Les big data pour analyser les différences de productivité d'une exploitation forestière mécanisée

Dans des situations d'exploitation forestière similaires, deux opérateurs d'abatteuses peuvent travailler de façons différentes, conduisant à des variations de productivité. Dans un article publié dans l'European Journal of Forest Research, une équipe finlandaise a cherché à en identifier les sources : environnementales, humaines ou paramétriques. Elle a caractérisé le milieu forestier dans lequel évoluaient les abatteuses, en traitant par machine learning les données d'inventaire (peuplements et sols), récemment harmonisées et accessibles librement. Les croisant avec les données massives recueillies par les machines, les auteurs ont ainsi dégagé des différences de productivité (consommation de carburant et volume récolté), à environnement égal. Si certains des paramètres sont dépendants de l'action de l'opérateur, comme la vitesse, d'autres sont liés aux paramétrages du système de pilotage. Ces travaux permettent d'identifier des enjeux à court terme de formation des opérateurs, mais sont aussi essentiels pour la mise au point d'abatteuses autonomes.

Source : European Journal of Forest Research

 

Les dernières innovations agricoles du secteur de l'élevage récompensées au concours Innov'Space 2020

L'édition 2020 du Salon international des productions animales (Space) s'est tenue, en ligne, du 15 au 18 septembre derniers. À cette occasion, le concours Innov'Space fêtait son 25e anniversaire, en reconnaissant les meilleures innovations en matière de produits, d'équipements ou de services de la filière. Parmi les 70 candidats, 26 ont été récompensés par un jury de professionnels.

La mention spéciale du jury a été attribuée à la machine SOC (« Sexage dans l’œuf de canard »), qui permet de distinguer la couleur de l’œil de l'embryon à travers la coquille. Utilisée sur une souche génétique de canards Mulards autosexables (différences de caractéristiques morphologiques chez les mâles et les femelles dès l'éclosion), elle donne la possibilité d'identifier leur sexe à partir de la couleur de leurs yeux dès la première phase embryonnaire. Cette innovation s'inscrit dans une meilleure prise en compte du bien-être animal par la filière foie gras en évitant l’éclosion de femelles Mulard non destinées à la commercialisation.

Les lauréats du concours Innov'Space 2020

Source : Salon international des productions animales

Source : Innov'Space

 

 

La FAO étudie l'adéquation de la blockchain aux secteurs de la pêche et de l'aquaculture

L'Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) a publié un rapport présentant les opportunités, les défis et quelques cas concrets de l'application de la technologie blockchain aux secteurs de la pêche et de l'aquaculture. Les auteurs rappellent que la traçabilité repose sur la capacité à identifier un produit tout au long de la chaîne de production, et qu'elle est un cadre nécessaire à la sécurité sanitaire de l'alimentation comme à l'éligibilité des produits à l'exportation. Ils soulignent ensuite que, à ce jour, il n'existe pas de système traçant complètement l'entrée dans la chaîne et l'ensemble des opérations subies par un produit, puis les transactions dont il est l'objet en sortie. La technologie blockchain offre de ce point de vue des perspectives intéressantes.

Elle présente plusieurs avantages. Reposant sur un réseau décentralisé, elle garantit la sûreté de l'information : celle-ci ne peut être modifiée que si la vaste majorité des acteurs du réseau sont d'accord, et elle est enregistrée à tous les niveaux de la blockchain. Cette technologie garantit aussi une transparence totale, toute opération sur le produit étant enregistrée. Ainsi, l'application de la blockchain aux secteurs de la pêche et de l'aquaculture permettrait d'enregistrer, pour un produit donné, toutes les informations, depuis le point de capture jusqu'au consommateur final. Elle serait donc un support de confiance dans les informations que les États pêcheurs (au sens de la nationalité des pavillons des navires) doivent fournir pour garantir la légalité de leurs prises. Cette confiance s'appliquerait aussi aux données de traçabilité justifiant de la sécurité sanitaire de la production, et permettant son accès à divers pays pour être transformée ou commercialisée. Enfin, la blockchain pourrait être un outil de lutte contre la fraude. Pour illustrer son application concrète, les auteurs donnent sept exemples d'utilisation concernant le thon, qui est à l'heure actuelle l'espèce faisant le plus l'objet de développements de cette technologie.

