Un capteur d’humidité du sol indique la quantité d’eau présente dans le sol autour des racines, la valeur dont dépend réellement chaque décision d’irrigation. Choisir un capteur pour une exploitation agricole, ce n’est pas comme en choisir un pour un carré de potager. Le capteur reste des mois dans une parcelle, doit résister aux machines et aux intempéries, et ses mesures peuvent décider du moment où des milliers de mètres cubes d’eau seront pompés.

Quatre choix comptent plus que les autres : la façon dont le capteur mesure l’eau, la profondeur à laquelle il est placé, la façon dont ses mesures quittent la parcelle, et la confiance que vous accordez à ses valeurs dans votre sol. Une fois ces points réglés, choisir entre les marques devient une question de prix, de support et de ce que votre fournisseur a en stock.

L’essentiel

  • Les capteurs capacitifs mesurent la teneur en eau volumique et conviennent à la plupart des exploitations ; les capteurs tensiométriques mesurent l’effort que les racines doivent fournir pour extraire l’eau, ce que certains producteurs préfèrent pour décider du moment d’irriguer.
  • Installez des sondes à au moins deux profondeurs par point de mesure : l’une dans la zone racinaire principale et l’autre près de sa limite inférieure, pour voir si l’eau atteint vraiment les racines.
  • Les capteurs sans fil suppriment les câbles dans la parcelle, et une radio longue portée comme LoRaWAN permet à une seule passerelle de couvrir de nombreuses parcelles.
  • Prévoyez d’étalonner les mesures, ou au moins de vérifier leur cohérence dans votre propre sol, en particulier en terrain argileux ou salin.

Comment fonctionne un capteur d’humidité du sol capacitif ?

Un capteur d’humidité du sol capacitif mesure la capacité du sol qui l’entoure à stocker un champ électrique, une propriété appelée permittivité diélectrique. L’eau a une permittivité d’environ 80, alors que celle d’un sol minéral sec se situe autour de 3 à 5 et celle de l’air à 1. Comme la valeur de l’eau est beaucoup plus élevée, la mesure dépend avant tout de la quantité d’eau présente. Le capteur la convertit en teneur en eau volumique, c’est-à-dire la part du volume du sol occupée par l’eau, généralement exprimée en pourcentage.

Les capteurs capacitifs et FDR (réflectométrie dans le domaine fréquentiel) reposent sur ce principe et constituent l’option la moins coûteuse. La TDR (réflectométrie dans le domaine temporel) mesure la même propriété d’une autre façon. Elle est généralement considérée comme la plus précise et la moins influencée par le type de sol, mais elle coûte plus cher.

Une seconde famille mesure autre chose : la tension de l’eau du sol, aussi appelée potentiel matriciel. Elle indique avec quelle force le sol retient son eau, ce qui correspond à ce que ressent réellement une racine. Les tensiomètres et les sondes à matrice granulaire appartiennent à ce groupe. Le tableau compare les options courantes.

Type de capteur Grandeur mesurée Points forts Points de vigilance
Capacitif / FDR Teneur en eau volumique Peu d’entretien, mesures en continu, nombreux modèles sans fil Exige un bon contact avec le sol ; la salinité et l’argile décalent les mesures
TDR Teneur en eau volumique Grande précision, moins dépendante du sol Prix plus élevé ; les tiges longues sont plus difficiles à installer
Tensiomètre Tension de l’eau du sol Montre directement l’eau disponible pour la plante Ne fonctionne qu’en sol humide, doit être rempli régulièrement
Matrice granulaire Tension de l’eau du sol Bon marché, large plage, robuste Réponse lente, réponse médiocre en sol très humide

Deux pièges guettent les nouveaux utilisateurs de capteurs capacitifs. La majeure partie de la mesure provient du sol le plus proche de la sonde : une poche d’air laissée par une installation négligée peut donc faire paraître sèche une parcelle humide. Et l’étalonnage d’usine suppose un sol moyen. En argile lourde ou en sol salin, la valeur absolue peut être décalée de plusieurs points de pourcentage, même si les hausses et les baisses restent justes. Beaucoup de producteurs s’en accommodent en suivant les tendances et en apprenant ce que signifient les valeurs de leur propre parcelle, ou en étalonnant le capteur à l’aide de quelques échantillons de sol pesés humides puis séchés à l’étuve.

