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L’interprétation des mesures de terrain pour piloter l’irrigation

illustration watermarck

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L'importance de raisonner à partir d'analyses d'évolutions et non des seules valeurs absolues lorsque l'on utilise des capteurs pour le pilotage de l'irrigation

L'irrigation « traditionnelle », depuis les tout premiers temps de l'agriculture irriguée, était principalement gravitaire. Il s'agissait de faire circuler l'eau dans les cultures, sans que l'on  connaisse précisément les volumes attribués à chaque parcelle : faire passer l'eau sur une parcelle pendant un certain temps, puis les champs suivants étaient à leur tour irrigués.

Dès l'apparition d'une irrigation plus mécanisée, aspersion, et plus tard goutte-à-goutte, avec la création de réservoirs et de réseaux fermés, il a fallu rationaliser ces apports d'eau, notamment dans un but prévisionnel : combien faut-il apporter d'eau en évitant qu'elle soit « gaspillée », comment dimensionner les installations ? On a alors considéré le sol comme un réservoir qui se vidait lorsque la culture consommait l'eau qu'il contenait, et qui se remplissait sous l'action de la pluie ou des arrosages. Ceux-ci venaient « remplir le réservoir sol » quand celui-ci atteignait un niveau au delà duquel les plantes auraient eu plus de difficultés à s'alimenter, et où, par conséquent, il risquait d'y avoir une baisse de production (ou d'esthétique, si l’on considère les espaces verts, par exemple).

Or, on a voulu utiliser également ce mode de calcul prévisionnel, le « bilan hydrique » pour gérer en temps réel sur le terrain la conduite de l'irrigation. Mais les notions qui permettent le calcul de ce bilan hydrique, le réservoir sol (« réserve facilement utilisable », avec la notion de « zone racinaire »...), la pluie « efficace », l'irrigation « efficace », l'évapotranspiration « réelle » ou « maximale », ou même « optimale » (basées sur le calcul de l'évapotranspiration « de référence » nommée par habitude ancienne « poten­tielle »), sont des notions d'une grande imprécision et d'une grande variabilité, dans le temps et dans l'espace. Nous ne reviendrons pas sur ces aspects, il faudrait plusieurs articles pour expliciter ces difficultés  – il existe par exemple une brochure entière de la FAO sur la seule notion d'efficacité de la pluie... Par ailleurs, le sol ne fonctionne pas uniquement comme un réservoir : il est en fait une zone de passage de l'eau, où elle peut circuler soit vers le bas – par exemple pour venir remplir les nappes phréatiques –, soit vers le haut – on parle alors de remontées capillaires –, soit même parfois latéralement – cas de l'irrigation goutte-à-goutte, ou en cas de zones imperméables, etc. Or, ces circulations sont quasiment impossibles à estimer dans les conditions du terrain, car les paramètres nécessaires à leur calcul sont difficiles à évaluer, déjà sur les parcelles d'expérimentations agronomiques de caractéristiques bien définies et connues, a fortiori encore plus dans les conditions si diverses de la pratique agricole.

C'est pourquoi, à partir de la fin des années 70 principalement, on a voulu développer, pour affiner le pilotage en temps réel, des méthodes basées sur l'utilisation de mesu­res de terrain : état hydrique du sol, état hydrique de la culture.

Il s'agissait de remplacer (ou compléter) de façon intégrative par des mesures des estimations basées sur des variables et paramètres insuffisamment fiables ou évaluables, même si elles avaient été utiles et nécessaires dans un but prévisionnel.

Cependant, il faut bien avoir en tête qu'une mesure ou une série de mesures ne peut être vraiment utile pour la prise de décision que si des stratégies d'utilisation de ces mesures ont été développées et vérifiées. De nombreuses équipes ont travaillé sur ces stratégies : IRSTEA (CTGREF, CEMAGREF), SCP, ARVALIS (ITCF)… L'objet du présent article est de revenir sur quelques éléments de base de ces stratégies et sur l'intérêt de leur prise en compte lorsque l'on développe l'utilisation des capteurs pour le pilotage de l'irrigation, notamment avec les moyens disponibles actuellement, automatisation, partage de l'information à distance, Internet…

Nous nous baserons ici principalement sur l'utilisation de capteurs d'état hydrique du sol et, parmi ceux-ci, de capteurs tensiométriques. Nous expliquerons dans un premier temps pourquoi ils ont notre préférence, sans toutefois fermer la porte aux autres types de capteurs qui peuvent avoir leur intérêt également (coût, facilité de mesure, etc.). Comme dit plus haut, on peut adapter certains principes fondamentaux et considérations à des contextes et types de mesures très différents.

