Nœud 5: Montpellier Champ - DiaPHEN

Description

La plateforme DiaPhen est un ensemble d’outils et de méthodes de phénotypage au champs permettant de caractériser à haut débit la réponse des plantes à des contraintes environnementales liées aux changements climatiques, notamment le manque d’eau et les hautes températures. La plateforme accueille chaque année des équipes de différents instituts dans le cadre de projets nationaux et internationaux. Les espèces actuellement travaillées sont essentiellement le blé dur, le blé tendre, le maïs et le sorgho.

L’évaluation des performances des plantes en peuplement et en conditions agricoles est possible sur une gamme de sols connus et géoréférencés. L’équipe dédiée à la plateforme assure le suivi agronomique des expérimentations de la préparation du sol à la récolte, et fourni l’ensemble des données environnementales (sol et climat). En parallèle, la plateforme met à la disposition des équipes de recherche, du matériel technologique de haut niveau et du personnel formé à leur utilisation.

La plateforme DiaPhen est également un lieu de collaboration entre équipes de recherche et équipementiers pour mettre au point et tester de nouveaux outils et les méthodes de traitements des données.

Contexte

La plateforme DiaPhen fait partie de l’unité expérimentale INRAE DiaScope située à 15km au Sud de Montpellier et à 3km de la mer Méditerranée. L’unité expérimentale dispose d’environ 72 hectares et s’est doté de 4 plateaux (PILOT, OC, DIAMS et GAMME) permettant d’explorer différents systèmes de culture (irrigué, agriculture biologique, agroforesterie, faibles intrants, …). De plus, la situation géographique particulière dans une zone de climat méditerranéen et l’accès à des outils d’irrigation permettent à la plateforme DiaPhen de piloter des scénarios climatiques impliquant des épisodes de sécheresse et des températures élevées pour étudier les effets de ces contraintes sur les performances des cultures.

La plateforme permet ainsi de compléter l’offre Montpelliéraine de phénotypage dans des environnements contraints en proposant des contextes expérimentaux complémentaires à ceux mis en place sur les plateformes en milieu contrôlé de l’infrastructure M3P de l’UMR LEPSE.

Caractéristiques

Des réseaux de capteurs connectés sont déployés au sein des expérimentations afin de mesurer les conditions environnementales en parallèle des mesures phénologiques afin d’analyser et de modéliser les interactions Génotype x Environnement.

Des capteurs d’humidité et de température du sol permettent de mesurer et de suivre en continu l’évolution de l’état hydrique du sol.

Une caractérisation du climat est également réalisée à plusieurs échelles :

• Une caractérisation climatique globale, à l’échelle de l’unité expérimentale. Une station météo appartenant au réseau agroclimatique national INRAE enregistre des données climatiques sur des pas de temps journaliers et horaires.
• Une caractérisation climatique locale, à l’échelle de l’expérimentation. Selon les cas, des capteurs climatiques peuvent être déployés au sein des expérimentations pour un suivi plus fin et en continu de certaines variables sur des pas de temps de 15 minutes.
• Une caractérisation micro-climatique, à l’échelle de la plante. Des solutions sont actuellement proposées pour mesurer la température ressentie par les plantes au niveau de l’apex ou au niveau des feuilles.

Des vecteurs de phénotypage terrestres (la Phénomobile) et aériens (les drones) qui embarquent des capteurs imageurs (caméras RGB et multispectrales) et des LiDAR ont été déployés sur la plateforme et permettent de caractériser finement la croissance, le développement et l’architecture des plantes grâce à des chaînes de traitement dédiées. Ces vecteurs sont complémentaires dans la prise des données avec d’une part des acquisitions à très haut débit permettant des mesures quasi instantanées d’un grand nombre de génotypes grâce au drone et d’autre part des acquisition plus fines en terme de résolution tout en s’affranchissant des conditions environnementales d’éclairement grâce à un système d’éclairage par flash disponible sur la Phénomobile.

Un Dispositif Robotisé de Phénotypage Post-Récolte (DRPPR) développé en partenariat avec la société OptoMachine (https://optomachines.fr/) offre une alternative plus complète et plus précise aux équipements de terrain afin de caractériser la production de grains des parcelles expérimentales pour des espèces de grandes cultures grâce à des analyses morphométriques des grains par analyse d’images et des analyses biochimiques par NIRS.  

Un second dispositif d’imagerie associé à une chaîne de traitement des images, tous deux développés en partenariat avec la société Phymea-Systems (https://www.phymea-systems.com/), permettent d’accéder à des composantes du rendement sur des épis matures de maïs. Le dispositif donne accès à haut débit à des variables morphométriques à l’échelle de l’épi et à l’échelle des grains individuels. Les algorithmes utilisés permettent également de caractériser l’organisation des grains sur les épis ainsi que les zones d’avortements causées par des stress environnementaux.