Brevet FR3043778A1 — publié le 20170519

SYSTEME D'EVALUATION DU POTENTIEL CULTURAL D'UN SOL AGRICOLE ET PROCEDE D'ESTIMATION DU FLUX NITRIQUES ET HYDRIQUES DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001 ] L'objet de la présente invention se rapporte au domaine du potentiel cultural d'un sol agricole, plus particulièrement, l'objet de l'invention concerne un système d'évaluation in situ et en continu, du potentiel cultural d'un sol agricole par la mise en place d'une méthode de suivi des flux nitriques et hydriques à partir de dispositifs métrologiques. ETAT DE LA TECHNIQUE DE L'INVENTION [0002] La fertilisation raisonnée consiste à déterminer la dose optimale d'azote à appliquer à une culture pour satisfaire ses besoins en tenant compte des apports du sol et des objectifs de production fixés au préalable. La disponibilité en azote dans le sol est déterminée par les choix de gestion à l'échelle du système de culture et par les conditions pédoclimatiques locales. Des référentiels adaptés aux situations pédoclimatiques de chaque région expliquent comment tenir compte de l'azote du sol. [0003] Le raisonnement de la fertilisation azotée présente de nombreux intérêts environnementaux, à commencer par une réduction des fuites de nitrate dans les eaux et des émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Épandre moins d'azote, c'est aussi dépenser moins d'énergie pour en fabriquer et alléger la facture «intrants» de l'exploitant agricole. [0004] Les pertes d'azote sous forme nitriques sont déterminées par le stock d'azote minéral présent dans le sol au début de la période de drainage (généralement l'hiver) et par les transferts hydriques qui s'opèrent ensuite. Le stock d'azote minéral en début d'hiver dépend quant à lui à la fois de la quantité d'azote minéralisée par les micro- organismes du sol durant l'automne et du reliquat d'azote minéral dit «postrécolte». Ce dernier est en partie inévitable, mais son importance varie selon les quantités apportées : d'où la nécessité de quantifier avec précision les besoins de la culture. Une fertilisation raisonnée permet donc de limiter la quantité de nitrate disponible pour la lixiviation, en diminuant le reliquat d'azote postrécolte. D'autres pratiques, comme l'implantation de cultures intermédiaires, peuvent être mises en place pour capter ce reliquat. [0005] Un excès de fertilisation peut conduire à des pertes d'azote vers les rivières. De plus la synthèse et l'usage excessif de fertilisants minéraux impactent d'autres facteurs comme les émissions de gaz à effet de serre, de polluants atmosphériques et la 3043778 2 consommation d'énergies fossiles. Pour toutes ces raisons il faut aller vers une réduction de la fertilisation agricole. Réduire la fertilisation permet également de limiter les apports de produits phytosanitaires, car le lien entre l'état de nutrition des végétaux et la pression des bio-agresseurs est désormais établi. 5 EXPOSE DE L'INVENTION [0006]Afin de résoudre des problèmes liés à la fertilisation il faut des outils fiables et faciles d'utilisation qui permettent de suivre l'état d'un sol agricole tout en permettant à l'agriculteur de raisonner la fertilisation. [0007] Pour ce faire, il est proposé un système d'évaluation in situ et en continu du 10 potentiel cultural d'un sol agricole comprenant un dispositif d'estimation des flux hydriques et nitriques comprenant un premier et un deuxième dispositifs de contrôle-eau, étant munis de capteurs destinés à mesurer la quantité de nitrate, la température, et le ph, un dispositif de contrôle-terre, muni de capteurs destinés à mesurer la température et l'humidité d'une terre, situés au moins partiellement à l'intérieur du sol, 15 et un dispositif hygrométrique, muni d'un capteur hygrométrique de l'atmosphère destiné à mesurer l'humidité et la température de l'air, situé à la surface du sol, lesdits dispositifs de contrôles étant chacun reliés par câble à des cartes d'acquisitions dédiées, le dispositif d'estimation comprend en outre un module microcontrôleur commandant lesdites cartes d'acquisitions et un module de communication, ledit 20 module de communication envoyant des résultats mesurés à un serveur, le dispositif d'estimation est caractérisé en ce que le premier dispositif de contrôle-eau, et le deuxième dispositif de contrôle-eau sont placés respectivement à 30cm et à 50cm de profondeurs et le dispositif de contrôle-terre, est placé à 50cm de profondeur, en ce que le module microcontrôleur effectue les demandes de mesures et communique les 25 données brutes mesurées à un serveur au moyen du module de communication, et en ce que ledit module microcontrôleur active le dispositif hygrométrique, suivant une fréquence régulière et réglable, afin de mesurer l'humidité de l'air et de déterminer la périodicité des demandes de mesures brutes des différents dispositifs de contrôles. [0008] Selon l'invention, le module microcontrôleur active le dispositif de contrôle terre, 30 suivant une fréquence régulière et réglable, afin de mesurer l'humidité de la terre permettant d'identifier et de quantifier la présence d'eau dans le compartiment de sol concerné et d'activer les dispositifs de contrôle eau et de générer les demandes de mesures. 