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Essai capteur  Connaître la qualité de la récolte avec le capteur NIR de Claas

Connaître la qualité de la récolte avec le capteur NIR de Claas
(©Claas)
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Que ce soit sur moissonneuse-batteuse, tonne à lisier ou ensileuse, la spectrométrie dans le proche infrarouge permet, en théorie, de déterminer presque tous les composants d’un produit, en continu et en temps réel. Cela dépend uniquement de la courbe d'étalonnage enregistrée. Claas a fait tester par la Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG) un capteur permettant de mesurer l'humidité de l'herbe au moment de la récolte.

Indépendamment du produit ensilé, la qualité ultérieure de l'ensilage résulte, dans une mesure non négligeable, de la teneur en humidité de la matière mise en silo. Cela s'avère particulièrement vrai pour l'herbe, les cultures trop sèches se laissant difficilement compacter de façon suffisante, avec pour effet une fermentation mal maîtrisée. Une récolte excessivement humide peut entraîner des fuites de jus de fermentation et des suintements, et donc des pertes de nutriments, le silo pouvant être lui-même affecté ou, dans le pire des cas, provoquer des écoulements en grande quantité dans l'environnement.

Le capteur NIR Claas prend place sur la goulotte de l'ensileuse et réalise 200 mesures par seconde.

Danger détecté, danger évité

Si la teneur en matière sèche du fourrage apporté au silo est connue, il est possible de réagir en équilibrant l'humidité lors du remplissage de ce dernier en répartissant de l'herbe plus ou moins sèche à sa surface ou en utilisant des additifs d'ensilage adaptés à la situation. La méthode standard officielle d'analyse de l'humidité en laboratoire consiste à déterminer la perte de poids après séchage à 105 °C en étuve pendant au moins 24 heures et jusqu'à ce que le poids de l'échantillon n'évolue plus. Lorsque les résultats sont enfin disponibles, il est trop tard pour réagir, la journée de travail est terminée, et le silo est peut-être même déjà couvert.

La DLG a testé le capteur sur cette ensileuse Claas Jaguar 860 lors d'un chantier d'ensilage d'herbe.

Le renfort de la spectrométrie

C'est là qu'intervient la spectrométrie dans le proche infrarouge, en anglais near-infrared abrégé « NIR ». Cette méthode de mesure a fait sa place dans l'agriculture après de nombreuses applications de laboratoire et de surveillance en continu de matières en vrac et de liquides dans l'industrie. Le principe de la spectrométrie se base sur la capacité d'une substance et/ou de ses liaisons chimiques à absorber un apport d'énergie – chaleur, lumière ou autres rayonnements d'ondes électromagnétiques – et à en réfléchir une partie. Toutefois, l'énergie ainsi introduite dans le système n'y reste pas en permanence, mais elle est généralement immédiatement réémise, c'est-à-dire restituée. L'absorption et l'émission s'effectuent dans une gamme de fréquences lumineuses spécifique à la substance. Il en résulte une altération mesurable entre la couleur de la lumière incidente et celle réfléchie ou réémise. Les instruments de mesure NIR évaluent les spectres lumineux dans la plage du proche infrarouge. La sélection de filtres appropriés et d'algorithmes mathématiques détermine les possibilités des paramètres contrôlés.

Le capteur NIR est capable de déterminer la composition des différents types de récoltes.

Capteur NIR Claas

Le capteur Claas présenté pour les tests était équipé du modèle d'étalonnage « Gras V4.1.1 » et du logiciel interne « 1.30.7 ». Selon le constructeur, le capteur NIR peut déterminer non seulement la teneur en matière sèche de l'herbe, mais aussi la matière grasse brute, les fibres brutes, les cendres brutes, les protéines et le sucre dans certaines limites. Le capteur est installé dans la goulotte d'éjection de l'ensileuse et transmet 200 lectures par seconde. Le système d'information de bord Cebis de l'ensileuse utilise ces données pour calculer chaque seconde la valeur moyenne. De plus, la teneur moyenne en matière sèche rapportée au champ peut être consultée via les informations du contrôleur de tâches.

Comparaison de la précision

Dans le présent essai, la précision de détermination du taux de matière sèche de l'herbe par le capteur doit faire l'objet d'une comparaison avec la méthode de référence officielle (par étuvage). À cette fin, les conditions de récolte ont d'abord été déterminées sur place au moyen d'essais préliminaires. Avec l'objectif de couvrir un éventail d'applications aussi large que possible, les essais ont été réalisés sur au moins deux types d'herbes, chacun ayant deux niveaux différents de teneur en matière sèche. Dix chargements de camion ont été récoltés dans chacune de ces quatre variantes de test, les données sur la teneur moyenne en matière sèche de chaque voyage ayant été consignées par le capteur NIR. En outre, il a été procédé au prélèvement d'un nombre adéquat d'échantillons de chaque voyage après déchargement au silo de manière à constituer un échantillon représentatif. Après homogénéisation, chacun a été divisé en cinq parties. Les valeurs moyennes de l'analyse en laboratoire selon la méthode d'étuvage ont ensuite été comparées aux données correspondantes du capteur NIR, et les écarts absolus entre les valeurs du capteur et celles de la référence ont été calculés.

Résultats et conclusion

Dans l'ensemble des 40 mesures (chargements de camion), les écarts entre la teneur de matière sèche relevée par le capteur et celle déterminée par le laboratoire étaient inférieurs à 3 %, voire à 2 % dans 35 de ces 40 valeurs. Aucune valeur fournie par le capteur NIR n'a dépassé la tolérance admissible de plus de 4 %. Sur l'ensemble des séries de mesures, les valeurs relevées par le capteur NIR Claas ont un coefficient de détermination élevé de R2 = 0,987 par rapport aux résultats de l'analyse de référence (voir graphique). En résumé, après un test réussi pour le maïs en 2013, le capteur NIR Claas répond désormais également aux exigences de la DLG pour l'herbe, c'est-à-dire qu'il fournit des valeurs de teneur en matière sèche de la culture en conditions réelles suffisamment précises et que ces valeurs sont comparables à celles déterminées à l'aide de la méthode de référence officielle.

Corrélation entre les valeurs fournies par le capteur et les mesures effectuées en laboratoire sur des échantillons prélevés au silo.

 

Le compte rendu complet de cet essai no 7020 de la DLG est disponible gratuitement en ligne à l'adresse suivante : www.dlg-test.com.

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