Les scientifiques recherchent depuis longtemps de nouveaux moyens de surveiller en permanence l’impact des changements sur la disponibilité de l’eau sur les plantes. Les méthodes traditionnelles de mesure du potentiel hydrique, un indicateur clé du stress hydrique des plantes, nécessitent un échantillonnage invasif qui endommage les tissus. Aujourd'hui, les chercheurs ont développé instruments entièrement open source capables de suivre l’état de l’eau des plantes avec une haute fréquence sans précédent et une précision non destructive. Le développement, réalisé à l'USDA, a été publié dans AoB PLANTS.

Les dendromètres sont des capteurs qui mesurent les changements radiaux de la tige entraînés par la dynamique de l'eau des plantes. La plupart des conceptions existantes présentent des limites en matière de surveillance continue à long terme. Cependant, une équipe dirigée par Sean Gleason a créé un nouveau dendromètre de contact qui surmonte ces problèmes. En combinant les données du dendromètre avec des mesures périodiques conventionnelles du potentiel hydrique, leur appareil peut estimer le potentiel hydrique toutes les minutes ou moins avec une perturbation minimale sur les tissus végétaux présentant peu ou pas de croissance secondaire (pétioles, tiges monocotylédones).

L'objectif de cette étude n'était pas de confirmer la relation déjà établie entre la variation du diamètre et le potentiel hydrique, mais plutôt de décrire le développement d'un capteur peu coûteux permettant à toute personne ayant besoin de données de diamètre haute résolution, ainsi que les caractéristiques pouvant en être déduites, d'accéder à des dispositifs de mesure de diamètre de haute résolution. Par conséquent, le capteur, le logiciel et les outils d'analyse nécessaires à la collecte et à l'interprétation de ces mesures devaient être entièrement libres de droits, gratuits ou peu coûteux, et faciles à construire, à modifier et à partager.

Gleason et al. 2024/XNUMX/XNUMX

Lors d'essais en laboratoire, les chercheurs ont testé les deux dendromètres sur du tournesol et du maïs lors de cycles de séchage et d'arrosage simulés. Le capteur de contact est apposé directement sur les tiges des plantes, tandis que la version optique utilise une technique sans contact. Remarquablement, les deux méthodes ont montré un accord très étroit entre elles et avec les lectures directes du potentiel hydrique. Ils ont détecté de subtiles différences de 50 kPa correspondant à de légers changements dans la transpiration, la pression de vapeur et les niveaux d'humidité du sol.

Pour démontrer une utilisation réelle, l'équipe a déployé le dendromètre de contact sur le sumac (sumac vinaigrier) branches en extérieur pendant une semaine. Il a enregistré en continu les fluctuations naturelles du diamètre des branches en fonction de l'état hydrique de la plante.

Deux avantages clés de l’utilisation de ce nouveau dendromètre pour quantifier le potentiel hydrique sont sa fréquence d’échantillonnage temporelle élevée, mesurant en secondes, et la possibilité d’échantillonner en plusieurs points de la même plante ou organe. De plus, toutes les conceptions matérielles, logiciels et instructions sont publiés ouvertement pour que quiconque puisse reproduire et améliorer la conception.

Être capable de surveiller les relations entre les plantes et l'eau aussi fréquemment et de manière non invasive ouvre de nouvelles opportunités de recherche. Les scientifiques peuvent mieux comprendre les réponses physiologiques dans des conditions de stress, et les producteurs peuvent trouver des moyens de gérer l’irrigation de manière plus durable en suivant avec précision les besoins en eau des cultures. L’open source garantissant l’accessibilité, ces nouveaux dendromètres ont le potentiel de faire progresser notre compréhension et notre gestion des relations entre les plantes et l’eau dans le monde entier, offrant ainsi un outil révolutionnaire pour la recherche et l’agriculture durable.

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Gleason S., Stewart J., Allen B., Polutchko K., McMahon J., Spitzer D. et Barnard D. (2024). «Développement et application d'un dendromètre open source peu coûteux pour la détection du potentiel hydrique du xylème et de la croissance radiale de la tige à haute résolution spatiale et temporelle » AoB PLANTSDisponible sur : https://doi.org/10.1093/aobpla/plae009