3043778 3 [0009] De plus, ledit premier dispositif de contrôle-eau et ledit deuxième dispositif de contrôle eau peuvent en outre comprendre un capteur de phosphate ou un capteur de potassium destinés à mesurer la quantité de phosphate ou de potassium de l'eau. [0010]Selon l'invention, le serveur comprend un logiciel capable de traiter et 5 d'analyser des données mesurées et de les mettre à disposition d'une application internet, accessible à un utilisateur. [0011 ] De préférence, les mesures effectuées par les capteurs sont corrigées par le logiciel de traitement et d'analyse selon des équations validées en laboratoire. [0012] Selon l'invention, le premier dispositif de contrôle-eau et le deuxième dispositif 10 de contrôle-eau comprennent un réservoir dans lequel sont situés les capteurs de mesure de nitrate, de ph, et de température, et en ce qu'une partie inférieure dudit réservoir est poreuse afin que l'eau de la terre rentre dans ledit réservoir par capillarité lorsqu'il est implanté dans le sol humide. [0013] De préférence, l'application internet, à disposition de l'utilisateur, permet de 15 configurer et de contrôler les différents capteurs des dispositifs de contrôle eau, de contrôle terre et de mesure hygrométrique, et permet en outre d'afficher les taux de nitrates d'une terre examinée aux différentes profondeurs. [0014]Avantageusement, l'application internet peut être disponible sur un ordinateur, sur une tablette, ou sur un téléphone portable de l'utilisateur. 20 [0015] De préférence, l'application internet, à disposition de l'utilisateur, permet d'effectuer des préconisations agronomiques telles que la période adéquate d'épandage ou la quantité à épandre, en fonction des résultats des différents capteurs et de l'analyse de ceux-ci. [0016] Par ailleurs, le premier et le deuxième dispositif de contrôle-eau et le dispositif 25 de contrôle-terre sont interconnectés en mode WIFI, en mode RADIO, ou en mode filaire. [0017] :invention concerne en outre un procédé d'estimation des flux hydriques et nitriques au moyen du dispositif (1) d'estimation des flux hydriques et nitriques définie ci-dessus ledit procédé d'estimation comprend des étapes suivantes réalisées au 30 laboratoire : - paramétrer et configurer des dispositifs de contrôle de nitrates d'une solution et le dispositif de contrôle de la température d'une terre ; - tester lesdits dispositifs de contrôle dans une solution testée et fabriquée au laboratoire et dans une terre reconstituée au laboratoire ; 3043778 4 - corriger les mesures de taux de nitrate obtenues par lesdits dispositifs de contrôle de nitrate en utilisant des lois de corrections ; - établir un facteur de distribution des nitrates (NO3) dans des compartiments superficiels du sol ; 5 - évaluer la cinétique des intrants azotés, ladite évaluation comprend les étapes de : o établissement d'un régime d'infiltration de l'eau dans le sol ; o établissement des paramètres de la cinétique d'infiltration des nitrates (NO3) dans le sol ; 10 - estimer des exportations d'azote par une culture ; - établir un algorithme d'estimation des flux hydriques et nitriques ; le procédé comprend ensuite les étapes suivantes réalisées sur site : - installer les dispositifs de contrôle ainsi configurés et paramétrés sur site dans le sol de sorte que lesdits dispositifs de contrôle de nitrate soient 15 situés aux profondeurs de 30 cm et 50 cm par rapport à la surface du sol, que le dispositif de contrôle-terre de contrôle de la température d'une terre humide soit situé à une profondeur de 50 cm de la surface du sol, et que le dispositif hygrométrique soit positionné au dessus de la surface du sol; 20 - connecter lesdits dispositifs de contrôle par câbles à des cartes d'acquisition de données; - commander et acquérir des données mesurées par les dispositifs de mesure par le module microcontrôleur via les cartes d'acquisition dédiées; 25 - envoyer à un serveur, à des intervalles de temps réglables, les données mesurées, via le module de communication; - exécuter sur le serveur un logiciel de traitement et d'analyse permettant de corriger les mesures brutes reçues et d'exécuter un algorithme d'estimation des flux nitriques et hydriques; 30 - mettre à disposition d'une application internet, les résultats corrigés des mesures obtenues et les résultats des analyses effectuées. [0018] De plus, l'étape de paramétrage et de configuration des dispositifs de contrôles de nitrate comprend les étapes suivantes: 3043778 5 - gérer le niveau optimal du liquide dans un réservoir des dispositifs de contrôles eau afin de déduire le paramètres de pompage nécessaires au remplissage du réservoir entre son niveau minimum et son niveau maximum ; 5 - définir un délai de réponse du capteur de nitrates (NO3) pour différents concentration en nitrates (NO3) d'une solution testée ; - étalonner le capteur de nitrate (NO3) et corriger les mesures par application d'une loi de correction utilisé au laboratoire afin d'établir la correspondance entre les valeurs mesurées par le capteur de nitrate 10 (NO3) et les valeurs de concertation réelles en nitrate (NO3) de la solution testée ; - définir l'effet de la température sur les mesures du capteur de nitrate (NO3) et corriger la lecture du capteur de nitrate (NO3) ; - définir l'effet du PH sur les mesures du capteur de nitrate (NO3) et 15 corriger la lecture du capteur NO3 ; - définir l'effet de compaction sur la concentration de lixiviat après une percolation sur 30 cm et 50 cm ; - établir un profil de distribution de nitrate (NO3) après un épandage de concentration connue. 