitement du résultat de l'analyse de l'échantillon pour tenir compte de la présence dans les épis de parties végétales diffé- rentes des grains. Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises indépendamment ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles: - I'analyse dudit échantillon s'effectue par mise en oeuvre d'un rayon- nement électromagnétique dans le domaine spectral du proche infrarouge; I'analyse de l'échantillon s'effectue par une mesure du spectre d'absorbance en transmission de l'échantillon; - la préparation de l'échantillon comporte une étape de répartition des épis par couches dans chacune desquelles les épis sont disposés parallè- lement les uns aux autres, le sens des épis étant alterné d'une couche adja- cente à l'autre; - I'analyse dudit échantillon s'effectue par une mesure du spectre de réflectance de l'échantillon éclairé par le rayonnement solaire naturel; - I'échantillon est constitué d'épis portés par une céréale sur pied; - la teneur en le constituant donné est la teneur en protéines; et - la teneur en le constituant donné est la teneur en azote. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux des- sins sur lesquels: - La figure 1 est une vue schématique d'une installation de mesure de la teneur en protéines de grains; - La figure 2 est une courbe illustrant la corrélation existant entre la teneur en protéines d'épis de blé et la teneur en protéines des grains qui y sont contenus; - La figure 3 est une vue en perspective illustrant un échantillon pré- paré; et - La figure 4 est une vue schématique d'une variante de réalisation d'une installation de mesure de la teneur en protéines de grains utilisable sur des plants sur pied. Le procédé selon l'invention est destiné à effectuer un suivi d'une culture d'une céréale par mise en oeuvre d'une mesure de la teneur de cette céréale en un constituant déterminé par spectrométrie, avantageusement dans le proche infrarouge. La mesure est effectuée directement sur la plante en développement post-germination. A cet effet, suivant un premier mode de mise en oeuvre, le procédé prévoit de mesurer la teneur en un constituant déterminé, notamment en protéines, dans des grains issus de céréales, à partir d'une analyse d'un échantillon constitué d'un ensemble d'épis entiers contenant les grains. La détermination de la teneur des grains en le constituant déterminé comporte une étape de traitement du résultat de l'analyse de l'échantillon pour tenir compte de la présence dans les épis des parties végétales différentes des grains. L'expression "teneur en un constituant déterminé" désigne la teneur par exemple en protéines ou en azote d'un grain. La teneur d'un produit agricole en un corps déterminé est le rapport de la masse totale du corps déterminé dans le produit sur la masse totale de matière sèche du produit. Le terme "épi" désigne les inflorescences constituées d'épillets ses- siles (comme les épis de blé) ou d'épillets pédonculés (comme les panicules de l'avoine). Dans la suite de la description, le procédé décrit est destiné au calcul de la teneur en protéines. Le procédé de mesure est mis en oeuvre par exemple à l'aide de l'installation représentée sur la figure 1. Celle-ci comporte une chambre 10 de réception de l'échantillon à analyser. De part et d'autre de celle-ci sont disposées une source monochromatique 12 produisant un rayonnement électromagnétique dans le domaine spectral proche de l'infrarouge et une cellule 14 de réception du rayonnement électromagnétique ayant traversé l'échantillon placé dans la chambre 10. La source 12 et la cellule 14 sont reliées à une unité centrale de trai- tement d'informations 16, elle-même connectée à des moyens 18 de mise à disposition des résultats de mesure, par exemple un afficheur. L'essentiel des éléments de l'installation de la figure 1 est constitué par exemple par l'analyseur de grains "lnfratec 1221" dont l'unité centrale de traitement d'informations a été adaptée pour mettre en oeuvre le procédé de mesure. Ainsi, la source 12 comprend une lampe au tungstène de 50 W et un réseau de diffraction mobile adapté pour engendrer une lumière monochro- matique. Le mouvement du réseau de diffraction assure une illumination de l'échantillon placé dans la chambre 10 avec un rayonnement électromagné- tique dont la longueur d'ondes varie de 800 nm à 1100 nm. La cellule 14 est adaptée pour recevoir le rayonnement électroma- gnétique ayant traversé les épis constituant l'échantillon placé dans la chambre 10. Le capteur 14 est relié à un module de traitement 20 de l'unité centrale de traitement d'informations 16. Le module de traitement 20 comporte un convertisseur analogi- que/numérique relié à des moyens de calcul mettant en oeuvre un algo- rithme pour déterminer, à partir des signaux recueillis par la sonde 14, la teneur en protéines des épis constituant l'échantillon. En particulier, et comme connu en soi, le module de traitement 20 met en oeuvre un algorithme permettant de déterminer le spectre d'absorption en transmission de l'échantillon, dans le domaine spectral du proche infrarouge, et d'en déduire la teneur en protéines des épis. L'information obtenue en sortie du module de traitement 20 corres- pond par exemple à la valeur mesurée par un analyseur de grains "lnfratec 1221". La sortie du module de traitement 20 est reliée à un module de cor- rection 22 adapté pour calculer, à partir de la teneur en protéines des épis déterminée par le module de traitement 20, la teneur en protéines des grains par mise en oeuvre d'un algorithme de correction tenant compte de la pré- sence dans les épis de parties végétales différentes des grains. En particulier, dans le cas du blé, la correction appliquée par le mo- dule de correction 22 est donnée par la fonction y = 0,9208 x + 2, 7693 o y désigne la teneur en protéines des grains, et x désigne la teneur en protéines des épis obtenue en sortie du module de traitement 20. A titre d'illustration, la figure 2 montre la corrélation existant entre la teneur en protéines des épis et la teneur en protéines des grains contenus dans ces épis. La teneur en protéines des épis a été déterminée par la mé- thode de Kjeltahl alors que la teneur en protéines des grains a été détermi- née par mise en oeuvre de l'analyseur de grains "Infratec 1221". Cette der- nière analyse a été réalisée directement sur des grains issus des épis sé- chés et battus. L'expérimentation a porté sur trente-sept échantillons dont la teneur en protéines des grains varie de 11 à 15 % de la matière sèche. La droite figurant sur la figure 2 a pour équation: y = 0,9208x + 2,7693. On constate à partir de cette représentation que l'évaluation de la te- neur en protéines des grains, obtenue à partir de la teneur en protéines des épis, après correction par le module 22, permet de déterminer une valeur satisfaisante de la teneur en protéines des grains. Afin d'obtenir une mesure satisfaisante, l'échantillon placé dans la chambre de mesure 10 est avantageusement préparé et agencé, comme représenté sur la figure 3. En particulier, les épis entiers, à maturité physiologique, sont séparés de la tige, puis répartis par couches successives. Dans chaque couche, les épis sont disposés parallèlement les uns aux autres et dans un même sens. Le sens des épis est alterné d'une couche à l'autre, les épis de deux cou- ches successives étant disposés tête bêche. L'échantillon ainsi préparé est disposé dans la chambre 10 de sorte que le rayonnement électromagnétique schématisé par la flèche F1 traverse celui-ci perpendiculairement aux plans des couches successives constituant l'échantillon. Une telle disposition des épis assure une répartition homogène des grains sur tout le volume de l'échantillon, améliorant ainsi la précision de la mesure. On conçoit que la réalisation de la mesure, directement sur des épis, et non sur les grains, préalablement préparés, allège le protocole opératoire, rendant celui-ci rapide à mettre en oeuvre pour des responsables de silo. De plus, I'expérience montre que les résultats obtenus sont fiables sans qu'il soit nécessaire de procéder à un séchage particulier des épis. Suivant une variante de mise en oeuvre du procédé de mesure illus- trée sur la figure 4, la mesure de la teneur en un constituant déterminé est effectuée alors que les épis sont encore portés par la plante sur pied, direc- tement sur le lieu de culture. Pour la mise en oeuvre de cette variante du procédé de mesure, l'installation utilisée comporte une sonde portable 50 pouvant être tenue manuellement. Celle-ci comporte un capteur 52 apte à recevoir le rayonne- ment solaire naturel réfléchi sur les épis portés par les plants en terre. Le capteur 52 est relié à une unité centrale de traitement d'informa- tions 54 comportant, comme précédemment, un module de traitement 56 et un module de correction 58, lui-même raccordé à un afficheur 60. Dans ce mode de réalisation, le module de traitement 56 est adapté pour déterminer la teneur en protéines des épis à partir de la valeur de la réflectance du rayonnement solaire naturel sur les épis. La réflectance est déterminée à partir des signaux reçus par le capteur 52. Comme précédemment, la teneur en protéines des épis obtenue en sortie du module de traitement 56 est corrigée par le module de correction 58 pour tenir compte des parties végétales différentes des grains et ainsi déterminer la teneur en protéines des seuls grains. La valeur ainsi obtenue est rendue accessible à l'utilisateur sur l'écran d'affichage 60. Dans ce mode de mise en oeuvre également, le protocole opératoire permettant de déterminer la teneur en protéines des grains est simplifié par rapport aux procédés existants nécessitant un traitement préalable lourd des grains. De manière analogue, I'un ou l'autre des procédés de mesure de la teneur en protéines peut être appliqué sur les parties végétatives de la plante, notamment les feuilles ou les tiges. Ainsi, la teneur en protéines déterminée par l'une ou l'autre des va- riantes de mise en oeuvre du procédé peut être avantageusement utilisée afin de calculer l'indice de nutrition azoté (INN). Celui-ci est en effet calculé à partir de la biomasse sèche par hectare des graminées et du taux de protéi- nes des parties végétatives des graminées considérées. Ainsi que connu en soi, I'indice de nutrition azoté (INN) permet aux agriculteurs de déterminer l'apport en agents fertilisants nécessaire à une croissance satisfaisante de la plante. En particulier, I'indice de nutrition azoté permet de déterminer la quantité d'engrais azotés devant être ajoutée pour une récolte satisfaisante. Avec le procédé de détermination de la teneur en protéines, le calcul de l'indice de nutrition azotée est facilement réalisable, ce qui permet d'améliorer le suivi du cycle végétatif des céréales et d'intervenir facilement sur celui-ci. REVENDICATIONS 1.- Procédé de suivi d'une culture d'une céréale, caractérisé en ce qu'il inclut une mesure de la teneur en un constituant déterminé par spec- trométrie dans le domaine du proche infrarouge directement sur la plante en développement post-germination. 2.- Procédé de suivi d'une culture d'une céréale selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la mesure par spectrométrie est réalisée sur les épis entiers de la plante afin de déterminer la teneur des grains en un cons- tituant déterminé, et en ce que le résultat de l'analyse des épis entiers est traité pour tenir compte de la présence des parties végétales différentes des grains. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mesure de la teneur en un constituant déterminé comporte une mesure du spectre d'absorbance en transmission des épis. 4.- Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que, avant la mesure par spectrométrie, les épis sont répartis par couches, dans chacune desquelles les épis sont disposés parallèlement les uns aux autres, le sens des épis étant alterné d'une couche adjacente à l'autre. 5.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mesure de la teneur en un constituant déterminé comporte une mesure du spectre de réflectance des épis éclairés par le rayonnement solaire naturel. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les épis sont portés par une céréale sur pied lors de la réalisation de la mesure. 7.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure par spectrométrie est réalisée sur les parties végétatives de la plante afin de calculer l'indice de nutrition azoté. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en le constituant donné est la teneur en protéines.