L'intéret de l'analyse de l'évolution des mesures tensiometriques pour le piIotage de l'irrigation,plutot que les seules valeurs absolues

Il s'agit du premier « principe » que nous voulons évoquer. Il s'agit de s'attacher principalement et dans un premier temps à la pente de la courbe des mesures en fonction du temps, et non aux valeurs absolues des mesures (sans toutefois les oublier complètement !). Ce « principe » repose sur des critères universels ou plus spécifiques.

Critères « universels »

• La variabilité de conditions de terrain, à l'intérieur souvent d'une même parcelle agricole, ainsi que certaines stratégies développées (cf. bibliographie) demandent d'utiliser un certain nombre de capteurs pour pouvoir utiliser ces stratégies. Il ne s'agira donc pas, en général, d'utiliserles capteurs souvent très coûteux qui servent en expérimentations scientifiques, mais des capteurs dont le coût est plus raisonnable et dont la précision n'est pas aussi fine. Travailler en évolution et non en valeur de seuil, peut permettre de se suffire plus facilement de la précision des valeurs obtenues avec ces capteurs de coût modéré.

• Dans le même ordre d'idée, travailler en évolution, donc non sur des mesures individuelles, mais sur des séries de mesures, assure plus de fiabilité aux valeurs observées.

• Par ailleurs, travailler en évolution peut atténuer la variabilité spatiale du phénomène étudié : on constate que les mesures en valeurs absolues peuvent être extrêmement variables, compte tenu de la variabilité du terrain, mais que les sens d'évolution –­ augmentation ou diminution des mesures au cours du temps, changement d'intensité de ces phénomènes – sont souvent plus homogènes.

• Enfin d'un point de vue pratique, travailler sur les courbes d'évolution des mesures en fonction du temps peut permettre d'anticiper ; la pente de la courbe donne des indications sur le délai qui reste pour devoir absolument réagir : rapidement, ou bien au contraire l'agriculteur ou le gestionnaire (espaces verts) a encore du temps pour s'organiser (organisation du travail, des tours d'eau, etc.).

Critères plus spécifiques liés à des observations réalisées sur le terrain

• Une même valeur absolue n'a pas la même signification à différentes périodes de l'année. Ainsi a-t-on constaté qu'au mois d'août (prairie) lorsque la valeur de tension dans le sol était de l'ordre de 20 kPa, il fallait 2 jours pour que la nécessité d'irriguer soit pressante. À ce moment là, la pente de la courbe de dessèchement du sol (augmentation de tension) était très forte, et laissait présager que deux jours plus tard ce serait trop tard… En septembre, au contraire, la pente de dessèchement est beaucoup plus faible, et pour la même valeur absolue mesurée, on peut attendre plus de jours avant que la nécessité d'irriguer ne s'impose (cf. graphiques).

• Une autre période critique pour l'irrigation est son démarrage en début de saison. En arboriculture, cerisier avec arrosage au goutte-à-goutte, on a pu constater que l'évolution des mesures tensiométriques dans les zones qui seront en période d'irrigation sous influence des goutteurs (voir dans la bibliographie les stratégies préconisées pour l'irrigation goutte-à-goutte), reste longtemps très faible. Cela signifie que ce que les racines prélèvent est compensé par la contribution naturelle du sol. Mais cette zone, du fait de l'irrigation réalisée depuis plusieurs années, est très riche en racines. À un moment donné, la pente de ces courbes s'accélère rapidement. Il est alors temps de démarrer l'irrigation, même à très petites doses (les mesures permettent de s'ajuster), pas forcément au moment où l'arboriculteur aurait pensé naturellement qu'il est déjà nécessaire d'arroser. On préserve ainsi le bon fonctionnement racinaire dans les zones sous influence des goutteurs.

Conclusion et perspectives

En résumé, on peut dire que, par rapport à un simple bilan hydrique, qui reste utile dans un premier temps pour le dimensionnement des installations, les capteurs sont d'une grande utilité pour améliorer la conduite et le contrôle en temps réel de l'irrigation, que ce soit en agriculture ou en gestion d'espaces verts.

