Gérer le pâturage avec des clôtures virtuelles, ARVALIS fr
Replay du webinaire "Le numérique au service des fourrages et de l’élevage – Gérer le pâturage grâce à des clôtures virtuelles" du 21 mars 2023.
Ce replay vous permet d'aborder l'optimisation de la gestion du pâturage grâce à des clôtures virtuelles. Présentation de 3 ans d’études : l’apprentissage, les performances, l’organisation sociale.
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Présentation du Digicolloque et du projet Digifermes
Bonjour à tous et bienvenue dans ce premier Digicolloque dédié à la restitution des trois dernières années d’essais réalisés sur la Digiferme de Saint-Hilaire-en-Woëvre, sur la ferme expérimentale ARVALIS Lorraine, en Meuse.
Le projet Digifermes a débuté en 2017 et il est soutenu par la région Grand Est.
L’objectif principal est d’identifier les technologies d’intérêt pour les agriculteurs. Aujourd’hui, de très nombreuses technologies arrivent sur le marché, mais sans réelle évaluation. Le rôle de la Digiferme est donc :
- de dialoguer avec les industriels du numérique, qu’il s’agisse de start-up ou d’entreprises plus importantes en phase de recherche et développement ;
- de leur offrir un terrain de jeu pour tester leurs prototypes en conditions réelles ;
- d’apporter des compétences et une expertise agronomique ;
- de fournir un retour utilisateur.
La démarche est donc une démarche de co-innovation et de co-expérimentation autour des nouvelles technologies.
Le second objectif est de partager et d’échanger. Cela passe notamment par :
- les pouvoirs publics, comme la région Grand Est, qui s’intéressent aux mutations numériques des exploitations ;
- les organismes agricoles, par exemple les Chambres d’agriculture ou les coopératives ;
- et bien évidemment les agriculteurs, qui sont les premiers destinataires de ces travaux.
Depuis plus de six ans, l’objectif du projet Digifermes est de diffuser des résultats afin d’aider les agriculteurs à faire les bons choix, en leur apportant le maximum d’éléments de décision sur les technologies numériques déjà présentes sur le marché ou encore en développement.
La Digiferme de Saint-Hilaire-en-Woëvre étudie cinq grandes thématiques. Lors de cette séance, l’accent est mis sur la conception de systèmes innovants et sur les clôtures virtuelles.
Les intervenants
Trois principaux interlocuteurs interviennent dans cette présentation, avec l’appui en back-office de deux modérateurs :
- Pauline Mangeant, ingénieure régionale en Lorraine chez ARVALIS, chargée de projet sur la Digiferme de Saint-Hilaire-en-Woëvre ;
- Pascaline Pierron, également ingénieure régionale en Lorraine, responsable de la station expérimentale de la Digiferme de Saint-Hilaire-en-Woëvre ;
- Titouan, animateur de la filière biologique, impliqué aussi dans des expérimentations en collaboration avec Caroline et Nicolas sur l’agriculture de précision.
Les modérateurs mentionnés sont :
- Caroline Desbordes ;
- Nicolas Vanhelsen.
Contexte de la ferme expérimentale de Saint-Hilaire-en-Woëvre
La ferme expérimentale Lorraine est représentative des exploitations de polyculture-élevage lorraines. Elle comprend :
C’est une ferme qui a engagé sa transition agroécologique en renforçant les synergies entre les ateliers de production.
Parmi les leviers mobilisés dans le système figurent des leviers plus récents, notamment numériques, qui viennent enrichir la boîte à outils de l’exploitation. Ces leviers servent plusieurs objectifs :
- s’adapter au changement climatique ;
- maintenir les performances économiques ;
- faciliter le pilotage de l’exploitation ;
- ne pas oublier le bien-être animal.
Dans ce cadre, les clôtures virtuelles sont étudiées comme une brique parmi d’autres, au service des fourrages et de l’élevage.
Pourquoi s’intéresser aux clôtures virtuelles ?
Au-delà de la clôture elle-même, le sujet central est l’optimisation de la gestion du pâturage, voire l’accès à d’autres ressources pâturables. La clôture n’est qu’un moyen pour mieux valoriser la ressource en herbe.