Les auteurs concluent que la blockchain permettrait, dans les secteurs étudiés, de gagner en efficience et en capacité à rendre des comptes, mais ils invitent à ne pas tout miser sur cet outil, qui n’est pas encore totalement opérationnel.

Transformation de la chaîne de traçabilité classique d'assurance-qualité en une blockchain

Source : FAO

Vincent Hébrail-Muet, Centre d'études et de prospective

Source : FAO

Où en est l'impression 3-D alimentaire ?

Un article d'A. Baiano (université de Foggia), paru dans Food Reviews International, fait le point sur le développement de l'impression 3-D alimentaire. Se basant sur un corpus d'environ 200 textes scientifiques et d'autant de dépôts de brevets, l'auteure balise les domaines d'application, les fronts de recherche et les enjeux de la diffusion de cette technologie.

Cet état des lieux ne révèle pas de rupture majeure récente dans la conception des imprimantes. La fabrication additive était déjà utilisée dans les années 1980 pour le prototypage industriel, mais il a fallu attendre deux décennies pour avoir une série de réalisations dans le domaine alimentaire, principalement par extrusion : matières sucrées (2006-2009), aliments faciles à avaler destinés aux personnes âgées (2012-2015), viande in vitro (bioprinting, 2013), ou encore chocolat (2014). À partir d'un dessin en deux dimensions, un bras robotique ajoute des matériaux couche sur couche, différents procédés d'extrusion, de pulvérisation et de frittage permettant d'aboutir à une construction solide en trois dimensions (voir à ce sujet un précédent billet sur ce blog).

Si les options fondamentales semblent stabilisées, l'article attire l'attention sur plusieurs défis : les matériaux riches en fibres, intéressants d'un point de vue nutritionnel, sont difficiles à employer car de nature à obstruer les buses ou à produire des bulles à l'intérieur de l'aliment et des craquelures, compromettant sa texture et sa stabilité. Les recherches en vue d'optimiser la formulation des ingrédients et les paramètres d'impression (taille de la buse, vitesse du moteur, etc.) utilisent principalement les œufs, le lait et leurs dérivés, mais aussi des gélatines animales.

Autre point peu étudié, les ingrédients et les aliments imprimés sont exposés à des contaminations microbiennes, voire, dans le cas des équipements d'entrée de gamme, à la migration de plastiques et de particules toxiques. Les garanties nécessaires ne peuvent être obtenues qu'en contrepartie d'un prix élevé. L'auteure rassemble ainsi des éléments sur les modèles commercialisés : si le prix de base est autour de 6 000 dollars, il peut monter bien plus haut, jusqu'à 65 000 pour l'unité BeeHex utilisée dans un vol de la NASA pour imprimer une pizza, et capable de débiter 500 cookies par heure.

Florent Bidaud, Centre d'études et de prospective

Source : Food Reviews International

Prioriser la lutte contre les maladies animales selon leurs impacts potentiels et risques d'introduction

Dans le but d'affecter au mieux les ressources disponibles pour la lutte contre les maladies animales, un article publié en avril 2020 dans Frontiers in Veterinary Science propose un outil permettant d’évaluer les probabilités d'introduction de 18 maladies sur un territoire donné et d'estimer leurs impacts potentiels. Centrée sur l'Écosse, l'étude utilise des données publiques (recensement agricole écossais et base européenne DISCONTOOLS), pour modéliser les populations bovines, ovines, équines, porcines et aviaires. Les caprins sont exclus car trop peu nombreux.

Selon le classement obtenu, l'influenza aviaire hautement pathogène, la fièvre aphteuse chez les bovins et la fièvre catarrhale chez les ovins présentent le niveau de criticité le plus élevé, en dépit de la baisse du risque d'introduction de l'influenza depuis 2017. Pour les auteurs, ces trois maladies devraient donc être surveillées en priorité.

