La science au service du porte-monnaie des agriculteurs

 

Dans le contexte actuel de flambée des prix du GNR, tous les moyens sont bons pour réduire au maximum la facture. Un des paramètres les plus impactant sur la consommation de GNR des tracteurs est l’effort de traction nécessaire à tirer des outils de travail du sol, des semoirs ou des planteuses, qu’ils soient composés d’éléments à disques ou à dents.

L’effort de traction de ces outils non animés dépend de plusieurs paramètres : le sol (sa texture, son humidité…), la surface de l’outil en contact avec le sol (par exemple la largeur de dent, sa forme, la profondeur du travail) et le frottement de l’un contre l’autre, c’est-à-dire de la terre contre la surface de l’outil.

Si les 2 premiers paramètres dépendent plus des choix agronomiques, des dates d’intervention et du type de sol de la parcelle, le frottement quant à lui est plus un choix de conception propre au fabricant de l’outil. Et son importance est majeure puisqu’il a été démontré que le frottement du sol sur un disque ou une dent représente 30% à 50% de l’effort de traction (1). Pour réduire ce frottement, différents design sont possibles, notamment en jouant sur les matières et/ou la rugosité des surfaces en contact avec le sol.

Voici deux exemples tirés d’études scientifiques permettant la réduction de consommation de GNR : un revêtement anti-adhésion pour des dents de vibroculteur et une conception de disque semeur adaptée des carapaces d’animaux fouisseurs.

 

Une dent de vibroculteur revêtue d’un plastique anti-adhésion

Une équipe de chercheurs iranienne a évalué (2) le gain d’effort de traction d’une dent de vibroculteur à laquelle on a ajouté un revêtement en polyéthylène (UHMW-PE) qui présente de faibles caractéristiques de frottement. Cette dent a été comparée à une dent témoin, issue du marché, de dimension identique, en acier sans revêtement.

Cet essai a été réalisé sur un sol argileux (argile 48%, limon 18%, sable 34%) permettant de sur-exprimer le frottement de la terre sur la dent. Les deux dents de vibroculteur sont inclinées à 55° par rapport à l’horizontale (inclinaison habituelle de ce type de dent), ont travaillé à une profondeur de 20 cm et à une vitesse de 1 km/h. Deux humidités de sol ont été testées pour représenter un sol sec (4% d’humidité) et un sol humide/collant (18% d’humidité) ainsi que deux tassements de sol différents.

Les résultats montrent que la réduction de l’effort de traction est d’environ 30% sur sol collant et va jusqu’à 50% en sol sec ! Ce résultat est directement visible sur les dents : contrairement à la dent traditionnelle en acier, la terre ne colle pas à la dent munie de son revêtement en plastique. De plus, dans les conditions de l’étude, le sillon formé par la dent avec revêtement était plus uniforme.

Les conditions de l’étude sont critiquables, car la vitesse est faible, la profondeur importante, le taux d’argile élevé. Néanmoins, l’utilisation de revêtements en plastique ou autre matière pourrait être un levier pour diminuer l’effort de traction qui serait une source d’économie de GNR non négligeable. En outre, la dent étant toujours propre et l’adhérence de la terre sur la dent réduite, le flux de terre jetée par la dent serait alors plus uniforme, ce qui améliore l’efficacité d’une ouverture de sillon d’un semoir à dent.

 

La surface d’un disque semeur adaptée de la carapace du bousier et du pangolin

Pour chaque animal, la nature a sélectionné au fil du temps les caractéristiques les plus efficientes, c’est-à-dire qui restent efficaces tout en consommant le moins d’énergie. Pourquoi ne pas en faire profiter le machinisme agricole ? C’est ce qu’on appelle le biomimétisme. Cela consiste à transférer et à adapter à l’espèce humaine les solutions déjà élaborées par la nature (3).

Dans ce cadre, des chercheurs chinois ont étudié (4) deux animaux fouisseurs, le bousier et le pangolin, qui ont besoin de creuser pour construire leur terrier. Concrètement, ils poussent le sol avec leur museau et le presse avec leur carapace, permettant ainsi de se frayer un chemin à travers le sol. Même en mauvaises conditions, le sol ne colle pas à leur carapace.

Dès lors, les chercheurs ont capturé au microscope la surface de leur carapace et l’ont transférée à un double disque d’élément semeur. En effet, après avoir coupé le sol, le double disque pousse la terre de côté afin d’ouvrir un sillon. L’objectif de cette étude consiste à diminuer le besoin de traction du semoir en réduisant l’adhérence du sol sur le double disque tout en améliorant l’efficacité du semis.

Trois disques A, B, C de 300 mm de diamètre ont été dessinés avec des bosses rondes similaires à celles du bousier et des bosses triangulaires similaires aux écailles du pangolin. Ces disques ont été testés dans un sol argileux à 20% d’humidité, afin de sur-exprimer le frottement de la terre sur le disque, et ont été comparés à un disque lisse appelé D.

Les résultats montrent que le disque B présente une diminution de l’effort à la traction de 45%, une diminution de la perturbation du sol de 45% et une diminution du gonflement du sol de 35%. Cela traduit un disque plus facile à tirer, qui bouleverse moins le sol (perturbation) et qui laisse derrière lui un volume de terre projetée sur les côtés plus faible (gonflement). En d’autres termes, le passage du disque se voit moins, car la terre est revenue plus facilement dans le sillon, ce qui améliore le recouvrement de la graine juste semée.

Outre la réduction de l’effort de traction, ce disque permet aussi de réduire la perturbation du sol lors du semis et pourrait donc à ce titre être développé pour des semoirs à semis direct.

 

Aurélien Mille 

https://www.linkedin.com/in/aurelienmille/