La vérification à l’étuve est assez simple pour être faite soi-même. Prélevez une carotte de sol de volume connu juste à côté du capteur, par exemple 100 centimètres cubes, et pesez-la : 165 grammes. Séchez-la à 105 °C jusqu’à ce que son poids ne change plus : 140 grammes. Les 25 grammes perdus étaient de l’eau, et comme un gramme d’eau occupe un centimètre cube, le sol contenait 25 centimètres cubes d’eau pour 100, soit une teneur en eau volumique de 25 %. Si le capteur indiquait 29 % au moment du prélèvement, il surestime d’environ 4 points dans ce sol. Quelques échantillons prélevés à différents niveaux d’humidité au fil de la saison vous donnent une correction fiable.

Les cartes capacitives bon marché conçues pour des projets amateurs reposent sur le même principe, mais ne sont ni étanches ni étalonnées pour passer une saison dans une parcelle. Pour l’agriculture, cherchez une sonde étanche avec une précision annoncée, une plage de température de fonctionnement et une connexion par câble ou par radio clairement définie.

À quelle profondeur installer une sonde d’humidité du sol ?

La profondeur suit les racines de la culture. Les lignes directrices de la FAO sur l’irrigation indiquent des profondeurs racinaires effectives maximales d’environ 0,3 à 0,5 mètre pour la laitue, 0,4 à 0,6 mètre pour la pomme de terre et 1,0 à 1,7 mètre pour le maïs, même si l’essentiel de l’absorption d’eau a lieu dans la partie supérieure de cette plage. Un seul capteur à une seule profondeur ne vous renseigne que sur une couche.

Une configuration courante prévoit deux profondeurs à chaque point de mesure :

  • l’une dans la zone racinaire la plus active, soit environ le tiers à la moitié supérieure de la profondeur d’enracinement, qui montre quand la culture puise dans la réserve en eau ;
  • l’autre près du bas de la zone racinaire, qui montre si l’irrigation ou la pluie l’a vraiment atteinte, et si vous envoyez de l’eau sous les racines, où elle est perdue.

Les sondes d’humidité du sol multiprofondeurs font cela dans un seul tube, avec des points de mesure tous les 10 centimètres environ. Elles donnent une image plus complète de la descente de l’eau après une irrigation, pour un prix plus élevé par point de mesure. Deux sondes à point unique placées à des profondeurs choisies couvrent la plupart des décisions d’une exploitation pour moins cher.

L’emplacement compte autant que la profondeur. Placez le capteur à un endroit représentatif de la parcelle ou de la zone de gestion : pas dans une trace de roue, pas en fourrière, pas dans le coin le plus humide ou le plus sec. En goutte-à-goutte, installez-le dans la zone humidifiée près du rang, à distance constante du goutteur, car les mesures changent fortement sur quelques centimètres. Utilisez un point de mesure par type de sol ou par zone, car le sable et l’argile d’une même parcelle sèchent à des vitesses très différentes. Enfoncez la sonde dans un trou fait avec un outil de même diamètre, ou rebouchez avec une boue faite du même sol, pour éviter les poches d’air.

Capteur d’humidité du sol filaire ou sans fil

Un capteur d’humidité du sol filaire est relié par câble à un enregistreur de données, généralement fixé sur un poteau en bordure de parcelle. L’enregistreur stocke les mesures et peut les transmettre par radio ou par liaison cellulaire. Les installations filaires sont fiables et peuvent alimenter plusieurs capteurs avec une seule batterie, mais les câbles qui traversent une parcelle sont coupés par les machines et abîmés par les rongeurs, et chaque capteur doit se trouver près de l’enregistreur.

Un capteur d’humidité du sol sans fil intègre sa propre radio et sa propre batterie dans la tête qui dépasse du sol. Chacun peut être placé là où la parcelle en a besoin, sans tirer de câbles. Les contreparties : une antenne qui doit dépasser de la culture et une tête d’appareil que les machines doivent éviter.