La Digiferme de Saint-Hilaire-en-Woëvre constitue un support particulièrement adapté à cette étude :
- c’est une ferme grandeur nature ;
- elle comprend 67 hectares de prairies permanentes ;
- ces surfaces sont valorisées par un troupeau d’environ 100 vaches allaitantes ;
- la gestion du pâturage y est travaillée depuis de nombreuses années, en particulier le pâturage tournant.
Intérêt du pâturage tournant
L’optimisation du système de pâturage est un levier essentiel dans la recherche d’autonomie fourragère. Le pâturage tournant constitue une réponse technique intéressante, en particulier au printemps.
Son principe est d’augmenter le nombre de parcelles, en réduisant leur taille ou en adaptant leur surface au nombre d’animaux. Cela permet :
- d’adapter la vitesse de rotation des animaux ;
- d’exploiter l’herbe au bon stade ;
- de garantir une herbe de qualité ;
- de limiter les refus ;
- de mieux répartir les déjections et les éléments fertilisants associés ;
- d’augmenter parfois la part de légumineuses dans la prairie.
Mais cette technique comporte aussi des contraintes :
- un coût économique lié à la mise en place de nouvelles clôtures ;
- du temps de travail ;
- de la pénibilité ;
- une surveillance plus fréquente des animaux ;
- des manipulations régulières pour changer de paddock.
À Saint-Hilaire, un changement de lot de parcelle représente environ une heure de travail, avec des changements tous les quatre à cinq jours en période de pousse active.
D’où l’idée des clôtures virtuelles : remplacer les clôtures physiques, alléger le travail de l’éleveur et lever une partie de ces contraintes.
D’autres avantages potentiels sont également évoqués :
- moins de risques pour la faune ;
- pas d’impact visuel sur le paysage ;
- possibilité d’accéder à des surfaces plus difficiles à clôturer, notamment en zones de montagne.
Principe de fonctionnement des clôtures virtuelles
Les clôtures virtuelles sont encore peu répandues et restent largement méconnues en France. Elles sont davantage observées en Norvège, aux Pays-Bas ou aux États-Unis.
Dans les essais présentés, le matériel utilisé est un équipement norvégien de la marque Nofence.
Le système repose sur un collier porté par l’animal. Ce collier comprend :
- un boîtier ;
- une batterie ;
- un récepteur GPS ;
- des panneaux solaires ;
- une chaîne placée autour du cou permettant, si nécessaire, de transmettre un stimulus électrique.
Les panneaux solaires assurent une recharge continue et une bonne autonomie. L’ensemble pèse environ 1 kg et est bien accepté par les animaux.
Le fonctionnement est le suivant :
- la localisation GPS de l’animal est obtenue par satellite ;
- cette localisation est transmise via le réseau téléphonique à une application sur smartphone ;
- l’éleveur peut visualiser la position de chaque animal ;
- il peut aussi délimiter sur son smartphone la zone de pâturage autorisée.
Quand l’animal s’approche de la limite virtuelle :
- un signal sonore est d’abord émis ;
- si l’animal insiste et ne fait pas demi-tour, il reçoit alors un stimulus électrique.
Le signal sonore est relativement faible, de l’ordre de 40 décibels. Le stimulus électrique est comparable à celui d’une clôture électrique classique.
Coût du dispositif
Le matériel n’est pas commercialisé en France au moment de la présentation. Les colliers ont été achetés à l’étranger.
Les ordres de grandeur donnés sont les suivants :
- environ 300 euros par collier ;
- un abonnement compris entre 30 et 60 centimes d’euro par collier et par jour pour la transmission des données.
En cas de franchissement de la clôture virtuelle, après un certain nombre d’avertissements et de stimuli électriques — trois dans le cas du matériel Nofence — le capteur se met en veille. Il continue à géolocaliser l’animal et avertit l’éleveur par SMS, mais il n’envoie plus de stimulus. Lorsque l’animal revient dans la zone autorisée, le collier se réactive.