Mais qu'aucun capteur n'est vraiment utilisable correctement dans cet objectif sans une stratégie de mise en œuvre et une stratégie d'interprétation des mesures.

Nous avons tenté de rappeler ici quelques principes à la base des stratégies d'utilisation des capteurs pour le pilotage de l'irrigation développées dans les quarante dernières années. Actuellement les progrès technologiques en électroni­que, informatique, Internet et communication, notamment depuis une quinzaine d'années, apportent d'importantes améliorations et facilités dans le recueil et la gestion des données, et jusqu'à la réalisation d'automates. Cependant les quel­ques axes de réflexion que nous avons abordés sur la mise en œuvre de ces capteurs et le traitement de l'information qu'ils permettent d'obtenir, en vue de leur utilisation pour le pilotage de l'irrigation gardent toute leur importance.

La bibliographie ci-après permettra à ceux qui le souhaitent de retrouver quelques exemples cités et d'approfondir les notions et les stratégies de pilotage évoquées dans cet article.

Article original de Madame Carole Isbérie sur irrigazette.com

S'equiper en la mesure

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Multiparamètre compact pH/EC/TDS/°C

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l est léger, compact et étanche, idéal pour les contrôles de routine sur le terrain. Équipes d’un écran 2 niveaux, HI 991300 affiche simultanément le pH ou la conductivité (ou les TDS) et la température. Fourni avec une sonde multiparamètre solide et d’une excellente résistance aux milieux agressifs, il permet à l’utilisateur de mesurer successivement chaque paramètre, sans les désagréments d’un étalonnage entre-deux ou un remplacement de sonde.

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Testeur Digital EC/°C pour sol avec sonde de pénétration

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Spécialement conçu pour mesurer directement dans les sols, substrats ou pains de laine minérale, HI98331 permet de contrôler en toute simplicité la conductivité et la température. Grâce au capteur de température intégré les mesures sont automatiquement corrigées en température.
L'instrument HI 98331 est très simple d'utilisation. Le passage d'un paramètre à l'autre s'effectue par simple pression d'une touche. Il dispose d'un grand écran avec guide contextuel des fonctions essentielles de l'instrument pour une utilisation fluide et exempte d'erreur

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Boîtier de relevé digital Watermark

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Le boîtier digital Watermark® permet la lecture manuelle des sondes tensiométriques Watermark®. Le boîtier convertit la valeur électrique de la résistance de la sonde en une valeur de tension calibrée en fonction de la température et exprimée dans une plage de 0 à 200 centibars. Le boîtier digital Watermark® est un produit d’Irrometer Compagny Inc.

 

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Kit de Nettoyage et d'entretien d'appareil de test du Ph et de Ec

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Tous les pH mètres et Ec mètres ont besoin d'être nettoyé et étalonnés périodiquement. Pour savoir à quelle fréquence étalonner votre pH-mètre, veuillez communiquer avec notre support technique. Comme tous les appareils de mesure ils possèdent des caractéristiques différentes, (étalonnage automatique ou manuel, reconnaissance automatique du tampon, etc.) la meilleure façon d'étalonner votre appareil est expliquée dans le manuel d'instructions.

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Testeur EC/TDS/°C étanche

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Logé dans un boîtier monobloc compact et parfaitement étanche (norme IP 67), il ne craint ni contraintes climatiques, ni environnements difficiles (fortes poussières, humidité...).
allie performance et confort d’utilisation. Pourvu de nombreuses fonctionnalités telles qu’un boîtier 100 % étanche, un facteur TDS et un coefficient de température EC ajustables, il garantt des mesures rapides et sûres sur site comme en laboratoire. Polyvalent, d’un rapport qualité/prix hors pair, il s’adapte à toute application, tout budget, tout lieu et tout environnement.

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Tensiomètre à lecture directe LT30 30cm

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Tensiomètre à lecture directe LT15 15cm pour la mesure du potentiel hydrique (ou charge hydraulique) dans les sols, Tensiomètre à lecture directe (manomètre) est devenu l'outil de terrain pratique et tout à fait indispensable aux secteurs agronomiques & agricoles.

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Instrument de mesure Nitracheck 404

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NITRACHEK 404 permet une lecture simple et rapide des Nitrates par lecture électronique de bandelettes Nitrates spécifiques avec correction.

