Un grand nombre d'études menées par des leaders de la recherche sur l'humidité des feuilles et les maladies des plantes suggèrent que vous devez peindre et calibrer les capteurs d'humidité des feuilles pour obtenir des mesures précises (par exemple, Gillespie et Duan, 1987 ; Lau et al., 2000 ; Sentelhas et al., 2004).
Avec le capteur d'humidité des feuilles à grille de résistance standard, l'humidité n'est détectée que lorsque les gouttelettes d'eau sont suffisamment grosses pour combler l'espace entre deux doigts de la grille et abaisser la résistance effective. Les chercheurs ont reconnu ce fait depuis longtemps et ont essayé de concevoir des méthodes qui permettraient aux capteurs de détecter les petites gouttelettes d'eau qui sont typiques de l'apparition de la rosée. Ces méthodes allaient de la pose d'un tissu sur le capteur à la méthode standard actuelle, qui consiste à peindre la surface du capteur avec de la peinture au latex. Au lieu que l'eau traverse les traces, la résistance de la peinture au latex elle-même change lorsqu'elle est mouillée, ce qui entraîne une modification de la sortie de la sonde.
Cette méthode présente toutefois un défaut majeur que de nombreux chercheurs ne connaissent peut-être pas. Pour que la peinture au latex absorbe de l'eau et obtienne un changement de résistance, elle doit être de nature hygroscopique. Comme la plupart des matériaux hygroscopiques, la peinture au latex est indifférente à l'état de l'eau et absorbe la vapeur d'eau aussi facilement que l'eau liquide. Gillespie et Duan (1987) et Sentelhas et al. (2004) ont suggéré que cet effet peut être minimisé en cuisant la peinture au latex pour éliminer certains des éléments hygroscopiques, ce qui rend le capteur moins sensible à la vapeur d'eau. Cependant, même ce protocole spécialisé ne permet pas d'éliminer complètement les effets de la vapeur d'eau.
Nous avons recueilli des données sur le terrain à l'aide d'un capteur d'humidité foliaire à grille de résistance standard, peint avec de la peinture au latex et cuit selon Gillespie et Duan (1987). La température de l'air et l'humidité relative (HR) ont été mesurées à proximité du capteur d'humidité foliaire, et la température du capteur d'humidité foliaire lui-même a été mesurée à l'aide d'un thermocouple à fil fin pour permettre le calcul de l'humidité relative de la surface du capteur (HRs). La figure 1 montre la résistance du capteur en fonction de l'humidité relative. Avec ce capteur particulier, la résistance sèche est d'environ 7000 kΩ, et toute résistance inférieure à cette valeur de base serait généralement considérée comme indiquant un capteur humide. Le graphique montre clairement que même le capteur soigneusement traité et cuit commence à donner des résultats faussement positifs au-delà d'une humidité relative d'environ 70 %. En fait, la figure 1 montre qu'à tout moment, lorsque l'humidité relative est supérieure à 90 %, la sonde peinte enregistre un résultat faussement positif.
Certains chercheurs combattent les effets hygroscopiques apparents dans la figure 1 en calibrant individuellement chaque capteur peint. Une méthode d'étalonnage courante consiste à sceller chaque capteur dans un récipient isotherme au-dessus d'un bassin d'eau et à enregistrer la résistance du capteur à l'équilibre dans les conditions d'humidité relative de 100 % qui en résultent. Cette valeur est ensuite considérée comme la nouvelle valeur de référence. Comme on peut l'imaginer, il s'agit d'une activité fastidieuse et chronophage.
Un capteur d'humidité des feuilles récemment développé (PHYTOS 31, METER) utilise une méthode différente pour mesurer l'humidité de la surface. Au lieu de mesurer la résistance entre les doigts de la grille métallique, le capteur mesure la constante diélectrique de la surface du capteur. Avec la méthode diélectrique, les gouttelettes n'ont pas besoin d'être suffisamment grosses pour traverser les traces adjacentes, de sorte que toute quantité d'eau liquide sur la surface de la sonde est mesurée, quelle que soit la taille des gouttelettes. Il n'est donc pas nécessaire de peindre le capteur.
Des tests approfondis ont montré qu'aucun effet hygroscopique n'est présent en dessous de 98,5 % d'humidité relative et que les valeurs comprises entre 98,5 % et la saturation ne sont pas suffisamment importantes pour être considérées comme des valeurs faussement positives. Les capteurs diélectriques d'humidité des feuilles sont également réglés individuellement avant de quitter l'usine, de sorte que chaque capteur affiche exactement la même valeur, ce qui élimine tout besoin d'étalonnage de la part de l'utilisateur. Les figures 2 et 3 montrent les données recueillies avec un capteur à grille de résistance peinte et un capteur diélectrique d'humidité foliaire, respectivement, lors de l'apparition d'un épisode de rosée nocturne typique. La figure 2 montre que la réponse hygroscopique du capteur peint peut conduire à une surestimation significative de la durée de l'humidité des feuilles (dans ce cas, plus d'une heure et demie) si le capteur n'est pas étalonné individuellement après avoir été peint. La figure 3 montre les données du même épisode de rosée recueillies avec un capteur diélectrique d'humidité foliaire sans peinture ni étalonnage par l'utilisateur. Le capteur diélectrique d'humidité des feuilles sous-estime la durée de l'humidité des feuilles de cinq minutes.
Les données présentées ci-dessus démontrent de manière convaincante que le nouveau capteur diélectrique d'humidité foliaire fournira des résultats plus précis qu'un capteur d'humidité foliaire à grille de résistance non peint ou peint et non étalonné, sans les inconvénients de la peinture et de la cuisson ou de l'étalonnage individuel.
Nos scientifiques ont des dizaines d'années d'expérience pour aider les chercheurs et les cultivateurs à mesurer le continuum sol-plante-atmosphère.
Gillespie, T. J., et R-X. Duan. "A comparison of cylindrical and flat plate sensors for surface wetness duration". Agricultural and Forest Meteorology 40, no. 1 (1987) : 61-70. Lien vers l'article.
Lau, Yewah F., Mark L. Gleason, Narjess Zriba, S. Elwynn Taylor et Paul N. Hinz. "Effects of coating, deployment angle, and compass orientation on performance of electronic wetness sensors during dew periods". Plant Disease 84, no. 2 (2000) : 192-197. Lien vers l'article (accès libre).
Sentelhas, P. C., J. E. B. A. Monteiro, et T. J. Gillespie. "Electronic leaf wetness duration sensor : why it should be painted". International Journal of Biometeorology 48, no. 4 (2004) : 202-205. Lien vers l'article.
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