Prévenir la mort des arbres grâce à une planification optimisée de l'irrigation

Les années 2015 à 2021 ont été les plus chaudes depuis le début des relevés météorologiques. En raison du changement climatique, les arbres souffrent d'une sécheresse croissante et meurent. La start-up Plantobelly a développé un capteur d' s compatible LoRaWAN qui mesure l'humidité du sol à proximité immédiate des arbres et met les données à disposition dans un service web. L'irrigation peut ainsi être planifiée de manière optimale et le dessèchement des arbres peut être évité.

Le capteur Plantobelly

La technologie des capteurs et LoRaWAN sauvent les arbres

Les arbres possèdent un tissu conducteur qui utilise la pression pour transporter l'eau du sol vers le haut de l'arbre afin d'alimenter les cellules en nutriments. Dans des conditions très sèches, l'arbre n'est plus en mesure de transporter suffisamment d'eau.

Selon des études menées par l'Institut Max Planck de biogéochimie, un arbre meurt si sa conductivité hydrique tombe en dessous de 40 %. Selon l'Institut bavarois pour la sylviculture et l'économie forestière, la capacité des arbres à se défendre contre les infestations de parasites est également directement liée à la disponibilité en eau. Sans eau en quantité suffisante, les arbres seront moins efficaces pour se défendre contre les parasites. Les épicéas, par exemple, produisent de la résine pour se protéger contre les infestations de coléoptères. Sans eau, aucune résine ne peut être produite pour repousser les coléoptères.

Grâce au capteur Plantobelly, l'humidité du sol est mesurée et transmise deux fois par jour via LoRaWAN. Le Plantobelly se compose d'un émetteur de 8 cm x 3 cm x 2,5 cm, équipé d'une antenne émettrice et relié à la boucle de mesure (sonde) par un câble de 60 cm. Le capteur est placé à une profondeur pouvant atteindre 60 cm près de la plante à surveiller et de ses racines, l'unité émettrice étant positionnée près de la surface du sol.

L'humidité du sol est mesurée à proximité immédiate de l'arbre. L'arbre « signale » à l'aide du capteur s'il est menacé de stress dû à la sécheresse : si l'humidité descend en dessous d'une certaine valeur seuil, un e-mail est envoyé à l'utilisateur du Plantobelly pour l'informer que l'arbre a besoin d'eau. Grâce à ces e-mails d'alerte et à la vue d'ensemble à long terme des mesures d'humidité et des données météorologiques dans le service web Plantobelly, l'irrigation est adaptée de manière optimale aux besoins de l'arbre. Les arbres et les espaces verts sont protégés du dessèchement et les arbres peuvent se défendre plus efficacement contre les parasites.

Surveillance des arbres Plantobelly dans les villes intelligentes

Les capteurs Plantobelly protègent les jeunes arbres dans les villes intelligentes

Selon l'Agence fédérale de l'environnement, les mois de printemps et d'été en Allemagne, qui sont particulièrement cruciaux pour la croissance des plantes, deviennent de plus en plus secs. Au printemps 2020, par exemple, il n'a plu que la moitié de la quantité habituelle. Lorsque les précipitations sont faibles, les plantes puisent dans les réserves d'eau du sol.

Après plusieurs années consécutives de sécheresse, la croissance est affectée, car les plantes ne peuvent pas absorber suffisamment d'eau du sol. Les jeunes arbres souffrent particulièrement de la sécheresse, car leurs racines ne sont pas encore complètement développées et ne peuvent pas atteindre les couches plus profondes du sol, riches en eau. Le Plantobelly a été développé pour assurer une irrigation optimale des plantes et les empêcher de se dessécher.

Les villes intelligentes peuvent particulièrement bénéficier de la solution Plantobelly, qui transmet des données à l'aide du LoRaWAN. Avec la numérisation croissante, de plus en plus de villes mettent en place l'infrastructure nécessaire à la mise en place de réseaux LoRaWAN à l'échelle de la ville, qui peuvent être utilisés, par exemple, pour le relevé des compteurs des égouts, la surveillance de l'air intérieur ou la transmission de données météorologiques.

Le Plantobelly peut être intégré à ces réseaux pour surveiller l'humidité du sol à proximité immédiate des arbres urbains et des arbres de rue. Le Plantobelly peut transmettre des données via LoRaWAN sur des portées radio allant d'un à plusieurs kilomètres.

L'Agence fédérale de l'environnement souligne les nombreux avantages offerts par les arbres urbains. Ceux-ci comprennent la régulation du microclimat dans la ville, la fourniture d'ombre, la filtration des émissions dans l'air et le sol, l'embellissement du paysage urbain et la fourniture d'un habitat pour les oiseaux et les insectes. Cependant, les jeunes arbres dans les villes ont particulièrement moins de possibilités d'absorber l'humidité en raison de l'environnement des trottoirs et du revêtement des rues. Ils sont également exposés à un stress supplémentaire dû aux polluants et au sel de déneigement.

Grâce aux données fournies par le Plantobelly, les jeunes arbres peuvent être arrosés et entretenus de manière optimale. La batterie intégrée permet au Plantobelly de fonctionner jusqu'à dix ans. La phase de croissance des jeunes arbres, qui dure entre trois et six ans, peut être supportée sans remplacer le Plantobelly ni changer la batterie.

