Agroécologie 5 min
Architecture et fonctionnement des arbres face au changement climatique
Pour survivre et coloniser des milieux très divers, les plantes doivent s’adapter aux fluctuations de leur environnement. Entretien avec Evelyne Costes, chercheuse dans l'uniité Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales du Centre Occitanie-Montpellier qui s'intéresse au rôle de l'architecture des arbres dans la réponse au changement climatique.
Publié le 20 juillet 2020
Quel rôle joue l’architecture des arbres dans l’adaptation au changement climatique ?
L’architecture des arbres conditionne la distribution dans l’espace de la surface foliaire, de la floraison/fructification et du microclimat au sein des couronnes, avec des zones éclairées et ombrées. Ce microclimat détermine les échanges gazeux entre feuilles et atmosphère qui comprennent l’assimilation du carbone et la perte d’eau par transpiration. Dans le contexte du changement climatique, l’optimisation de l’efficience des architectures d’arbres et de leur utilisation des ressources est cruciale, avec pour leviers majeurs la variabilité génétique et la conduite des parcelles et des arbres. Les étapes du cycle annuel des arbres, de la date de débourrement jusqu’à l’arrêt de croissance, la sénescence foliaire et la dormance sont d’autres réponses adaptatives des arbres aux conditions climatiques, en lien avec leur architecture.
Comment mesurer les performances des plantes pérennes en plein champ lorsque ces mesures doivent porter sur de nombreux individus ?
Pour évaluer l’architecture et les performances d’un grand nombre d’arbres au champ, des méthodes numériques ont été mises en œuvre. Ces méthodes mobilisent des laser-scanners terrestres, des images multi-spectrales et thermiques collectées par drones pour reconstruire les arbres en 3D, extraire des indicateurs de densité foliaire et de teneur en chlorophylle et estimer les températures de surface des feuilles, ce qui permet d’approcher leur transpiration ou d’estimer la charge en fruits. De nouveaux indicateurs des phases du cycle annuel des arbres et des dépendances entre cycles successifs sont aussi recherchés. Pour améliorer les performances des algorithmes, des méthodes d’apprentissage profond, ce que l’on nomme en anglais deep et machine learning, sont en cours de test.
Dans le contexte du changement climatique, l’optimisation de l’efficience des architectures d’arbres et de leur utilisation des ressources est cruciale
Quels sont les premiers résultats obtenus par cette approche de phénotypage haut débit ?
Nous avons caractérisé une collection de variétés françaises de pommiers par ces méthodes de façon à obtenir un phénotypage « multicritères », portant sur l’architecture des arbres et sur les réponses foliaires aux conditions environnementales. Les estimations de volumes, formes et surfaces foliaires des arbres, ainsi que les indicateurs de fonctionnement du couvert ont été confrontés à des mesures directes sur des arbres témoins pour valider la démarche. Cette évaluation « multicritères » doit permettre d’identifier les variétés et les caractères d’intérêt ainsi que les gènes qui les contrôlent pour guider l’amélioration génétique.
Ces recherches se poursuivent dans le cadre d’une thèse cofinancée par l’INRAE et l’Institut de Convergences Agriculture numérique (#DigitAg).