Trois années d’expérimentations à Saint-Hilaire
Le travail s’est déroulé sur trois années :
- 2020 : validation de la mise en œuvre opérationnelle et de la fiabilité du dispositif, ainsi que définition de la méthode d’apprentissage des animaux ;
- 2021 : étude de l’effet des clôtures virtuelles sur la croissance des animaux, la pousse de l’herbe et le bien-être animal ;
- 2022 : étude du comportement des animaux en groupe, avec l’hypothèse qu’il ne serait peut-être pas nécessaire d’équiper tous les animaux.
Ces travaux ont été menés à Saint-Hilaire-en-Woëvre, mais aussi dans le cadre d’une collaboration plus large du réseau national des Digifermes, avec notamment l’Institut de l’élevage sur les sites de Derval, des Établières et du Rheu. Cela a permis de confronter les résultats obtenus sur différents types d’animaux et dans différents contextes.
Année 2020 : apprentissage et validation du dispositif
La première année a été consacrée à l’apprentissage du dispositif, à la fois pour les animaux et pour l’éleveur.
Les principales questions posées étaient :
- le dispositif est-il opérationnel ?
- fonctionne-t-il de manière fiable au quotidien ?
- est-il facile à prendre en main ?
- les animaux apprennent-ils rapidement ?
- leur comportement évolue-t-il correctement dans le temps ?
Déroulement de l’apprentissage
L’apprentissage est une phase indispensable. Les animaux doivent comprendre l’enchaînement suivant :
- le son indique une limite ;
- s’ils continuent à avancer, ils reçoivent un stimulus électrique ;
- il faut donc faire demi-tour au signal sonore.
L’apprentissage s’est déroulé en plusieurs étapes :
- Les animaux sont équipés d’un collier, mais les clôtures physiques sont conservées. Ils disposent donc encore d’un repère visuel.
- Environ deux jours plus tard, une clôture virtuelle est placée à l’arrière du paddock, tandis qu’une clôture physique reste à l’avant. Les animaux ne disposent plus que des deux tiers de la parcelle.
- Deux jours plus tard, les limites avant et arrière deviennent virtuelles, et les animaux n’ont plus accès qu’à la moitié du paddock.
- Enfin, lorsque l’apprentissage est considéré comme acquis, les clôtures physiques sont retirées et les limites virtuelles correspondent aux limites complètes de la parcelle.
À partir de là commence la phase dite de routine, en conditions réelles de pâturage tournant.
Durée d’apprentissage
La durée d’apprentissage nécessaire est estimée entre 4 et 6 jours.
Les résultats montrent que :
- les premiers jours, les animaux explorent les limites et reçoivent davantage d’alertes sonores ;
- dès le deuxième jour, la durée cumulée des alertes diminue rapidement ;
- elle se stabilise vers le quatrième jour.
Cela montre que l’apprentissage est relativement rapide, mais indispensable.
Comportement en routine
Une fois l’apprentissage acquis, le nombre de stimuli électriques diminue rapidement puis se stabilise.
Il a également été observé que :
- lorsque la hauteur d’herbe diminue, les animaux ont davantage tendance à tester les limites ;
- après un changement de paddock, la durée des alertes sonores diminue à nouveau, car les animaux retrouvent de l’herbe disponible.
Les changements réguliers de paddock n’augmentent donc pas le nombre d’alertes, contrairement à ce que l’on aurait pu craindre.
Variabilité entre animaux
Un point important est la forte variabilité entre individus :
- certains animaux restent prudemment éloignés des limites ;
- d’autres vont régulièrement tester la clôture virtuelle.
Le nombre d’alertes sonores est toujours largement supérieur au nombre de stimuli électriques, ce qui est considéré comme un bon signe : les animaux réagissent majoritairement au son sans aller jusqu’au choc.
Retour utilisateur
Cette première année a permis de valider plusieurs points :
- l’application est simple et intuitive ;
- le système est jugé opérationnel et fiable ;
- l’autonomie des colliers est suffisante pour tenir toute la saison de pâturage grâce aux panneaux solaires ;
- il faut en revanche être vigilant au positionnement des abreuvoirs.
En effet, les essais ont montré que la précision de positionnement n’est pas de l’ordre du mètre, mais plutôt de 5 à 10 mètres. Il est donc recommandé de placer les abreuvoirs à environ 10 mètres de la limite virtuelle, et non juste à côté.