20 [0019]Selon l'invention l'algorithme d'estimation et de consigne agronomiques consiste à : préciser si il y a présence ou non de culture ; établir des valeurs initiales des capteurs de NO3 contenus dans les dispositifs de contrôles eau au temps tO ; 25 - entrer une valeur correspondante à la concentration de nitrates épandues et déterminer la quantité de nitrates infiltrés dans le sol ; - choisir une méthode de détermination des reliquats azotés ; - établir des valeurs des capteurs de nitrates au temps d'évaluation à tO + At; 30 - calculer des soldes de nitrates et mesurer la quantité résiduelle d'azote épandue et établir la relation à la quantité initialement épandue correspondante ; - déterminer la quantité de nitrate infiltrés dans le sol au temps d'évaluation en rapport avec le temps d'épandage correspondant ; 3043778 6 - établir une valeur correspondant à l'exportation de l'azote ; - évaluer un solde net de nitrate à chaque profondeur de 30 cm et de 50 cm ; - établir la concentration ou la dilution de la solution nitreuse à la 5 profondeur considérée en fonction de l'évolution du profil d'humidité du sol ou de l'accumulation ou de la perte de nitrates à la profondeur considérée ; - estimer des stocks d'azote de chaque compartiment ; - estimer les paramètres hygrométriques de l'air ; 10 - corriger et analyser les données acquises ; - établir des consignes d'épandage en rapport avec les résultats. [0020]Autrement dit l'étape de l'estimation d'azote de chaque compartiment consiste à calculer un stock d'azote entre la surface du sol et un horizon1, nommé H1 où H1 est situé à 50 cm ensuite entre la surface du sol et un horizon Rhizosphèrique, nommé HR, 15 où HR est situé à 30cm et enfin entre l'horizon Rhizosphèrique (HR)et l'horizon1( Hi). [0021 ]De plus, l'établissement des consignes d'épandage consiste à définir une période d'épandage en comparant le stock de NO3 entre la surface et l'horizon Rhizosphèrique, HR, avec une valeur seuil prédéterminée, en considérant les données hygrométriques, et à définir une quantité d'engrais à épandre. 20 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0022] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - la figure 1 est un schéma du dispositif d'estimation du flux hydriques et nitriques selon l'invention; 25 - la figure 2 illustre le principe schématique des mesures effectuées sur site selon l'invention; - la figure 3A illustre l'assemblage des dispositifs de contrôle-eau, la figure 3B l'assemblage du dispositif de contrôle terre et la figure 3C, l'assemblage du dispositif hygrométrique selon l'invention ; 30 - la figure 4A illustre la possibilité d'interconnexion des dispositifs de contrôle-eau et du dispositif de contrôle-terre en mode WIFI ou Radio et la figure 4B montre l'interconnexion des dispositifs de contrôles en mode filaire. [0023] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. 3043778 7 DESCRIPTION DETAILLEE [0024] La figure 1 illustre un schéma du dispositif 1 d'estimation du flux hydriques et nitriques selon l'invention. Le dispositif est constitué d'un premier et d'un deuxième dispositifs de contrôle-eau 2, 2', d'un dispositif de contrôle-terre 3 et d'un dispositif 5 hygrométrique 9. Les dispositifs de contrôle-eau 2, 2' comprennent des capteurs pour mesurer le niveau de (Nitrate) NO3, le PH, ainsi que la température de l'eau. Les capteurs sont placés dans un réservoir contenant de l'eau. Lesdits capteurs sont configurés et paramétrés en laboratoire. Le dispositif 3 comprend des capteurs de mesure de la température et de l'humidité relative d'une terre, ainsi le dispositif 10 hygrométrique 9 est muni d'un capteur hygrométrique de l'atmosphère et est destiné à mesurer l'humidité et la température de l'air. Les dispositifs de contrôle-eau 2,2' et de contrôle-terre 3 et le dispositif hygrométrique 9 comprennent des cartes d'acquisitions 6 dédiées, les capteurs étant chacun relié par câbles auxdites cartes d'acquisitions 6. en outre le dispositif 1 comprend un microcontrôleur 5 et un module de 15 communications 4. Ledit microcontrôleur 5 commande les cartes d'acquisition 6 en exécutant des commandes de mesures des capteurs. Le module de communication 4 envoie les résultats de ces commandes à un serveur 28. Le serveur 28 en Cloud comprend un logiciel 7 capable de traiter et d'analyser les résultats bruts venant des dispositifs de contrôle-eau 2, 2' et de dispositif de contrôle-terre 3 et de les mettre à 20 disposition d'une application internet, référencé 8 dans la suite de la description, accessible par un utilisateur. [0025]De plus, Le dispositif 1 est alimenté par une batterie ou un accumulateur rechargeable par un panneau solaire, non représentés sur la figure 1. Par ailleurs, l'application internet 8 peut être téléchargée sur un ordinateur, sur une tablette ou sur 25 un téléphone portable d'un utilisateur. En effet, l'application internet 8 est développée de sorte qu'elle soit compatible avec aussi bien un ordinateur portable qu'une tablette ou un téléphone mobile. [0026]11 est à noter que le dispositif d'estimation selon l'invention peut être utilisé pour mesurer la quantité de phosphate ou de potassium. Pour ce faire, les dispositifs de 30 contrôles eau 2 et 2' peuvent comprendre des capteurs de phosphate ou de potassium destinés à mesurer la quantité de phosphate ou de potassium de l'eau. [0027] La figure 2 montre le principe schématique des mesures effectuées sur site. Tel que présenté sur cette figure le premier dispositif de contrôle eau muni de capteur de NO3 est situé à 30 cm de surface du sol. Cet horizon nommé l'horizon Rhizosphèrique 3043778 8 (HR). Le compartiment entre la surface du sol et HR est nommé compartiment R (CR) dans ce compartiment (CR), on mesure le stockage de nitrates. Le deuxième dispositif de contrôle eau muni de capteur de NO3 sera placé à 50 cm de surface du sol considéré comme l'horizon 1 (H1). Le compartiment entre HR et H1 est nommé 5 compartiment 1 (C1). Dans le compartiment (C1), on calcule les pertes de nitrates par lessivage. Le lessivage est le transport d'éléments par l'eau de pluie en direction de la nappe phréatique. Comme présenté sur cette figure le dispositif de contrôle terre est situé aussi à 50 cm de surface du sol afin de mesurer l'humidité de la terre ainsi que sa température. 