Entretien avec Bastian Klemke

« Nous laissons les arbres parler. »

Les années 2015 à 2021 ont été les plus chaudes depuis le début des relevés météorologiques, et les arbres souffrent de l'augmentation de la sécheresse. Bastian Klemke explique le rôle du Plantobelly dans la planification de l'irrigation et dans la protection des arbres contre le dessèchement.

Interview

1. À quels utilisateurs et domaines d'application le Plantobelly est-il destiné ?

Le Plantobelly s'adresse principalement aux villes intelligentes. Les étés sont de plus en plus secs et chauds. Les jeunes arbres, en particulier, souffrent du stress causé par la sécheresse et finissent par mourir. À proximité des routes et des trottoirs, il y a très peu de possibilités d'absorber l'humidité. Les plantes doivent être entretenues et arrosées. Nous nous concentrons clairement sur la surveillance de cet aspect.

2. Pourquoi avez-vous choisi la transmission de données LoRaWAN pour Plantobelly ?

De nombreuses villes utilisent LoRaWAN et continuent à le développer. Cela nous offre également une plateforme pour utiliser Plantobelly dans ces villes. La norme sans fil elle-même offre un grand nombre d'avantages. Nous pouvons garantir une longue durée de vie des batteries et une transmission fiable des paquets de données, et atteindre des portées très longues.

3. Pouvez-vous décrire le processus d'installation d'un Plantobelly ?

Plantobelly se compose d'une boucle de mesure et d'un boîtier de capteur, qui sont reliés par un câble. La boucle de mesure de Plantobelly est installée à la profondeur des racines de l'arbre à mesurer. Celle-ci peut varier entre 20 et 60 cm, selon l'endroit où l'arbre forme ses racines ou son âge. C'est là que la boucle de mesure est insérée dans le sol.

Afin de garantir la transmission des fréquences radio, le boîtier du capteur est placé à trois à cinq centimètres sous la surface du sol. Cela permet d'assurer la transmission des données via LoRaWAN et de protéger le boîtier du capteur contre le vol et le vandalisme. Le capteur est calibré automatiquement et envoie un signal toutes les douze heures.

4. Quelles sont les données mises à la disposition des utilisateurs de Plantobelly ?

Dans le service web Plantobelly, les utilisateurs peuvent voir l'affichage de l'humidité aux différents emplacements, ainsi que les données météorologiques basées sur l'emplacement. Le client spécifie la zone postale dans laquelle Plantobelly est installé, et nous dessinons les données météorologiques en fonction de ce code postal. Le programme d'irrigation peut être adapté efficacement aux besoins des arbres et aux conditions météorologiques.

5. Mot-clé « durabilité » : que devient Plantobelly à la fin de sa durée de vie ?

Nous n'avons pas encore d'expérience sur la manière dont Plantobelly peut être désinstallé après dix ans dans le sol, car nous ne l'avons pas encore installé pendant dix ans. Ce que nous avons clairement pris en compte, c'est que la boucle de mesure, qui est installée beaucoup plus profondément que le boîtier du capteur, ne contient aucun composant électronique à l'exception des pistes conductrices. Si celle-ci est enroulée autour du système racinaire, elle peut être déconnectée. Les composants critiques tels que la batterie et le circuit imprimé sont installés dans le boîtier du capteur, qui est beaucoup plus proche de la surface et peut être facilement retiré du sol.

Pour des raisons de durabilité, nous avons décidé de proposer les Plantobellys à la location. Par exemple : une ville utilise le Plantobelly pendant la phase de croissance d'un arbre, qui dure entre trois et six ans. Lorsque le Plantobelly n'est plus nécessaire, nous voulons nous assurer que la batterie n'est pas laissée sur l'arbre. Si elle venait à se détériorer, elle causerait plus de dommages à l'environnement qu'elle n'aiderait l'arbre à pousser. Grâce au concept de location, nous pouvons récupérer le Plantobelly, le recycler avec un nouveau micrologiciel et une nouvelle batterie ou, si nécessaire, le mettre au rebut.

6. Quels sont les objectifs que Plantobelly s'est fixés pour l'avenir ?

Chaque ville plante entre 180 et 250 nouveaux arbres par an, qui doivent également être entretenus. Tous les arbres n'ont pas besoin d'être surveillés avec un Plantobelly, mais si nous pouvions équiper entre 1 et 10 % des jeunes arbres avec des Plantobellys, ce serait un excellent objectif. Nous constatons une demande énorme pour la surveillance de l'humidité du sol dans des pays tels que la Grèce, le Portugal et l'Espagne.

Lors de nos tests, nous avons également essayé d'enregistrer d'autres valeurs telles que le pH, la lumière et la température, qui ont également été demandées par les utilisateurs. Pour l'instant, chez Plantobelly, nous nous concentrons exclusivement sur la mesure de l'humidité. On peut parler beaucoup des substrats, des engrais et autres, mais le plus important reste l'eau. Chez Plantobelly, nous considérons qu'il est de notre devoir d'ouvrir des perspectives sur le sol et de protéger les arbres du stress hydrique et de la mort.