Autre point pratique : lors du changement de paddock, un certain temps est nécessaire pour que les colliers reçoivent la mise à jour. Avec un lot de dix animaux, il faut environ un quart d’heure pour ouvrir le nouveau paddock.
Le bilan de 2020 est très positif : les clôtures virtuelles semblent pouvoir aider les agriculteurs dans la gestion du pâturage tournant, sans effet négatif apparent sur les animaux.
Année 2021 : impact sur les performances et le bien-être animal
La deuxième année a permis de mettre en place une expérimentation plus formalisée, en conditions réelles de pâturage tournant.
Deux grands volets ont été étudiés :
- l’impact des clôtures virtuelles sur la gestion du pâturage ;
- leur impact sur le comportement et le bien-être des animaux.
Mesures réalisées
Pour la gestion du pâturage, des mesures de hauteur d’herbe ont été réalisées à l’entrée et à la sortie des animaux dans chaque parcelle, à l’aide d’un herbomètre. Cela permet de mesurer :
- l’herbe ingérée ;
- la repousse entre deux cycles ;
- la régularité du pâturage, y compris à proximité des limites.
Le poids des animaux a également été suivi par pesées.
Pour le comportement animal, deux méthodes ont été utilisées :
- des caméras prenant des photos toutes les cinq minutes ;
- des colliers accéléromètres de marque SensOor sur le site de Saint-Hilaire.
Les activités suivies étaient :
- marcher ;
- manger ;
- rester debout immobile ;
- être couché ;
- ruminer ;
- se reposer ;
- ingérer ;
- activité moyenne ou forte.
Dispositif expérimental
L’essai a été conduit sur une parcelle découpée en paddocks de même taille :
- 5 paddocks pour un lot conduit en clôtures physiques ;
- 5 paddocks pour un lot conduit en clôtures virtuelles.
Deux lots de génisses ont été comparés :
- un lot en clôture physique ;
- un lot en clôture virtuelle.
Les animaux ont été soigneusement répartis pour limiter les biais :
- même âge, environ 15 à 16 mois ;
- poids comparable, autour de 500 kg.
L’expérimentation portait sur deux à trois cycles de pâturage selon la pousse de l’herbe. La phase d’apprentissage précédait toujours les mesures.
Effet sur la prise de poids
Les résultats obtenus à Saint-Hilaire montrent une cinétique de prise de poids identique entre les deux lots.
Les clôtures virtuelles n’ont pas eu d’effet significatif sur le GMQ, c’est-à-dire le gain moyen quotidien des animaux.
Ce résultat a été confirmé sur d’autres sites du réseau, notamment à Derval.
Effet sur la pousse et la valorisation de l’herbe
Aucune différence significative n’a été observée sur :
- la pousse de l’herbe entre deux cycles ;
- la quantité d’herbe valorisée par les animaux ;
- la pousse et la valorisation aux limites des paddocks.
Cela signifie que :
- il n’y a pas de dégradation de la repousse ;
- il n’y a pas de gâchis particulier lié aux clôtures virtuelles ;
- le pâturage reste homogène, y compris près des limites virtuelles.
Effet sur le comportement et le bien-être animal
Les mesures réalisées avec les colliers accéléromètres montrent des temps très proches entre lots en clôture physique et lots en clôture virtuelle pour :
- la rumination ;
- le repos ;
- l’ingestion.
Les observations par caméra aboutissent au même constat : les répartitions de temps passés à marcher, manger, rester debout ou être couché sont comparables entre les deux modalités.
Cela conduit à conclure qu’il ne semble pas y avoir d’influence des clôtures virtuelles sur l’activité des génisses et donc, a priori, sur leur bien-être au pâturage.
Année 2022 : peut-on équiper seulement une partie des animaux ?
Après avoir confirmé le bon fonctionnement technique et l’absence d’effet négatif sur les performances et le comportement, la question suivante a porté sur le coût.
Le prix des colliers constitue en effet le principal frein au développement du système.