10 [0028] La figure 3a montre l'assemblage d'un dispositif de contrôle-eau 2 et la figure 3b l'assemblage d'un dispositif de contrôle-terre 3. Le dispositif de contrôle-eau 2 comprend un réservoir 11 destiné à contenir le capteur de mesure de nitrate (NO3), le capteur de mesure de PH et le capteur de mesure de la température T°. Une partie inférieure 13 du réservoir 11 est poreuse sur les côtés afin que l'eau d'une terre 15 humide puisse pénétrer dans ledit réservoir 11 par capillarité. Ce réservoir 11 est configuré par rapport aux capteurs de mesures de sorte qu'il est défini un repère de position basse et une hauteur maximale de remplissage d'eau. Le dispositif de contrôle-terre 3 comprend un habitacle 12 dans lequel sont placés les capteurs de mesure de l'humidité relative de la terre ainsi que de la température. Le réservoir 11 et 20 l'habitacle 12 sont couverts par un obturateur 14. Chaque dispositif de contrôle-eau 2 et 2' et de contrôle-terre 3 et le dispositif d'hygrométrique 9 comprennent chacun des cartes d'acquisitions dédiée 6 (figure 3C). Les capteurs sont reliés par câbles 17 auxdites cartes d'acquisitions 6. De plus, chaque dispositif de contrôle-eau 2 et 2' et de contrôle-terre 3 et dispositif hygrométrique 9 comprend une batterie ou un 25 accumulateur 16 rechargeable. Lesdits dispositifs de contrôle-eau et de contrôle-terre sont configurés et paramétrés en laboratoire puis sont installés sur site. [0029] Les figures 4a et 4b illustrent l'installation sur site des dispositifs de contrôle-eau 2 et 2' et du dispositif de contrôle-terre 3. Chacun desdits dispositifs est au moins partiellement dans le sol. Le dispositif de contrôle-terre 3 est situé à 50 cm de surface 30 du sol et est activé à des fréquences régulières par microcontrôleur 5. Les dispositifs de contrôles eau 2 et 2' sont situés respectivement à 30 cm et à 50 cm de la surface du sol. Le dispositif de contrôle-eau 2 mesure le stock de nitrate à un horizon Rhizosphèrique (HR) à 30 cm. Le dispositif de contrôle-eau 2' mesure le taux de perte de nitrate par lessivage à l'horizon 1 (Hi) à 50 cm. Les dispositifs de contrôle-eau sont 3043778 9 activés par le microcontrôleur 5 lorsque le capteur d'humidité du dispositif de contrôle-terre 3 montre qu'il y a la présence d'eau dans le sol. Les dispositifs de contrôle-eau 2, 2', et le dispositif de contrôle-terre 3 sont interconnectés soit par mode Wifi ou Radio (fig.4a), soit par connexion filaire (fig.4b). Dans le cas de connexions filaires, il y a la 5 possibilité d'une version avec 3 boitiers qui sont interconnectés, tel que chaque boitier concerne le résultat des mesures des capteurs d'un dispositif de contrôle terre et eau. Ou encore une version avec un seul boitier contenant les résultats des mesures de capteurs des dispositifs de contrôle terre et eau. Le choix final se fera en fonction de la consommation énergétique rapporté au coût du matériel. Lesdits dispositifs de contrôle 10 comprennent chacun une carte d'acquisition 6. [0030] Le fonctionnement du système est tel que le module microcontrôleur 5 qui est par exemple, une carte Intel Galileo, vérifie l'état du système, active ou désactive les capteurs, génère les demandes de mesures, effectue la récupération des données brutes et leur stockage, pendant une durée suffisante, et active le module de 15 communication 4 (le routeur), pour l'envoie des données mesurées vers le serveur 28. Les cartes d'acquisitions 6 permettent de récupérer les données brutes mesurées par les capteurs. Le traitement et l'analyse des données seront effectués au niveau du serveur, Cloud, par un logiciel 7 de traitement installé sur ce serveur 28. Cela permet de limiter la consommation d'énergie au niveau du microcontrôleur et de ses 20 périphériques. L'application internet 8, en fonction des résultats des différents capteurs et de l'analyse de ceux-ci, permet d'effectuer des préconisations agronomiques telles que la période adéquate d'épandage ou la quantité à épandre. Le dispositif hygrométrique est associé au microcontrôleur 5 pour déterminer la fréquence d'échantillonnage, périodicité de la prise de mesure brute. D'autre part le capteur 25 d'humidité du sol placé dans le dispositif de contrôle-terre 3 permet d'identifier et quantifier la présence d'eau « en phase liquide » dans le compartiment de sol concerné par la mesure de nitrates. En effet, c'est la condition d'activation des capteurs du dispositif de contrôle-eau 2 et 2'. Autrement dit, le capteur hygrométriques 9 et les capteurs du dispositif contrôle-terre 3 seront activés à des fréquences 30 régulières, alors que les capteurs des dispositifs contrôle-eau 2, 2' ne serons activés qu'en présence d'eau dans le sol. Cela montre le rôle très important des capteurs du dispositif de contrôle-terre, et incidemment dans les réservoirs poreuses 