Impact des maladies en Écosse (en pourcentage par rapport à la maladie de plus fort impact), en fonction du risque d'introduction (négligeable, très faible, faible, moyen et élevé), selon l'espèce considérée

Source : Frontiers in Veterinary Science

Lecture : les flèches décrivent l'évolution entre 2017 et 2019 du risque d'introduction des maladies. HPAI : influenza aviaire hautement pathogène ; FMD : fièvre aphteuse ; PPR : peste des petits ruminants ; BTV : fièvre catarrhale ; LSD : dermatose nodulaire contagieuse ; AHS : peste équine ; ASF : peste porcine africaine ; Sheep pox : clavelée ; B. abortus : brucellose ; CSF : peste porcine ; EBL : leucose bovine enzootique ; WNV : virus du Nil occidental ; Aujesky's : maladie d'Aujesky ; LPAI : influenza aviaire faiblement pathogène ; SVD : maladie vésiculeuse du porc ; PED : diarrhée épidémique porcine ; EIA : anémie infectieuse équine ; ND : maladie de Newcastle.

Source : Frontiers in Veterinary Science

Agriculture 4.0 et outils d'aide à la décision

Computers and Electronics in Agriculture publie une revue de littérature sur les outils d'aide à la décision (OAD) en agriculture et agroalimentaire. Réalisée par des chercheurs de l'Universidad Politécnica de Madrid, elle confronte les descriptions disponibles dans les documents techniques aux prérequis essentiels d'une « agriculture 4.0 », à savoir les gains de productivité, l'utilisation raisonnable des intrants et ressources (eau, phosphore et pesticides), l'adaptation au changement climatique et la limitation du gaspillage alimentaire.

L'article présente en premier lieu quelques exemples de suites d'outils disponibles dans le commerce. Ainsi, IBM et The Weather compagny proposent un service, la Watson Decision Platform, qui collecte et analyse des données hétérogènes : images des parcelles, conditions météorologiques, état des sols, suivi des équipements, programmation des traitements et même évolution des marchés. Ce type de solution intégrée dessine un futur possible pour l'agriculture de précision, mais reste encore largement à évaluer. Les auteurs retiennent donc 13 projets pour lesquels existe une documentation transparente (architecture et contraintes, inputs, modèles et algorithmes utilisés, outputs).

Quatre OAD concernent la planification des chantiers et notamment la circulation dans ou au-dessus des parcelles (drones) ; six autres les décisions liées à l'irrigation et l'adaptation au changement climatique ; enfin, trois sont tournés vers l'optimisation des chaînes logistiques, notamment pour les livraisons. Une cotation de chaque outil, de 1 à 3 étoiles, permet aux auteurs de lister les défis à relever en matière de conception, en établissant un score pour 8 aspects. La scalabilité (capacité à évoluer vers un nombre croissant de missions), l'interopérabilité avec d'autres systèmes, les dimensions liées à la prévision, obtiennent de bons scores. En revanche, d'autres points sont encore à améliorer. Ainsi, la prise en compte dynamique des aléas, la capacité à ajuster les plans en cas d'erreurs ou d'accidents, et même l'accessibilité et l'expérience utilisateur (ex. : interfaces graphiques), paraissent pour le moment négligées, de même que le calibrage à partir de dires d'experts et l'exploitation des séries de données passées.

Florent Bidaud, Centre d'études et de prospective

Source : Computers and Electronics in Agriculture

Les déjections provenant des élevages d'insectes aussi efficaces que les engrais minéraux

C'est ce qu'ont démontré des chercheurs français d'UniLaSalle en testant l'apport de déjections d'insectes, seules ou combinées avec un engrais minéral NPK, sur une culture d'orge. L'analyse de l'absorption des nutriments et des propriétés du sol révèle que les sous-produits des élevages d'insectes pourraient fournir une alternative satisfaisante aux engrais minéraux, particulièrement avec des mélanges à 50 %. Pour les auteurs, ces résultats sont intéressants dans la perspective éventuelle d'un développement important de tels élevages.

