Optical sensing estimation of leaf nitrogen concentration in maize across a range of water-stress levels

Les techniques de détection optique permettent d’obtenir une estimation instantanée de la concentration d’azote dans les feuilles durant la saison de croissance des plantes cultivées. Les différences de teneur en eau des plantes peuvent toutefois empêcher de détecter des différences de concentration d’azote. Nous présentons ici un indice de végétation qui donne une mesure robuste des différences de concentration d’azote foliaire à diverses valeurs de teneurs en eau. Une étude a été réalisée en serre et en conditions contrôlées à Ottawa (Canada) sur du maïs (Zea mays L.) soumis à différents régimes hydriques et azotés. Le but de ces travaux était d’identifier les bandes spectrales, ou les indices déterminés dans ces bandes, tels que l’indice de végétation par différence normalisée (IVDN), qui permettent de détecter des variations de la concentration d’azote foliaire en réaction à différents stress hydriques et azotés. Le plan expérimental comprenait 3 doses d’azote et 3 régimes hydriques, suivant un dispositif factoriel. La teneur des feuilles en chlorophylle et leur réflectance spectrale (400-1075 nm) ont été mesurées sur les plus hautes feuilles entièrement développées aux stades de croissance V6, V9 et V12 (6e, 9e et 12e feuilles entièrement développées). Les concentrations d’azote de ces feuilles ont été déterminées par une méthode destructive. Une relation quantitative entre la concentration d’azote foliaire et l’indice chlorophyllien normalisé (normalisé en fonction de plantes adéquatement fertilisées et irriguées) a été mise en évidence. La concentration d’azote foliaire est également une fonction linéaire (R² = 0,9, P < 0,01) de l’indice de réflectance (IVDNI550,760) aux stades de croissance V9 et V12. L’indice chlorophyllien a augmenté avec l’apport d’azote nutritionnel, mais il a diminué avec le stress hydrique. La réflectance foliaire aux longueurs d’onde de 550 ± 5 nm et 760 ± 5 nm a permis de distinguer les plantes subissant un stress hydrique et un stress azoté des plantes à croissance normale ayant un apport suffisant d’eau et d’azote. Nos résultats laissent supposer que l’IVDN550,760 et l’indice chlorophyllien normalisé sont tous deux prometteurs pour l’évaluation, d’après les feuilles, de la concentration d’azote foliaire des plants de maïs normaux et des plants de maïs subissant un stress hydrique.