Mesurer la richesse des betteraves avec un spectromètre miniature

La spectrométrie proche infrarouge est une découverte récente à fort potentiel dans les secteurs de l’agriculture et l’agroalimentaire notamment pour ses caractères non destructif, rapide et peu coûteux. L’ITB, en collaboration avec l’INRAE, a mis en relation le spectre mesuré et la teneur en sucre de la betterave entière. Celle-ci étant une des composantes clés du rendement, disposer d’un outil pour prédire directement la richesse des betteraves au champ pourrait constituer un levier de compétitivité, tant pour l’agriculteur que l’industriel.

Résultats obtenus après trois ans d’essais

Depuis 2017, l’ITB réalise des prélèvements de betteraves à différentes dates et sur plusieurs variétés afin de disposer d’une large gamme de variations. Pour chaque betterave, une mesure est réalisée avec le spectromètre au niveau du collet, et la richesse de référence est mesurée au laboratoire. En 2019, l’ITB a alimenté sa base de données d’environ 600 mesures supplémentaires et a ainsi obtenu plus de 2 500 spectres bruts au total (figure 1A). Une méthode a également été mise au point pour nettoyer et normaliser les spectres afin de les comparer : prétraitement (figure 1B) et suppression des spectres aberrants (figure 1C).

La base de données ainsi créée est séparée entre un jeu de données de calibration et un jeu de données de validation. Un modèle PLS (Partial Least Squares) permettant de relier le spectre à la richesse est paramétré à partir des données de calibration. Les résultats de prédiction des richesses de 2019 montrent une précision de plus ou moins 0,88 points de richesse pour une mesure réalisée sur une seule betterave. L’intégration d’une partie des données de 2019 dans la calibration a été nécessaire pour améliorer la qualité prédictive du modèle (figure 2).

Perspectives

Ces résultats, à l’échelle d’une betterave, sont améliorés lorsque l’on augmente le nombre de betteraves mesurées. Ainsi, pour 20 betteraves, la précision sur la richesse à l’échelle de l’échantillon passe à plus ou moins 0,2 %. Cela correspond à une différence significative de richesse entre deux variétés comparées sur un même site. L’ITB peut donc déjà envisager d’utiliser cet outil pour comparer les variétés dans leur dynamique d’accumulation du sucre au cours du temps.

Il a également été montré qu’il est important d’enrichir le modèle de calibration avec des betteraves de l’année en cours. Cette précaution sera prise jusqu’à accumuler suffisamment d’années pour disposer d’un modèle robuste, capable de prendre en compte toutes les variabilités interannuelles.

Ce travail a bénéficié d’une aide de l’État gérée par l’Agence nationale de la recherche au titre du programme Investissements d’avenir portant la référence ANR-11-BTBR-0007.

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