Source : Scientific Reports

Transposer les nanoporteurs du secteur médical à la production agricole : une revue de littérature

Une équipe de chercheurs américains a récemment publié, dans Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, un état des lieux des nanotechnologies transposables de la médecine à l'agriculture. Ils se sont penchés sur la fonction de transport de principes actifs, via les « nanoporteurs », dans le secteur de la production végétale. Ils proposent une analyse avantages-inconvénients de la transposition de différentes solutions employées en médecine. Au-delà des applications émergentes en matière de traitements phytosanitaires ou de fertilisation, les nanoporteurs pourraient être utilisés pour l'amélioration des plantes, comme alternative à l'utilisation de virus pour l'incorporation de séquences génétiques au sein des cellules.

Ces technologies présentent donc de nombreuses opportunités en agriculture. Elles nécessitent cependant de porter une attention particulière au comportement à long terme de ces molécules dans l'environnement.

Représentation schématique du mode d'action potentiel d'un nanoporteur dans le cadre d'un traitement systémique visant à stimuler la réaction immunitaire de la cellule végétale

Source : Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

Source : Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

Les technologies révolutionnaires de l'agriculture 4.0 : comment gérer la diversité et la responsabilité des différentes options de transition du système alimentaire ?

Un récent article de L. Klerkx (université de Wageningen) et D. Rose (université de Reading), publié dans Global Food Security, interroge les effets de la sur-représentation des solutions technologiques révolutionnaires dans l'agenda public et dans les décisions d'investissements. S'appuyant sur une importante revue de littérature sur les derniers développements de l'agriculture 4.0 (protéines de synthèse, édition génétique, robotique, nanotechnologies, blockchain, fermes verticales, etc.), les auteurs appellent à une meilleure explication des risques et des arbitrages liés à leurs impacts potentiels. Il en est de même pour l'articulation de ces innovations entre elles ou avec d'autres plus frugales. Ils proposent ainsi un cadre de gestion des trajectoires de transition, qui doit permettre une « gestion active » de la sélection des innovations (compétition, collaboration, co-opétition) et non une « gestion passive » arbitrée par les seules dynamiques de compétition marchande, sans délibération sur les objectifs collectifs souhaités ou souhaitables.

Source : Global Food Security

Prestation de yaourterie à domicile

À l’occasion du Salon international de l’agriculture, la start-up « Né d’une seule ferme » a été lancée officiellement. Afin de soutenir le développement d’activités de transformation sur les exploitations, elle propose aux éleveurs la location d’une yaourterie préfabriquée, d’une capacité de 50 000 litres de lait. Un partenariat avec Intermarché prévoit l'attribution de 60 % de la valeur TTC des produits aux producteurs, sachant qu’un QR code sur le yaourt fournira au consommateur des informations sur les pratiques d’élevage.

Sources : La France agricole, LSA

Les combinaisons de phages comme alternative aux pesticides

Une équipe internationale de chercheurs a démontré l'intérêt d'utiliser des combinaisons de phages pour lutter contre des bactéries attaquant des productions végétales. Les résultats de ces travaux, menés sur Ralstonia solanacearum, à l'origine du flétrissement bactérien des plans de tomates notamment, ont été publiés en décembre dans Nature Biotechnology. Si les propriétés des phages sont connues depuis le début du XXe siècle, ils ne font que récemment l'objet de travaux de recherche en santé humaine (alternative aux traitements antibiotiques), plus rarement en santé des végétaux (alternative aux pesticides). Dans les deux cas, le défi est d'éviter le développement de résistances.

Afin de réduire ce risque, les auteurs ont utilisé des combinaisons de souches de phages très proches génétiquement, qui ont ralenti et limité le développement des résistances des bactéries à ces virus. Les résultats, obtenus lors d'essais en plein champ et sous serre, ont également mis en évidence le bénéfice d'un traitement par phage au microbiome de la rhizosphère. En effet, en diminuant la charge bactérienne pathogène ciblée, les mécanismes d'auto-défense des plantes ont été renforcés : amélioration des conditions pour les bactéries favorables à la plante et renforcement de leur capacité à concurrencer les autres pathogènes. Ces travaux pourraient à terme déboucher sur des solutions commerciales.