L’idée a donc été de tester s’il était possible de profiter du comportement grégaire des bovins et de leur hiérarchie sociale pour n’équiper que certains individus, par exemple :
- les meneuses ;
- les dominantes ;
- ou des animaux ayant des affinités particulières avec le groupe.
Hypothèse de départ
Les observations précédentes avaient montré que la majorité des alertes et des stimuli étaient générés par quelques animaux seulement. Il était donc tentant de se demander si ces animaux occupaient un rôle particulier dans le groupe.
Trois caractéristiques ont été étudiées :
- la hiérarchie : quel est l’animal dominant ?
- le leadership : quel est l’animal meneur ?
- l’exploration : quel animal entre le premier dans une nouvelle zone ?
Identification des rôles
Pour identifier la dominante, un test simple a été mis en place avec un seau d’orge, afin d’observer quel animal venait manger en premier ou imposait sa présence.
Pour identifier la meneuse, des caméras ont été utilisées afin de repérer les animaux initiant les déplacements du groupe.
Pour l’exploration, les observations portaient sur les changements de paddock et l’animal entrant le premier dans une nouvelle zone.
Ces observations ont été répétées plusieurs fois.
Les résultats montrent que :
- une génisse dominante a pu être clairement identifiée ;
- une génisse meneuse a également pu être repérée ;
- en revanche, aucune génisse exploratrice n’a pu être identifiée de façon fiable.
Tests avec un nombre réduit de colliers
L’essai a ensuite consisté à poursuivre le pâturage en clôture virtuelle en n’équipant qu’une partie des animaux.
Le principe était le suivant :
- une seule génisse équipée ;
- les autres présentes dans le groupe, mais avec collier désactivé.
Les résultats sont les suivants :
- lorsque seule la génisse meneuse est équipée, toutes les génisses non équipées sortent du paddock en 44 minutes ;
- lorsque seule la génisse dominante est équipée, le groupe se maintient un peu plus longtemps, mais toutes les génisses sortent tout de même en moins de 3 heures.
Un troisième essai a porté sur un lot d’affinité, constitué de trois génisses ayant vécu ensemble plus longtemps. Trois animaux ont alors été équipés, mais là encore, en moins de trois heures, tout le monde était sorti.
Conclusion de cet essai
Lorsque le nombre de colliers est réduit, la fonction occupée par les animaux équipés ne suffit pas à maintenir l’ensemble du groupe dans la zone définie.
Cette piste n’est donc pas concluante dans les conditions testées.
Il est possible que d’autres niveaux d’équipement, par exemple un animal sur deux, donnent des résultats différents, mais cela n’a pas été démontré ici.
Conclusions générales
Les expérimentations menées à Saint-Hilaire-en-Woëvre montrent que les clôtures virtuelles :
- fonctionnent correctement ;
- sont compatibles avec le pâturage tournant ;
- n’ont pas d’effet négatif significatif sur la croissance des animaux ;
- n’altèrent pas la pousse ou la valorisation de l’herbe ;
- ne semblent pas dégrader le comportement ni le bien-être animal.
Le principal frein reste aujourd’hui le coût.
À ce stade, aucune solution satisfaisante n’a été trouvée pour réduire ce coût en n’équipant qu’une partie du troupeau.
Pour l’équipe de Saint-Hilaire, la suite logique serait d’aller vers un équipement complet du troupeau et une gestion plus large du pâturage avec ce système, sous réserve du budget.
Perspectives
Les clôtures virtuelles ne concernent pas uniquement les vaches allaitantes sur prairie permanente. Elles ouvrent des perspectives plus larges, notamment pour :
- le pâturage dans des zones non clôturées physiquement ;
- le pâturage de dérobées ;
- l’intégration dans des systèmes de culture plus céréaliers ;
- le pâturage de céréales à des stades jeunes ;
- d’autres ressources fourragères valorisables par les animaux.
Il est signalé que ces usages ont déjà été davantage explorés chez les ovins.
À ce titre, il est recommandé de consulter les résultats du projet Positif, récemment terminé, qui éclaire les opportunités de pâturage de couverts d’interculture, de céréales immatures ou encore de colza par des ovins, dans des systèmes céréaliers d’Île-de-France.
