L’approche de modélisation Structure-Fonction (FSPM) couplant architecture des plantes et processus fonctionnels ouvre des perspectives nouvelles pour comprendre comment les plantes s’adaptent à leur environnement et comment la sélection et des pratiques agronomiques peuvent améliorer leur potentiel de production. L’UMR AMAP possède une longue expérience de la modélisation de l’édification de l’architecture des plantes et développe des outils spécifiques pour simuler des processus fonctionnels à différentes échelles (http://amapstudio.cirad.fr/).
L’objectif général est de mettre en œuvre une approche FSPM pour traiter des applications en agronomie, foresterie et agroforesterie.
Les applications concernent en premier lieu des plantes tropicales d’intérêt majeur (ex. riz, sorgho, palmier à huile, caféier, eucalyptus). L’étude du développement d’arbres en peuplement est à ce stade plus exploratoire et "heuristique" du fait de la multiplicité des essences (en particulier dans les peuplements tropicaux) et de la difficulté de modéliser la mise en place de leur architecture.
L’approche de modélisation structure-fonction consiste à coupler les processus d’édification architecturale des plantes et les processus fonctionnels tels que la photosynthèse, la transpiration ou la biomécanique des structures. Ce couplage passe par une reconstruction 3D "architecturée" des plantes permettant de simuler l’accès des structures photosynthétiques à la lumière compte-tenu de leur voisinage et de rendre compte ainsi de la compétition entre plantes.
La modélisation du bilan carboné est un volet central. Il est généralement considéré que c’est le bilan carboné qui contraint la croissance et le développement des plantes (tout au moins pour les plantes améliorées en conditions "agronomiques") mais une limitation par les puits de carbone a également été mise en évidence (ex. Franck et al, 2006). L’hypothèse d’un pool commun pour les assimilats est une hypothèse de départ suffisante pour la plupart des cultures mais ne peut rendre compte de la croissance différentielle des branches et leur mortalité chez des arbres de grande taille. L’hypothèse d’une autonomie (au moins partielle) des branches est dans ce cas fondamentale pour pouvoir rendre compte de l’occupation de l’espace et de la compétition entre les arbres au sein d’un peuplement. In fine c’est la croissance différentielle des branches et leur élagage (en fonction de leur acquisition de carbone) qui devient un processus prépondérant dans la réalisation d’un arbre en termes de carbone fixé et de biomasse exploitable.
Acronyme | Intitulé | Durée |
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PALMSTUDIO | Modelling performances of oil palm plantation by the identification of architectural and functional traits | 2017 - 2020 |
AVSTUDIO | Modélisation et asservissement d'un système agrivoltaïque à panneaux mobiles | 2014 - 2016 |
STEM-LEAF | STudies based on Experimental and Modelled wavefor for the LEAF (Lidar for Earth And Forests) mission | 2013 - 2016 |
Modélisation de processus biophysiques sur des plantes en peuplement
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