Source : Nature Biotechnology

En l'absence de molybdène, le vanadium peut servir de catalyseur à la nitrogénase en zone boréale

C'est ce qu'ont découvert des chercheurs d'Amérique du Nord en s'intéressant à la fixation de l'azote de l'air par les forêts boréales, via les symbioses avec des couverts cryptogamiques (cyanolichens notamment). Le molybdène, indispensable à la fixation de l'azote par les végétaux, peut être remplacé par le vanadium. S'élargissent donc les connaissances de la nitrogénase en milieu fortement contraint et ces résultats devraient permettre de réévaluer les modèles biogéochimiques, en particulier sur le cycle de l'azote.

Source : PNAS

Impact métabolique de l'état solide ou liquide du sucre ingéré

La revue Molecular Metabolism a publié les résultats d'une étude conduite par une équipe universitaire chinoise sur le métabolisme du sucre (saccharose), selon qu'il est ingéré sous forme solide ou liquide. Des souris mâles (type C57BL6) ont reçu pendant 8 semaines des rations comportant du sucre sous forme solide (aliment standard en pellets pour rongeurs) et liquide (dans l’eau de boisson), à des pourcentages variables selon les lots. En fin d'expérience, différents paramètres physiologiques ont été contrôlés chez tous les animaux : poids corporel, masse grasse, teneur en glycogène et en graisse du foie, apports et dépenses énergétiques, tolérance au glucose et à l'insuline. Les résultats ont montré un impact significatif selon la forme d'administration du sucre. La consommation sous forme solide, même à des taux importants (jusqu'à 73 % des calories ingérées), n'a pas conduit à une surconsommation alimentaire ni à une adiposité élevée. En revanche, la même quantité sous forme liquide induisait une prise de poids (surtout de masse grasse). Ces données renforcent la connaissance du rôle de la consommation de sucre liquide dans la prise de poids corporel et les syndromes métaboliques associés.

Évolution de différentes constantes chez les souris, selon le type de ration : sucre solide uniquement, en quantité normale (courbes bleues) ou augmentées (courbes noires) ; mélange de sucre solide et liquide (eau sucrée uniquement, courbes rouges ; eau sucrée et eau non sucrée au choix, courbes vertes)

Source : Molecular Matabolism

Lecture : A : poids corporel ; B : masse grasse ; C : prise de nourriture ; D : prise de liquide sucré ; E : prise d'énergie par voie solide ; F : prise d'énergie par voie liquide ; G : prise de sucrose total ; H : prise d'énergie totale.

Source : Molecular Metabolism

Des nanoparticules d'hydroxyapatite à vocation agricole synthétisées par biomimétisme

Des chercheurs indiens ont mis au point et démontré l’innocuité, pour les bactéries du sol, d'une nouvelle voie biologique de production de nanoparticules d'hydroxyapatite. Utilisant des bactéries (Bacillus licheniformis) capables de solubiliser le phosphore contenu dans des biomatériaux, elle permet de produire des solutions phosphorées directement assimilables par les plantes, limitant les pertes dans le sol.

Source : Nature

Big data et indices des prix à la consommation

Publié le 17 septembre 2019 par l'Insee, le n°509 d'Économie et Statistique traite de l'utilisation possible des big data dans la construction des indices des prix à la consommation, complétant, sur la thématique « Big data et statistiques », une publication d'avril. S'appuyant sur les expériences des instituts de statistique français, suédois et néerlandais, les quatre articles s'intéressent aux apports des données massives (données de caisse et du Web) pour la production de ces indices. À titre d'exemple, l'un des articles présente une analyse des écarts spatiaux des niveaux de prix alimentaires entre régions et villes françaises, à partir de données de caisse transmises quotidiennement à l'Insee, en 2013, par une partie des enseignes de la grande distribution (représentant environ 30 % du chiffre d'affaires). Cette dispersion apparaît limitée, avec des prix plus élevés en région parisienne et en Corse, et peu évolutive dans le temps (résultats proches de ceux obtenus par des travaux conduits dans les années 1970 et 2000). Les données massives présentent des avantages par rapport aux relevés de prix : par exemple, accès à un ensemble de produits beaucoup plus large, avec un univers dynamique. En revanche, elles comportent différentes limites qui appellent leur combinaison avec des données classiques.

Source : Insee