11, dans lesquelles sont placés les capteurs des dispositifs de contrôle-eau, avec une prise de 3043 778 10 mesure nettement plus important en cas de pluie (période d'accélération des flux d'hydriques dans le sol : importance du dispositif hygrométrique). [0031 ]L'application internet doit permettre à l'utilisateur de vérifier le bon fonctionnement des différents modules, de les contrôler et de les commander en 5 envoyant des instructions au microcontrôleur. En effet, l'application permettra aussi d'effectuer des préconisations agronomiques en fonctions des résultats calculés à partir des données brutes mesurées et des informations agronomiques renseignées initialement par l'utilisateur. De plus, l'application internet 8 peut être couplée à d'autres applications internet susceptibles de donner des indications sur la situation 10 pédoclimatique locale (données météo et types de sol) et permettre d'affiner le paramétrage des dispositifs de contrôles terre et eau. [0032] Le système selon l'invention est conçu de sorte à simplifier l'installation sur site tout en ayant un coût énergétique minimum. Ainsi, le système utilise un seul module microcontrôleur pour commander l'ensemble des cartes d'acquisitions et des 15 dispositifs de contrôles, et un seul module de communication pour envoyer les données mesurées vers un serveur. De plus, le microcontrôleur vérifie l'état du système et active ou désactive les capteurs afin d'éviter une acquisition permanente, ce qui permet une économie d'énergie non négligeable. [0033] Le procédé mis en place dans le dispositif d'estimation des flux hydriques et 20 nitriques défini ci-dessus comprend des étapes réalisées en laboratoire. La configuration en laboratoire consiste, dans un premier temps, à gérer le niveau optimal du liquide dans un dispositif de contrôle-eau. Pour cela, il est mis en place une expérimentation permettant de déduire les paramètres de pompage nécessaires au remplissage du réservoir entre son niveau minimum et son niveau maximum. Il s'agit 25 de faire un réglage en durée i.e. avec une durée variable et une pression fixe ou un réglage en pression i.e. avec une pression variable et une durée fixe. Ensuite il est mis en place une expérimentation fixant les conditions d'évaluation du délai de réponse des capteurs NO3. En effet, le délai de réponse du capteur NO3 est équivalent à l'identification de la plus petite durée de test permettant d'obtenir un palier. Pour ce 30 faire, il est effectué une simulation de l'état du sol par exemple on choisit 5 valeurs de concentration de NO3 très différentes, de 1000 mg/I, 7000 mg/I, 500 mg/I, 250 mg/I et 3500 mg/I. Ensuite, on choisit une première durée maximum de 20 mn et une durée minimum (Os). On détermine des autres durées de test par dichotomie. 3043778 11 [0034] Les travaux effectués en laboratoire consistent en outre à définir l'effet de la température sur les mesures du capteur NO3. Le but est de préciser l'influence des faibles températures sur les mesures du capteur NO3. Nous avons remarqué que la température induit des variations sur les valeurs mesurées par le capteur NO3. Par 5 ailleurs, le délai de réponse du capteur NO3 change aussi avec la température. [0035] L'affinement du paramétrage du dispositif de contrôle eau en laboratoire permet d'établir l'effet du taux de compaction du sol sur la distribution de concentration du lixiviat après percolation sur 30 cm et 50 cm de profondeur. Dans le cas d'un sol labouré (faible taux de compaction) la différence de concentration en fonction de 10 l'épaisseur de sol est faible. Contrairement à un sol consolidé (taux de compaction élevé) la différence de concentration en fonction de l'épaisseur de sol est forte. Dans ce cas, on valide une loi de correspondance entre la densité du sol et la mesure NO3 en fonction de la profondeur dans le sol. On entend par lixiviat, le liquide résiduel qui provient de la percolation de l'eau à travers un matériau. La percolation désigne le 15 passage d'un fluide au travers d'un milieu plus ou moins perméable comme la terre. [0036] L'étape suivante de paramétrage des dispositifs de contrôle-eau en laboratoire consiste à étalonner le capteur NO3 et à appliquer une correction de la mesure, le but de l'étalonnage est d'établir une correspondance entre les valeurs mesurées par le capteur NO3 et les valeurs de concentration réelles en NO3 de la solution testée. 20 [0037] Lois d'étalonnage du capteur NO3, dans le cas d'un capteur délivrant une mesure déjà interprétée sur toute la gamme de concentration est donnée par: UN031théorique) C1 [NO3]nesurée = a1 ' e + b1 et sur un intervalle réduit de concentration :[NO3]mesurée = a1 - [NO3]théorique + b1 [0038] Etalonnage en cas d'un capteur délivrant une mesure de tension électrique sur toute la gamme de concentration est donnée par : ([NO3]théorique) C1 Vmesurée = a1 ' + bi 25 et sur un intervalle réduit de concentration : Vmesurée = a1 - [NO3]théorique + b1 avec a1, b1 et c1 constantes d'ajustement. [0039] Lois de correction des mesures du capteur NO3 utilisé en cas d'un capteur délivrant une mesure déjà interprétée sur toute la gamme de concentration est: ([1\1°3]mesurée) [NO3]réelle = a2 ' e c2 + b2 30 et sur un intervalle réduit de concentration : 3043778 12 [NO3]réelle - a2 . [NO3]mesurée + b2 [0040]0u encore en cas d'un capteur délivrant une mesure de tension électrique sur toute la gamme de concentration : (Vmesurée [N °Aréelle = a2 ' e C2 ) + b2 ou sur un intervalle réduit de concentration :[NO3] réelle = a2 ' Vmesurée + b2 avec a2, b2 et c2 constantes d'ajustement. 