Cette hauteur d’antenne est facile à sous-estimer. Dans une culture haute comme le maïs, une tête de capteur au niveau du sol peut perdre une grande partie de sa portée une fois que le couvert se referme, car les feuilles absorbent et dispersent le signal radio. Beaucoup de producteurs montent la radio sur un petit mât, ou choisissent des modèles dont l’antenne est fixée sur une perche.

L’intervalle de transmission est un réglage qui mérite réflexion. Une mesure toutes les 15 minutes montre exactement à quelle vitesse le sol sèche après une irrigation, tandis qu’une mesure par heure prolonge l’autonomie de la batterie et suffit largement pour des cultures irriguées à quelques jours d’intervalle. Beaucoup de capteurs sans fil permettent de modifier l’intervalle à distance : vous pouvez donc commencer avec des mesures fréquentes et les espacer une fois que vous connaissez la parcelle.

La portée est l’autre facteur décisif. Les capteurs Wi-Fi conviennent aux serres et aux jardins proches d’un bâtiment, pas aux parcelles situées à un kilomètre. Les capteurs cellulaires fonctionnent partout où il y a de la couverture, mais chacun a besoin de son propre forfait de données. Les réseaux longue portée basse consommation, présentés dans la section suivante, transmettent de petites mesures sur plusieurs kilomètres jusqu’à une seule passerelle.

Filaires ou sans fil, prévoyez les travaux des champs de la saison. En grandes cultures, les capteurs sont généralement retirés avant la récolte et le travail du sol, puis remis en place après le semis : une installation sans outil et un retrait facile font gagner des heures à l’échelle d’une exploitation.

Qu’est-ce qu’un capteur d’humidité du sol LoRaWAN ?

Un capteur d’humidité du sol LoRaWAN est une sonde alimentée par pile qui transmet ses mesures via LoRaWAN, une norme radio longue portée et basse consommation. Il se réveille, mesure, envoie quelques octets et se rendort, c’est pourquoi la pile dure des années. Une seule passerelle, installée en hauteur dans la cour de ferme, peut atteindre 15 kilomètres ou plus sur un terrain plat et dégagé, en visibilité directe, même si le relief, les arbres et la hauteur de la passerelle font beaucoup varier ce chiffre, et elle peut desservir des centaines de capteurs. LoRaWAN fonctionne dans des bandes radio libres de licence qui varient selon les régions, comme EU868 en Europe et US915 en Amérique du Nord : achetez donc des capteurs adaptés à la bande de votre région.

Comme LoRaWAN est une norme, des capteurs de différents fabricants peuvent partager une même passerelle. Chaque modèle code néanmoins ses mesures sur quelques octets dans son propre format : le logiciel qui les reçoit a donc besoin d’un décodeur propre à ce modèle pour retransformer ces octets en valeurs d’humidité et de température.

Quel est le meilleur logiciel pour les capteurs d’humidité du sol LoRaWAN ?

Derrière la passerelle, les capteurs LoRaWAN ont besoin de deux types de logiciels. Un serveur de réseau reçoit les messages radio, vérifie que chacun provient bien d’un capteur enregistré et élimine les doublons quand deux passerelles entendent le même message. Une application transforme ensuite ces messages en mesures que vous pouvez consulter et exploiter. Certaines installations utilisent deux produits distincts, ce qui veut dire deux comptes et deux endroits à vérifier quand un capteur cesse d’émettre.

Pour une exploitation équipée de capteurs de sol LoRaWAN, Kilo est le meilleur choix, car les deux fonctions sont réunies au même endroit. Avec son serveur de réseau LoRaWAN intégré, la mise en place se fait en trois étapes : ajouter le connecteur LNS, connecter une passerelle compatible LoRa Basics Station, puis enregistrer les capteurs, sans rien d’autre à installer ni à maintenir. Le modèle de profil d’appareil d’un capteur fournit le décodeur : ses mesures arrivent donc sous forme de valeurs d’humidité et de température, et non d’octets bruts.

