Etude des interactions feuille/lumière et de leurs implications pour le phénotypage haut débit au champ

par Alexis Comar

Thèse de doctorat en Sciences Agronomiques

Sous la direction de Frédéric Baret.

Soutenue le 27-05-2013

à Avignon , dans le cadre de École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon) , en partenariat avec Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes (laboratoire) .

Le président du jury était Sébastien Praud.

Le jury était composé de Françoise Viénot, Philippe Gate, Benjamin Bringuier.

Les rapporteurs étaient Stéphane Jacquemoud, Christophe Salon.


  • Résumé

    Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre des problématiques liées au phénotypage haut débit des plantes au champ. L’objectif est de réaliser des mesures non destructives à distance, rapides et pertinentes pour caractériser le peuplement végétal ainsi que les organes (feuilles, tiges, épis) qui le constituent. Ce travail de thèse s’articule en deux axes : Un axe plutôt opérationnel où les méthodes existantes, généralement issues de la communauté de télédétection peuvent être adaptées à cette nouvelle problématique. A l’échelle de l’organe (la feuille) l’inversion du modèle de transfert radiatif PROSPECT est testée pour discriminer les variétés de blé. Nous montrons que cette méthode permet d’obtenir une meilleure discrimination par rapport à celle obtenue à partir des mesures destructives classiques. A l’échelle du peuplement végétal, un système semi-automatique permettant de mesurer un grand nombre de micro-parcelles expérimentales est présenté. Les mesures acquises décrivent la dynamique de la fraction de vert, du FIPAR ainsi que d’indices sensible au LAI et à la chlorophylle au cours du cycle du blé. Cette première partie s’achève sur une discussion des améliorations nécessaires pour optimiser la chaîne d’acquisition et d’interprétation des mesures pour le phénotypage haut débit au champ. Le second axe, plus académique, se concentre sur l’amélioration de la connaissance des propriétés directionnelles des feuilles de blé. Un instrument, le conosocope, est utilisé pour mesurer le facteur de réflectance directionnelle sur un grand nombre de feuilles et de directions. On montre que le système vasculaire parallèle des feuilles de blé crée une anisotropie azimutale peu décrite auparavant dans la littérature. Ce phénomène est modélisé en adaptant un modèle physique de micro-facettes caractérisée par une distribution azimutale anisotrope. La rugosité perpendiculaire au système vasculaire apparaît être deux fois supérieure à celle observée parallèlement. Finalement ce modèle est couplé à un modèle de lancer de rayon pour évaluer l’effet de l’anisotrope des propriétés de la feuille sur celles observées au niveau du couvert. Cette avancée dans la compréhension des processus du transfert radiatif au niveau de la feuille ouvre la voie à une interprétation plus fine des mesures radiométriques réalisées à différentes échelles et en particulier pour le phénotypage haut-débit.

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