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Solution de Nettoyage pour électrodes huiles et graisses

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Les solutions HANNA Instruments sont fabriquées à partir de formules précises et sont ajustées par rapport à un standard NIST. Le numéro de lot, la date d'expiration et la table du pH en fonction de la température figurent sur chaque bouteille.
La durée de vie et la précision d'une électrode de pH, EC, TDS ou ORP sont directement liées à leur condition d'utilisation et à leur entretien.
Ainsi, il est fortement recommandé de nettoyer fréquemment (au moins une fois par semaine) les électrodes avec une solution de nettoyage appropriée. .
D'autre part, il est également recommandé de laisser tremper les électrodes dans la solution d'entreposage lorsqu'elles ne sont pas utilisées.

articles sur le theme la mesure

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La mesure en Agriculture

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L’ARC en Ciel a présenté le 9/11/2017 à Bourran dans le cadre de la journée technique VITIVISTA l’état de la mesure en agriculture avec notamment l’apport de l’Internet, a détaillé les qualités nécessaires d’une mesure pertinente et efficace, et les points forts de 3 mesures effectuées régulièrement par les agriculteurs (Rubriques tensiométrie, Nitrates et Ec pH). Vous pouvez notamment télécharger les protocoles de nettoyage, maintenance et étalonnage de tous les appareils de mesure Ec et pH en Hors-sol, qui permettront de fiabiliser et d’assurer vos mesures. Profitez en pour vous fournir du KIT d’entretien spécifique à votre appareil.

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Le point des équipements tensiometriques

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L'ARC en CIEL, avec ses 2 partenaires CHALLENGE-AGRICULTURE et AGRI-IRRI-CONSEIL a participé à la réunion FERTINNOWA à l'APREL en fin 2018

Cette présentation a permis de faire le point des techniques et matériels tensiométriques WATERMARK disponibles à ce jour et mettre l'accent sur les nouveautés (imagerie tensiométrique et station SMART ouvrant les électrovannes automatiquement), la prestation (tout notre matériel est installé et "maintenu" : vous êtes sûr d'avoir du matériel en parfait état de marche) avec 90% de nos stations tensiométriques en WATERMARK Service et nos graphiques en ligne avec un conseil adapté et exécuté par l'installateur ou un technicien local (qui connaissent le producteur, la parcelle et l'installation d'irrigation)

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L’interprétation des mesures de terrain pour piloter l’irrigation

illustration watermarck
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S'equiper en pilotage de l irrigation

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Le service watermark

graphique watermark
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La qualité de l'installation des sondes WATERMARK est primordiale. En prestation complète, vous ne vous souciez que de l'aspect pilotage : vous avez l'assurance d'une information fiable. C'est l'intérêt premier de la prestation, du service : WATERMARK SERVICE . La prestation complète comprend toutes les opérations permettant d'aboutir à une qualité de l'information représentative des tensions observables sur la parcelle.

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Monitor R2-DX

Monitor R2DX
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Centrale d'acquisition de données de sondes tensiométriques Watermark® compacte et autonome à transmission automatique par réseau GSM. Ce boîtier est l'évolution du boitier DL et notre produit phare.
Il permet toutes les fonctions de son petit frère, avec l'avantage de la transmission automatique des données via l'envoi  par réseau GSM.
Plus besoin de venir récupérer les données au champ, elles sont mises directement en graphique sur notre interface dédiée sur internet : La Front Office

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Sonde WATERMARK

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La sonde Watermark est robuste, facile d’utilisation, sans maintenance, résistante au gel et préservée des variations de teneur en sel dans la solution du sol.

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1 poste de 6 sondes WATERMARK

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6 Sondes WATERMARK® montées sur tube iro 25 avec 2 m de fil (3x75cm + 3x50cm  ou 6x75cm selon disponibilité).
Les sondes sont rustiques, simple d’utilisation, sans entretien, sans désamorçage et résistantes au gel. La pose peut être entièrement souterraine sur culture pérenne, par exemple. Elles offrent une excellente fiabilité, une bonne fidélité, ainsi qu’une bonne reproductibilité intra-lot et depuis une décennie également inter-lots.