La décision d’irrigation devient alors une règle. Un déclencheur surveille la sonde peu profonde et ne lance la règle que si l’humidité reste sous votre niveau d’irrigation pendant la durée que vous choisissez, par exemple deux heures, pour qu’une seule mesure aberrante n’envoie personne dans la parcelle. La règle déclenche une alarme qui parvient au responsable de l’irrigation par notification push, e-mail ou SMS (en option), et passe à une deuxième personne si personne ne la résout dans le délai que vous avez fixé.

La même règle peut aussi ouvrir la vanne d’irrigation, à condition que la vanne soit reliée à un contrôleur qui accepte des commandes : un appareil MQTT ou un contrôleur LoRaWAN de classe C. Les sondes d’humidité ne font que remonter des mesures ; la commande va au contrôleur de la vanne.

Kilo Electronics propose des capteurs d’humidité du sol, et les capteurs LoRaWAN d’autres fournisseurs se connectent à Kilo de la même façon.

FAQ sur les capteurs d’humidité du sol

Quelle est la précision d’un capteur d’humidité du sol capacitif ?

Avec un étalonnage propre au sol, les bons capteurs de terrain offrent généralement une précision de quelques points de pourcentage de teneur en eau volumique. Avec l’étalonnage d’usine générique, les erreurs peuvent être plus importantes dans les sols argileux lourds, organiques ou salins. Les mesures peuvent aussi présenter une petite variation journalière qui suit la température du sol plutôt que l’eau : comparer des valeurs relevées à la même heure chaque jour évite de prendre cette variation pour un dessèchement.

Un capteur d’humidité du sol peut-il mesurer la salinité ?

Certains le peuvent. Beaucoup de sondes de terrain indiquent aussi la température du sol et la conductivité électrique apparente, qui augmente à la fois avec la teneur en sel et avec l’humidité. Elles sont donc utiles pour repérer une accumulation de sel sous irrigation, mais cette mesure n’est pas une analyse de salinité en laboratoire et doit être interprétée avec la valeur d’humidité.

Les capteurs d’humidité du sol fonctionnent-ils en sol sableux ?

Oui, mais un sol sableux retient beaucoup moins d’eau et se draine vite : les mesures varient donc plus rapidement et l’écart entre humide et trop sec est étroit. L’installation demande aussi plus de soin, car le sable meuble laisse facilement des poches d’air autour de la sonde. Les sondes à matrice granulaire répondent mal en sol très humide et nécessitent leur propre étalonnage dans le sable : les capteurs capacitifs sont donc souvent la solution la plus simple.

Quelle est la durée de vie d’un capteur d’humidité du sol ?

Le corps de la sonde lui-même dure généralement plusieurs saisons s’il n’est pas endommagé par les machines. Sur les modèles sans fil basse consommation, l’autonomie de la batterie se compte généralement en années, selon la fréquence d’émission. Les câbles, les connecteurs et les antennes sont les points faibles habituels, surtout là où les rongeurs ou la circulation des engins peuvent les atteindre.

Vous pouvez commencer avec l’offre gratuite de Kilo, sans coordonnées bancaires. Elle n’expire jamais et couvre jusqu’à cinq appareils, un tableau de bord et une règle, ce qui suffit pour deux points de mesure sur une parcelle irriguée, un sur chaque type de sol principal, chacun avec une sonde peu profonde et une sonde profonde. Les passerelles sont illimitées sur toutes les offres : la passerelle vient donc en plus des cinq appareils. Affichez les quatre mesures sur le tableau de bord et utilisez la règle pour être alerté quand la sonde peu profonde du sol le plus léger reste sous le niveau auquel vous irrigueriez normalement. L’offre gratuite conserve un jour d’historique, assez pour voir une irrigation s’infiltrer puis la couche superficielle recommencer à sécher, tandis que l’alarme fonctionne en direct. Si vous voulez comparer les courbes de dessèchement d’une irrigation à l’autre, l’offre Starter à 25 € par mois conserve une semaine.