Planète

Les plantes informatiques au service de nos vergers

ActualitéClassé sous :botanique , pêcher , fruits

De nombreuses interventions techniques en arboriculture fruitière sont liées à la structure géométrique des arbres : leur forme, la distribution spatiale des points de fructification, la densité de feuillage... Un des objectifs de la conduite des arbres fruitiers est la gestion de la masse foliaire de façon à obtenir une distribution homogène de la lumière sur les points de fructification. Des chercheurs de l'INRA utilisent des images virtuelles issues de bases de données, " les plantes informatiques ", intégrant la géométrie 3D mesurée sur le terrain, pour simuler l'interception de la lumière par les arbres, et ainsi optimiser la conduite des vergers.

En arboriculture, la conduite des arbres consiste à manipuler l'architecture grâce à des techniques comme la taille ou l'arcure (conduite en axe, conduite en gobelets, etc.). L'objectif principal est d'optimiser la fructification, en assurant notamment une distribution homogène de la lumière.

Simuler l'interception de la lumière

Les chercheurs de l'INRA de Clermont-Ferrand ont mis au point une méthode de calcul de la distribution de la lumière dans les arbres. Elle utilise des bases de données de plantes numérisées en 3D dans le verger : les plantes informatiques. Des images virtuelles des arbres sont synthétisées à partir de l'information géométrique des plantes informatiques. Des couleurs sont attribuées aux groupes d'organes que l'on veut distinguer. La surface de végétation vue d'une direction donnée - par exemple, celle du soleil - correspond à la surface qui intercepte la lumière dans cette direction. Le calcul consiste donc simplement à effectuer une analyse de l'image, en comptant le nombre de pixels colorés. La distinction des couleurs permet d'estimer la fraction de lumière interceptée par chaque groupe d'organes. En répétant l'opération sur un ensemble de directions, on obtient une estimation de la quantité de la lumière interceptée par le feuillage associé à chaque point de fructification.

Les plantes informatiques

Les plantes informatiques permettent de décrire de façon exhaustive la structure géométrique des arbres. Ce sont des bases de données dans lesquelles les plantes sont représentées par une population d'organes (rameaux, feuilles,...). Ces bases contiennent l'information topologique, qui décrit les connections physiques entre les organes, et donc leur position dans le système ramifié. L'information géométrique est aussi incluse, par la dimension des organes, leur orientation et leurs coordonnées spatiales.

a

Les plantes informatiques ont d'abord été utilisées dans des applications de réalité virtuelle, comme les jeux vidéo ou le paysagisme. Dans le domaine de la biologie végétale, elles sont mises en œuvre notamment pour comprendre le fonctionnement des plantes ou développer de nouvelles méthodes permettant par exemple de caractériser la structure géométrique des plantes. Elles sont utilisées pour réaliser des expérimentations virtuelles, qui consistent à simuler des processus biologiques grâce à des programmes de calcul.

L'application à la conduite des arbres fruitiers

Cette méthode a permis d'évaluer la distribution de l'éclairement des pousses fruitières du pêcher soumis à deux modes de conduite. Ces rameaux de 1 an correspondent à l'unité de gestion de l'arbre chez les arboriculteurs. Chez le pêcher, la conduite en double-Y étalé permet une distribution légèrement plus homogène que la conduite en gobelet serré et devrait donc réduire la variabilité de la qualité des fruits dans l'arbre. Chez le pommier, l'application de la méthode a permis de montrer que la conduite centrifuge, qui crée un puits de lumière au centre de la couronne, améliorait nettement l'éclairement de sites fructifères de l'arbre, par rapport à une conduite en axe traditionnel.

Images de plantes informatiques de pêchers A gauche : conduite en gobelet serré. A droite : conduite en double-Y étalé. Les niveaux de couleur permettent de distinguer les entités au sein de l'arbre, et de calculer l'éclairement à l'échelle des points de fructification.
Cela vous intéressera aussi