Quelle est la meilleure façon de maximiser votre récolte : entasser plus de plantes dans votre parcelle ou les espacer pour maximiser l'exposition à la lumière ? La modélisation informatique montre que certaines plantes peuvent modifier leur architecture foliaire pour améliorer la lumière et peuvent donc tolérer un encombrement modéré.
Pour les producteurs d'annuelles, l'espacement optimal des plantes allant des suggestions de paquets de semences à la plantation intensive peut être déterminé à partir d'une seule saison de croissance. Pour les cultures pérennes telles que le palmier à huile, qui commencent à produire 3 ans après la plantation et continuent à produire pendant 25 ans, répondre à cette question nécessiterait des essais agronomiques longs et coûteux, rendant impossible le test de pratiques de plantation innovantes.
Une nouvelle étude du Dr Raphaël Perez, chercheur au Cirad, et ses collègues testé l'impact de la conception de la plantation et de la plasticité architecturale sur les réponses physiologiques telles que l'interception de la lumière et l'assimilation du carbone.
Pour déterminer l'étendue de la plasticité architecturale avec les densités de plantation, les auteurs ont estimé la biomasse et les dimensions des plantes à partir de palmiers de 6 ans récoltés et cultivés sous différentes densités de plantation. Ils ont également effectué des scans LiDAR pour produire des données architecturales 3D. "Les mesures sur le terrain de l'architecture des feuilles, principalement les angles des feuilles et les coordonnées 3D, étaient difficilement réalisables sur un grand nombre de plantes et peuvent être très sensibles aux manipulateurs. Nous avons constaté que les mesures basées sur LiDAR sont prometteuses pour un phénotypage rapide et précis de l'architecture du palmier à huile », explique Perez.
Ces données ont prouvé que les palmiers individuels expriment la plasticité. L'augmentation de la proximité des plantes a augmenté la longueur du rachis et l'érection des feuilles, et a diminué le poids des feuilles, tandis que les autres traits structuraux sont restés inchangés.
Un modèle de simulation de palmier à huile existant (VPalm) a ensuite été utilisé en combinaison avec un modèle biophysique (Archimed-φ) pour explorer comment ces changements dans l'architecture des plantes ont affecté l'interception de la lumière et donc l'acquisition de carbone.
Le modèle a généré des maquettes 3D à l'aide des données mesurées sur le terrain. Les auteurs ont ensuite pu simuler la quantité de lumière interceptée pour des plantes cultivées à différentes densités. A partir de là, l'assimilation du carbone à l'échelle de la parcelle a pu être simulée.
Les auteurs ont constaté que si la plasticité architecturale sous une densité de plantation élevée améliorait l'interception de la lumière via l'expansion de la surface foliaire, la concurrence pour la lumière imposée par la conception contrebalançait cet avantage en termes d'assimilation du carbone à l'échelle du peuplement.
Perez conclut : « L'outil de modélisation présenté dans cet article ouvre la voie à la conception de modèles de plantation de plantations basés sur in silico estimations des performances de l’usine.
LIRE L'ARTICLE:
Raphaël PA Perez, Rémi Vezy, Loïc Brancheriau, Frédéric Boudon, François Grand, Merlin Ramel, Doni Artanto Raharjo, Jean-Pierre Caliman, Jean Dauzat, Quand la plasticité architecturale ne parvient pas à contrer la concurrence lumineuse imposée par le design végétal : une in silico approche utilisant un modèle fonctionnel-structurel du palmier à huile, in silico Plants, Volume 4, Numéro 1, 2022, diac009, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diac009
Les données traitées, ainsi que le code des modèles, sont disponibles sur demande auprès des auteurs. Le modèle Archimed-phi est disponible en ligne (https://archimed-platform.github.io/archimed-phys-user-doc/). Un exemple de configuration de simulation est disponible dans le référentiel Zenodo (doi:10.5281/zenodo.6246090).