5 [0041]A noter que certains capteurs peuvent présenter une loi d'étalonnage de type polynomiale, il faut donc en tenir compte et corriger la loi de type exponentielle par la loi polynomiale adéquate. [0042] L'étape suivante du procédé de mesure en laboratoire consiste à établir un profil de distribution des nitrates (NO3) après un épandage de concentration connue. 10 L'objectif est d'observer la diffusion des nitrates dans les différentes couches du sol. En effet, la concentration en NO3 augmente avec la profondeur après l'épandage. De plus, le profil de distribution de concentration en NO3 en fonction de la concentration épandue peut permettre l'établissement de la relation entre la concentration en NO3 mesurée à un horizon et le reliquat azoté de l'épaisseur du sol considéré. Par ailleurs, 15 la cinétique d'infiltration des NO3 en fonction de la concentration épandue permettra d'améliorer le paramétrage d'un algorithme de calcul des stocks de nitrates dans un compartiment donné du sol. L'algorithme mis en place pour calculer les stocks de nitrates est le suivant : Evaluation du solde net à l'horizon Rhizosphèrique (HR) à 30 cm 20 Solde (NO3)R = A [NO3]R = [NO3] Rt° +At - [NO3]t0R où la rhizosphère est une région du sol directement formée et influencée par les racines : Evaluation du solde net à l'horizon 1 (Hi) à 50 cm Solde (NO3)1 = A [NO3] 1 = [NO3] lm +At - [NO3]t01 Evaluation du solde au-dessus de tout l'horizon 1 (Hi) de 0 à 50cm 25 Stocks (NO3)51 = Intrants (NO3),+ Reliquat (NO3) s1 - Solde (NO3)1 - Exportation (NO3) s,R tOAt t0 ps + ) [NO3]s,ep + - Stocks (NO3),1 = (1 - (Y1 a) [NO3]Fit° + ([NO3]1t° - [Nont°+At ) Evaluation des stocks uniquement au-dessus de l'horizon Rhizosphèrique (HR) de 0 à 30 cm Stocks (NO3),R = Intrants (NO3)5+ Reliquat (NO3) si:/ - Solde (NO3)R - Exportation (NO3) R 30 Stocks (NO3),R = (1 - pst() +At ) [Nonto,ep + - -R (ya) [NO3]Rt0 + ([NO3]Fit0 - [No3]Fit°+At ) Evaluation du stock uniquement juste en-dessous de l'horizon Rhizosphèrique (HR) de 30 à 50 cm Stocks (NO3)F41 = Reliquat (NO3) F41 + Solde (NO3)R - Solde (NO3)1 3043778 13 Stocks (NO3) F41= Y1 [NO3]Fit0 - ([NO3]Fit0 - [NO3]Fit° ([NO3]t tO ) ([No3]Rto+At [No3]t tO +At Pour évaluer la cinétique des intrants azotés, on établit un régime d'infiltration dans le sol en laboratoire en utilisant l'équation Kostiakov: i(t) = a3 - k - ta3-1 fo avec k, a3 et fo constantes d'ajustement 5 et on calcule le taux de perte des nitrates épandus en fonction du régime d'infiltration. Loi d'approximation linéaire du taux de perte nitrates en fonction de la vitesse d'infiltration est: lest°+°t(i(t)) = a4 - i(t) + b4 avec a4 et b4 constantes d'ajustement Ainsi l'équation de diminution des nitrates épandus à la surface du sol est donnée par 10 l'équation suivante : [No3 ]stO +At = pst0+At *[Nont0,ep Or l'équation d'infiltration des nitrates épandus dans sol est : Intrants = (1 - pst° +At ) * [Nonto,ep [0043] L'estimation des exportations d'azote par la culture est établie en fonction des données agronomique et des caractéristiques du sol. 15 [0044] L'algorithme d'estimation des flux hydriques et nitriques consiste à préciser la présence ou non de culture, et ensuite à établir les valeurs initiales des capteurs de Nitrates à tO. Pour cela, on effectue la lecture des valeurs mesurées (NO3, PH, T°) et on applique les lois de corrections si nécessaire.([No3]Rt° ; ([NO3],t0 ) Ensuite on rentre la valeur correspondant à la concentration de nitrates épandue et on détermine la 20 quantité de nitrate infiltrés dans le sol : Intrants = (1 - pstO +At ) * [NO3]st"P Puis on choisit la méthode de détermination des reliquats azotés soit en entrant des valeurs mesurées par méthode classique soit en évaluant les reliquats azotés à partir des mesures initiales des capteurs de NO3 : 25 Reliquat (NO3) sit .Y1* [NO3]Rt° ; Reliquat (NO3) s,R. YR* [NO3]Rt° ; Reliquat (NO3) Rit [NO3]Rt° On établit ensuite les valeurs des capteurs nitrates au temps d'évaluation à tO + At. Pour cela, on fait la lecture des valeurs mesurées (NO3, PH, T°) et on applique des lois de corrections si nécessaire : ([No3]Rt°; ([No3],t° ) Ensuite on calcule les soldes : A [NO3] x = [NO3] xt° +At - [NO3]tox 30 On mesure la quantité résiduelle d'azote épandu et on établit la relation à la quantité initialement épandue correspondante. [NO3]st°+°t- sto +.8.t [NO3]sto,ep Ensuite on détermine la quantité de nitrates infiltrés dans le sol au temps d'évaluation en rapport avec le temps d'épandage correspondant : Intrants = (1 - pst() +At ) * [NO3]st°'eP 3043778 14 On détermine ensuite la valeur correspondant à l'exportation à partir de valeurs de références établies en laboratoire ou par l'utilisation de valeurs ou de lois de références consignés dans la littérature scientifique. Exportations (NO3) = cr[NO3]Rt° On évalue le solde net de nitrate à chaque profondeur : à 30 cm dans le sol (R) : 5 Solde (NO3)R = A [NO3]R = [NO3] Rt° +At - [NO3]tOR et à 50 cm dans le sol (Hi) : Solde (NO3), = A [NO3], = [NO3] it° +At - [NO3]t0, On établit si la solution nitreuse est concentrée ou diluée à la profondeur considérée. Ou encore on établit s'il y a accumulation ou perte de nitrate à l'horizon considéré, en fonction de l'évolution du profil d'humidité du sol. 10 Ensuite on estime le stock de nitrate pour chaque compartiment entre la surface et l'horizon 1 (H 1): Stocks (NO3)s,i = (1 - [3st°±°t )[NO3]st"P +(Y1- o) [NO3]Rt0 + ([NO3]1t0 - [No3]it°+°t ) Entre la surface et l'horizon Rhizosphèrique (HR) : - - Stocks (NO3),R = (1 - sto+.8.t [NO3jsto,ep+ (YR - o) [NO3]Rt° + ([NO3]Rt0 - [No3]Rt° +At ) Entre l'horizon Rhizosphèrique (HR) et l'horizon 1 (Hi): 15 - Stocks (NO3) 141= Yl [NO3]Rt° ([NO3]Rt° - [NO3]Rt° ([NO3]1t° ) ([NO3]Rt°+ât - [No3]1t°+ât ) Et enfin, on établit les consignes d'épandage en rapport avec les résultats : - Période d'épandage : Stocks (NO3),R REVENDICATIONS1. Système d'évaluation in situ et en continu du potentiel cultural d'un sol agricole comprenant un dispositif (1) d'estimation des flux hydriques et nitriques comprenant un premier et un deuxième dispositif de contrôle-eau (2,2'), étant munis de capteurs destinés à mesurer la quantité de nitrate, la température, et le ph, un dispositif de contrôle-terre (3), muni de capteurs destinés à mesurer la température et l'humidité d'une terre, situés au moins partiellement à l'intérieur du sol, et un dispositif hygrométriqùe (9), muni d'un capteur hygrométrique de l'atmosphère destiné à mesurer l'humidité et la température de l'air, situé à la surface du sol, lesdits capteurs étant chacun reliés par câble à des cartes d'acquisition dédiées (6), le dispositif d'estimation (1) comprend en outre un module microcontrôleur (5) commandant lesdites cartes d'acquisition (6), et un module de communication (4), ledit module de communication (4) envoyant des résultats mesurés à un serveur (28), le dispositif d'estimation (1) caractérisé en ce que le premier dispositif de contrôle-eau (2), et le deuxième dispositif de contrôle-eau (2') sont placés respectivement à 30cm et à 50 cm de profondeurs et le dispositif de contrôle-terre (3), est placé à 50 cm de profondeur, en ce que le module microcontrôleur (5) effectue les demandes de mesure et communique les données brutes mesurées au serveur (28) au moyen du module de communication (4), et en ce que ledit module microcontrôleur (5) active le dispositif hygrométrique (9), suivant une fréquence régulière et réglable, afin de mesurer l'humidité de l'air et de déterminer la périodicité des demandes de mesures brutes des différents dispositifs de contrôles (2, 2', 3). 2. Système selon la revendications 1 caractérisé en ce que le module microcontrôleur (5) active le dispositif de contrôle terre (3), suivant une fréquence régulière et réglable, afin de mesurer l'humidité de la terre permettant d'identifier et de quantifier la présence d'eau en phase liquide dans le compartiment de sol concerné et d'activer les dispositifs de contrôle eau (2, 2') et de générer les demandes de mesures. 3. Système selon la revendication 1 dans lequel ledit premier dispositif de contrôle-eau (2) et ledit deuxième dispositif de contrôle eau (2') peuvent comprendre en outre un capteur de phosphate ou un capteur de potassium destinés à mesurer la quantité de phosphate ou de potassium de l'eau. 3043778 16 4. Système selon la revendication 1 dans lequel le serveur (28) comprend un logiciel (7) capable de traiter et d'analyser des données mesurées et de les mettre à disposition d'une application intemet (8), accessible à un utilisateur. 5. Système selon la revendication 4 caractérisé en ce que le logiciel de traitement 5 et d'analyse (7) est en outre apte à corriger les mesures effectuées par les capteurs à l'aide des équations validées en laboratoire. 6. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier dispositif de contrôle-eau (2) et le deuxième dispositif de. contrôle-eau (2') comprennent un réservoir (11) dans lequel sont situés les capteurs de mesure de nitrate, de ph, 10 et de température, et en ce qu'une partie inférieure (13) dudit réservoir (11) est poreuse afin que l'eau de la terre puisse entrer dans ledit réservoir (11) lorsqu'il est implanté dans le sol humide. 7. Système selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'application internet (8), à disposition de l'utilisateur, permet de configurer et de contrôler les différents 15 capteurs des dispositifs de contrôle eau, de contrôle terre et de mesure hygrométrique (2, 2', 3, 9), et permet, en outre, d'afficher les taux de nitrates d'une terre examinée aux différentes profondeurs. 8. Système selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'application Internet (8) est disponible sur un ordinateur, sur une tablette ou sur un téléphone portable 20 de l'utilisateur. 9. Système selon les revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que l'application Internet (8) est développée de sorte à mettre à disposition de l'utilisateur des préconisations agronomiques telles que la période adéquate d'épandage ou la quantité à épandre. 25 10. Système selon la revendication 1 dans lequel ledit premier dispositif de contrôle-eau (2), ledit deuxième dispositif de contrôle-eau (2') et le dispositif de contrôle-terre (3), sont interconnectés en mode WIFI, en mode RADIO, ou en mode filaire. 