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Agronomie
Volume 21, Number 5, July-August 2001
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Page(s) | 471 - 481 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/agro:2001138 |
Agronomie 21 (2001) 471-481
Estimation of the vertical profile of the wheat crop water content with an electrostatic multipole. An experimental study
Jérôme Helberta, Paul Boissardb and Jean-Pierre Buisca Institut National de la Recherche Agronomique, Unité Environnement et Grandes Cultures, 78850 Thiverval Grignon, France
b Institut National de la Recherche Agronomique, Unité de Recherches Intégrées en Horticulture, route des Colles, Sophia-Antipolis, 06410 Biot, France
c CIMEL Électronique, 172 rue de Charonne, 75011 Paris, France
(Received 23 January 2001; accepted 21 April 2001)
Abstract
A new instrument, an electrostatic multipole, has been developed to assess in
situ and non-destructive estimations of water content of horizontal layers of crops
by dielectric measurements. A winter wheat crop was measured by using the multipole
during the last month before harvesting. Results show that it is possible to detect
the plant development stages, typically the end of the water plateau revealing the
grain maturity. The electrostatic multipole was also used to estimate the total water
content of the canopy aerial part. The average error on the water content is about
320 gm-2. Simultaneous estimations of spike and stem water contents can also be
achieved; the root mean square errors (RMSE) are about 120 g
m-2 and 230 g
m-2
respectively. However the accuracy of these estimations decreases as the plant
water content becomes spatially heterogeneous. On relatively homogeneous plots the
RMSE of the spike and stem water contents are respectively 100 g
m-2 and 195 g
m-2.
These values correspond to a relative error of about 15% which is very close to the
accuracy of the gravimetric technique considered as the reference method.
Résumé
Estimation in situ du profil vertical du contenu en eau d'une culture de blé à l'aide
d'un multipôle électrostatique. Étude expérimentale.
Un nouvel instrument de mesure,
un multipôle électrostatique, a été développé pour permettre l'estimation
in situ et non destructive du contenu en eau des strates horizontales d'un couvert
végétal grâce à la mesure de leur permittivité diélectrique. Une culture de blé d'hiver
a été suivie à l'aide de ce multipôle électrostatique pendant un mois jusqu'à la récolte.
Les résultats montrent qu'il est possible de détecter les stades de développement des
plantes, notamment la fin du palier hydrique révélatrice de la maturité des grains.
Le multipôle électrostatique a également été utilisé pour estimer le contenu en eau
des plantes. L'erreur moyenne commise sur le contenu en eau est de l'ordre de 320 gm-2.
Les contenus en eau des épis et des tiges de blé peuvent par ailleurs être estimés
simultanément avec une précision d'environ 120 g
m-2 pour les épis et 230 g
m-2 pour
les tiges. Cependant, cette précision est limitée en présence de fortes hétérogénéités
de contenu en eau. En évitant ces fortes hétérogénéités, les contenus en eau des épis
et des tiges peuvent être estimés avec une meilleure précision, respectivement de
l'ordre de 100 g
m-2 et de 195 g
m-2. Ces valeurs correspondent respectivement à des
précisions relatives de l'ordre de 15 % , précisions comparables à celle de la méthode
pondérale de référence.
Key words: water content / dielectric permittivity / non-destructive method / vegetation canopy / biomass
Mots clés : contenu en eau / permittivité diélectrique / méthode non-destructive / couvert végétal / biomasse
Correspondence and reprints: Jérôme Helbert
e-mail: Jerome.Helbert@noveltis.fr
Communicated by Thomas Schmugge (Beltsville, USA)
© INRA, EDP Sciences 2001