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Le monitor enregistreur

Le monitor enregistreur
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Le service l'Arc en Ciel

Pilotez vos irrigations sans obligation de s'équiper et sans vous préoccuper de matériel ou de maintenance.
Nous proposons uneprestation de service et nous nous chargeons de tout:

  • Pose et dépose du matériel à la parcelle

  • Transmission des données par GPRS

  • Conseil individuel hebdomadaire (dose/fréquence) adapté à la parcelle pour la semaine à venir (sous forme de graphique)

Le matériel reste la propriété de l’ARC en CIEL sous votre responsabilité.

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Moniteur R2-DM

boîtier mobile permetant l'acquisition des valeurs des sondes Watermark ® installées à la parcelle
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Nouveauté et Successeur du boîtier Watermark®, Ce boîtier mobile permet également tout comme son prédécesseur  l'acquisition des valeurs des sondes Watermark ® installées à la parcelle,
Toutefois, Etant muni d'une carte Micro SD, vous pourrez : sauvegarder les valeurs des sondes relevées par parcelle (jusqu'à 32 parcelles par boitier), créer un graphique avec ces données relevées périodiquement sur notre interface graphique : La Front Office.

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Le boitier Watermark

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Economique, Utilisation simple et pratique, il vous permet de relever les tensions sur chaque parcelle équipée de sondes avec un même boîtier.Installez vos sondes à l'aide de la tarière spirale en début de campagne et prenez une lecture deux à trois fois par semaine selon le type de culture/irrigation pour avoir une idée plus précise de l'évolution des tensions Un relevé régulier des mesures des sondes permet un pilotage de l'irrigation plus fin.

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Le data shutlle

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Boitier d'extraction des données Monitor. Le Data Shuttle est un boitier d'extraction des données Monitor, il permet en un clic d'extraire les données enregistrées par un Monitor. Simple et rapide, son utilisation permet de laisser le(s) boîtier(s) Monito au champ qui continue de prendre ses mesures.

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L'echographie

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Utilisable en Goutte à goutte et micro-aspersion, l’échographie est une véritable imagerie tensiométrique avec 15 sondes positionnées strictement à différents écartements et différentes profondeurs: En goutte à goutte écartements 20 et 40cm sur  4 goutteurs et à  5 niveaux de profondeur (en général 15/30/45/60/75cm), En micro-aspersion à 1/3 et 2/3 de la portée de 4 micro-asperseurs. L’échographie est praticable avec une station MONITOR R2-DX 2CPC classique. C’est son installation minutieuse et un peu protocolaire qui la différencie des autres installations tensiométriques.

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Pilotage tensiometrique de l'irrigation

Monitor R2DX
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La gestion de l'eau est primordiale, l'eau est une ressource précieuse et le pilotage de l'irrigation est devenu une nécessité.

Nous sommes spécialistes dans le pilotage de l'irrigation par la tensiométrie ainsi que la nutrition des plantes.

  • Un projet d’irrigation ?
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  • Vous voulez en savoir plus sur la tensiométrie et l'utilisation des sondes Watermark © ?

Nous utilisons des techniques fiables et qui ont fait leurs preuves depuis plus de 25 ans avec du matériel toujours plus perfectionné pour faciliter l'utilisation de la tensiométrie par les sondes Watermark©. Nous assurons l'installation, le suivi et le conseil tout au long de la saison, plus qu'un matériel, vous vendons un service.Vous avez des doutes sur votre conduite d'irrigation ? Un conseiller sera là pour répondre à vos problèmes d'irrigation.

N'hésitez plus et contactez nous.

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Couplage echographie/DX-S

Etat du bulbe lorsque le Monitor R2-DX®-smart commence à déclencher au 6 Mai
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Le couplage échographie/SMART permet de garder le bulbe stable et ainsi garder les racines en confort avec un minimum de variation des tensions dans le volume du sol exploré. L’observation de la vidéo de l’échographie montre sur tout le volume de terre « contrôlé » peu de variation de couleur, donc de tension.

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La SMART R2-DXS

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La SMART, branchée aux électro-vannes, est un programmateur intelligent qui ne va délivrer que les irrigations nécessaires. Son installation nécessite une étude minutieuse du réseau et du système d’irrigation, avec notamment le tour d’eau. Son utilisation va laisser les plantes en confort, avec des doses d’irrigation et des seuils de tension modifiables par simple SMS en fonction du stade de la culture, et aussi en fonction de l’évolution de la ressource

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