11. Procédé d'estimation des flux hydriques et nitriques mis en place dans le 30 dispositif (1) d'estimation des flux hydriques et nitriques définie selon les revendications 1 à 10 comprenant les étapes suivantes réalisées au laboratoire : 3043778 17 paramétrer et configurer des dispositifs de contrôle de nitrates d'une solution- et le dispositif de contrôle de la température d'une terre ; tester lesdits dispositifs de contrôle dans une solution à testée fabriquée au laboratoire et dans une terre reconstituée au laboratoire ; 5 corriger les mesures de taux de nitrate obtenue par lesdits dispositifs de contrôle de nitrate en utilisant des lois de corrections ; établir un facteur de distribution des nitrates (NO3) dans des compartiments superficiel du sol ; évaluer la cinétique des intrants azotés, ladite évaluation comprend les 10 étapes de : o établissement d'un régime d'infiltration de l'eau dans le sol ; o établissement des paramètres de la cinétique d'infiltration des nitrates (NO3) dans le sol ; - estimer des exportations d'azote par une culture ; 15 - établir te algorithme d'estimation des flux hydriques et nitriques ; le procédé comprend ensuite les étapes suivantes réalisées sur site : installer les dispositifs de contrôle (2, 2', 3, 9) ainsi configurés et paramétrés sur site dans le sol de sorte que lesdits dispositifs de contrôle-eau (2, 2') soient situés aux profondeurs de 30 cm et 50 cm 20 par rapport à la surface du sol, que le dispositif de contrôle-terre (3) soit situé à une profondeur de 50 cm de la surface du sol, et que le dispositif hygrométrique (9) soit positionné au dessus de la surface du sol; relier lesdits dispositifs de contrôle (2, 2', 3, 9) par câbles à des cartes 25 d'acquisition de données dédiées (6) ; commander et acquérir les données mesurées, par les dispositifs de mesure (2, 2', 3, 9), par le module microcontrôleur (5) via les cartes d'acquisition dédiées; envoyer à un serveur (28), à des intervalles de temps réglables, les 30 données mesurées, via le module de communication (4) ; exécuter sur le serveur (28) un logiciel de traitement et d'analyse (7) permettant de corriger les mesures brutes reçues et d'exécuter un algorithme d'estimation des flux nitriques et hydriques; 3043778 18 - mettre à disposition d'une application internet (8), les résultats corrigés des mesures obtenues et les résultats des analyses effectuées. 12. Procédé d'estimation des flux hydriques et nitrique selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'étape de paramétrage et de configuration des dispositifs de contrôles-eau (2, 2') comprend les étapes suivantes: gérer le niveau optimal du liquide dans le réservoir desdits dispositifs de contrôles-eau (2,2') afin de déduire le paramètres de pompage nécessaires au remplissage du réservoir entre son niveau minimum et son niveau maximum ; 10 définir un délai de réponse du capteur de nitrates (NO3) pour différentes concentration en nitrates (NO3) d'une solution testée ; étalonner le capteur de nitrate (NO3) et corriger les mesures par application d'une loi de correction déterminée au laboratoire afin d'établir la correspondance entre les valeurs mesurées par le capteur de nitrate (NO3) et les valeurs de concentration réelles en nitrate (NO3) de la solution testée ; définir l'effet de la température sur les mesures du capteur de nitrate (NO3) et corriger la lecture du capteur de nitrate (NO3) ; définir l'effet du PH sur les mesures du capteur de nitrate (NO3) et 20 corriger la lecture du capteur NO3 ; définir l'effet de compaction sur la concentration de lixiviat après une percolation sur 30 cm et 50 cm ; établir un profil de distribution de nitrate (NO3) après un épandage de concentration connue. 25 13. Procédé d'estimation des flux hydriques et nitriques selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'algorithme d'estimation et de consigne agronomiques consiste à préciser si il y a présence ou non de culture ; établir des valeurs initiales des capteurs de NO3 contenue dans les 30 dispositifs de contrôles-eau (2, 2') au temps tO ; entrer une valeur correspondante à la concentration de nitrates épandues et déterminer la quantité de nitrates infiltrés dans le sol ; choisir une méthode de détermination des reliquats azotés ; 3043 7 78 19 établir les valeurs des capteurs de nitrates au temps d'évaluation à t0+ At ; calculer les soldes de nitrates et mesurer la quantité résiduelle d'azote épandue et établir la relation à la quantité initialement 5 épandue correspondante ; déterminer la quantité de nitrate infiltré dans le sol au temps d'évaluation en rapport avec le temps d'épandage correspondant ; établir une valeur correspondant à l'exportation de l'azote ; évaluer un solde net de nitrate à chaque profondeur de 30 cm et de 10 50 cm ; - établir la concentration ou la dilution de la solution nitreuse à la profondeur considérée en fonction de l'évolution du profil d'humidité du sol ou de l'accumulation ou de la perte de nitrates à la profondeur considérée ; 15 estimer des stocks d'azote de chaque compartiment ; estimer des paramètres hygrométrique de l'air ; corriger et analyser les données acquises ; établir des consignes d'épandage en rapport avec les résultats. 14. Procédé d'estimation des flux hydriques et nitriques d'un sol agricole selon la 20 revendication 13 dans lequel l'estimation d'azote de chaque compartiment consiste à calculer un stock d'azote entre la surface du sol et un horizon1, nommé H1, où H1 est situé à 50 cm, ensuite entre la surface du sol et un horizon rhizospherique nommé HR, où l'horizon rhizosphérique est situé à 30cm, et enfin entre l'horizon rhizospèrique, HR ,et l'horizon1, H1. 25 15. Procédé d'estimation des flux hydriques et nitriques selon la revendication 13 dans lequel l'étape d'établissement des consignes d'épandage consiste à définir une période d'épandage en comparant le stock de NO3 entre la surface du sol et l'horizon rhizospherique, HR, avec une valeur seuil prédéterminée, en considérant les données hygrométriques; et à définir une quantité d'engrais à 30 épandre.