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Dernière mise à jour : Mai 2021

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Plantes et Système de cultures Horticoles

Plantes et Systèmes de culture Horticoles

QualiTree

QualiTree
QualiTree est un modèle arbre fruitier-sol. Il simule la variabilité de la production de fruits en quantité et qualité (calibre, sucres, …) et un bouquet de services écosystémiques. Il intègre des processus carbonés, hydriques et azotés sous l’influence du pédoclimat, de l’agrivoltaïsme, des pratiques culturales, et des pressions multiples de bioagresseurs.

QualiTree est un modèle d’arbre dans un verger : il est tenu compte des distances de plantation et de leurs conséquences sur l’interception lumineuse. On peut l’utiliser pour l’échelle verger en considérant un arbre « moyen », en attendant la considération de la variabilité des états initiaux des arbres, de la couverture végétale entre rangs, voire d’autres modalités (mélanges d’espèces dans le verger).

Sa conception initiale est centrée sur l’élaboration de la qualité multicritères des fruits et sur la variabilité de cette qualité intra-arbre. Pour cette raison, QualiTree est un modèle architecturé, avec une architecture à un niveau de détail nécessaire et suffisant pour cet objectif, qui n’est pas celui des modèles FSPM.

photo-arbre

Il incorpore un modèle de fruit détaillé conçu et étudié en amont, la partie arbre n’étant pas au même niveau de détail du point de vue des structures et des processus représentés. Les choix majeurs de modélisation, du point de vue des structures et processus, des hypothèses, des analogies, sont décrits dans Lescourret et al. (2011 : version initiale) et Rahmati et al. (2018 : version où les processus hydriques sont rendus explicites).

diagramme

Il est générique même s’il a été principalement utilisé pour le pêcher. Une adaptation au pommier a été faite (Pallas et al., 2016).

C’est pour l’instant un modèle à l’échelle annuelle, qui fonctionne à partir d’états initiaux des organes de l’arbre. Le rendre pérenne fait partie de nos projets, en sachant que beaucoup d’états, notamment le nombre de fruits et le nombre de rameaux porteurs de fruits, sont très fortement réglés par les pratiques des arboriculteurs faites chaque année (taille d’hiver, éclaircissage).

Il a représenté d’abord (Lescourret et al., 2011) des processus carbonés dans l’arbre en plus des processus d’élaboration de la qualité des fruits. Le sous-modèle d’interception lumineuse qui pilote en partie ces processus carbonés est décrit dans Miras-Avalos et al. (2011). Ensuite, les processus hydriques ont été représentés de façon explicite (Rahmati et al., 2018).

arbre2

Les publications d’application de QualiTree concernent majoritairement des questions de réaction au stress hydrique – nous sommes en zone méditerranéenne à Avignon et c’est une question majeure pour la Méditerranée, ou pour d’autres zones encore plus arides. C’est pourquoi nous collaborons avec des collègues du sud de l’Espagne ou d’Iran (Miras-Avalos et al., 2013a, b; Rahmati et al., 2018).

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Une évolution du modèle est en cours sur les points suivants :

  • Le rajout d’un sol avec des processus carbone, eau et azote. Le sous-modèle de sol de Stics a été choisi. Nous avons également conçu un sous-modèle de l’effet de l’azote absorbé sur le fonctionnement de l’arbre. Tout cela permettra à QualiTree de représenter de façon explicite l’effet d’apports en eau et azote sur le fonctionnement du système sol-arbre-atmosphère, et aussi de simuler des indicateurs de services écosystémiques liés aux processus C, N et eau. Cette partie a été conceptualisée et codée, et nous sommes en phase de test et de calibration par confrontation à des données.
  • La représentation de l’influence de bioagresseurs sur les fonctions du modèle et les conséquences sur le rendement et la qualité des fruits et les services écosystémiques. Un premier travail a été réalisé, qui couple QualiTree à un modèle d’épidémiologie des monilioses (Bevacqua et al., 2019). Nous poursuivons le développement de cette partie depuis 2021 dans le cadre du projet Odace.
diagramme2
  • L’application à l’agrivoltaïsme (coexistence sur une même parcelle d’une culture et de panneaux photovoltaïques). La réduction du rayonnement incident dans ce contexte a nécessité de revisiter certaines hypothèses et d’ajouter certains processus. En particulier, le lien entre l’environnement lumineux au moment de la croissance des pousses et la croissance en dimension et en masse des feuilles (SLA) a été explicité. De plus, en réduisant l’acquisition de carbone, les systèmes agrivoltaïques accentuent la compétition pour la ressource carbone avec pour conséquence une chute physiologique plus importante qui a été également formalisée (thèse de Perrine Jullion en cours de valorisation, autres projets en devenir).
arbres

Publications sur QualiTree

Bevacqua, D., Genard, M., Lescourret, F., Martinetti, D., Vercambre, G., Valsesia, P., & Miras-Avalos, J. M. (2019). Coupling epidemiological and tree growth models to control fungal diseases spread in fruit orchards. Scientific Reports, 9. https://doi.org/8519 10.1038/s41598-019-44898-6

Lescourret, F., Moitrier, N., Valsesia, P., & Genard, M. (2011). QualiTree, a virtual fruit tree to study the management of fruit quality. I. Model development. Trees-Structure and Function, 25(3), 519–530. https://doi.org/10.1007/s00468-010-0531-9

Miras-Avalos, J. M., Alcobendas, R., Alarcon, J. J., Pedrero, F., Valsesia, P., Lescourret, F., & Nicolas, E. (2013a). Combined effects of water stress and fruit thinning on fruit and vegetative growth of a very early-maturing peach cultivar: Assessment by means of a fruit tree model, QualiTree. Irrigation Science, 31(5), 1039–1051. https://doi.org/10.1007/s00271-012-0385-6

Miras-Avalos, J. M., Alcobendas, R., Alarcon, J. J., Valsesia, P., Genard, M., & Nicolas, E. (2013b). Assessment of the water stress effects on peach fruit quality and size using a fruit tree model, QualiTree. Agricultural Water Management, 128, 1–12. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2013.06.008

Miras-Avalos, J. M., Egea, G., Nicolas, E., Genard, M., Vercambre, G., Moitrier, N., Valsesia, P., Gonzalez-Real, M. M., Bussi, C., & Lescourret, F. (2011). QualiTree, a virtual fruit tree to study the management of fruit quality. II. Parameterisation for peach, analysis of growth-related processes and agronomic scenarios. Trees-Structure and Function, 25(5), 785–799. https://doi.org/10.1007/s00468-011-0555-9

Pallas, B., Da Silva, D., Valsesia, P., Yang, W. W., Guillaume, O., Lauri, P. E., Vercambre, G., Genard, M., & Costes, E. (2016). Simulation of carbon allocation and organ growth variability in apple tree by connecting architectural and source-sink models. Annals of Botany, 118(2), 317–330. https://doi.org/10.1093/aob/mcw085

Rahmati, M., Miras-Avalos, J. M., Valsesia, P., Lescourret, F., Genard, M., Davarynejad, G. H., Bannayan, M., Azizi, M., & Vercambre, G. (2018). Disentangling the Effects of Water Stress on Carbon Acquisition, Vegetative Growth, and Fruit Quality of Peach Trees by Means of the QualiTree Model. Frontiers in Plant Science, 9. https://doi.org/3 10.3389/fpls.2018.00003

Porteur scientifique du projet : Gilles Vercambre