Amélioration de l’estimation des éléments nutritifs assimilables du sol par l’intégration du modèle WOFOST modifié et de séries chronologiques d’observations de la Terre
Citation
Cheng, Z., Meng, J., Shang, J., Liu, J., Qiao, Y., Qian, B., Jing, Q., Dong, T. (2019). Improving Soil Available Nutrient Estimation by Integrating Modified WOFOST Model and Time-Series Earth Observations. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, [online] 57(5), 2896-2908. http://dx.doi.org/10.1109/TGRS.2018.2878382
Résumé en langage clair
L’information sur les éléments nutritifs assimilables du sol aux stades clés de la croissance des cultures est essentielle à la production de cartes de prescription pour la mise en œuvre d’une fertilisation à taux variable. L’intégration de séries chronologiques de données de télédétection avec le modèle de culture modifié WOFOST (World Food Studies) constitue une approche utile pour obtenir de l’information sur les éléments nutritifs assimilables du sol au champ. Toutefois, l’exactitude de l’estimation était faible. Dans la présente étude, nous avons proposé trois étapes pour améliorer davantage l’exactitude de l’estimation des éléments nutritifs, soit une méthode d’assimilation rapide des éléments nutritifs, une étape d’optimisation pour améliorer l’estimation de la teneur en potassium et une itération pour améliorer la teneur en azote, en potassium et en phosphore. Cette procédure a permis d’améliorer l’estimation des éléments nutritifs du sol, ce qui pourrait être utile pour l’agriculture de précision.
Résumé
© 1980-2012, IEEE. L’information sur les éléments nutritifs assimilables du sol aux stades clés de la croissance des cultures est essentielle à la production de cartes de prescription pour la mise en œuvre d’une fertilisation à taux variable. Notre étude précédente a montré que l’intégration de séries chronologiques de données de télédétection avec le modèle de culture modifié WOFOST (World Food Studies) constitue une approche utile (méthode préliminaire fondée sur la télédétection et WOFOST) pour acquérir de l’information sur les éléments nutritifs assimilables du sol au champ. Toutefois, l’exactitude de l’estimation était faible pour l’application d'une fertilisation à taux variable. Dans le présent article, nous proposons trois étapes pour améliorer davantage l’exactitude de l’estimation des éléments nutritifs assimilables du sol. Dans un premier temps, nous avons utilisé la méthode de l’assimilation rapide des éléments nutritifs pour optimiser le processus de simulation de la croissance des plantes cultivées. Comparativement à la méthode du filtre de Kalman d’ensemble (EnKF), la méthode de l’assimilation rapide des éléments nutritifs a montré une performance améliorée dans l’estimation de la teneur du sol en azote (N), en phosphore (P) et en potassium (K) assimilables [EnKF : R2 = 0,48 (N), 0,37 ( P), 0,15 (K); assimilation rapide des éléments nutritifs : R2 = 0,59 (N), 0,46 (P) et 0,18 (K)]. L’estimation améliorée du K à la première étape était nettement inférieure à celle du N et du P; par conséquent, l’estimation de la teneur en K a été optimisée davantage à la deuxième étape et l’exactitude a été améliorée ( R2 = 0,27 ) en utilisant le N estimé comme variable d’entrée pour l’estimation du K. À la troisième étape, un algorithme d’itération basé sur les deux premières étapes a été mis en œuvre, et le résultat final R2 = 0,71 (N), 0,58 (P), 0,49 (K); erreur quadratique moyenne = 14,35 (N), 3,70 (P) et 14,87 (K). En général, l’approche optimisée permet de surmonter les limites de la méthode préliminaire fondée sur la télédétection et WOFOST et d’améliorer l’exactitude de l’estimation des éléments nutritifs assimilables du sol.