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Modélisation de larchitecture et de la production des plantes – la "gamme AMAP " et les modèles associés Daniel Auclair 1, Jean-François Barczi 2, Daniel.

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1 Modélisation de larchitecture et de la production des plantes – la "gamme AMAP " et les modèles associés Daniel Auclair 1, Jean-François Barczi 2, Daniel Barthélémy 1, Frédéric Blaise 3/4, Yves Caraglio 2, Paul-Henry Cournède 6, Thierry Fourcaud 4/5, Patrick Heuret 1, Marc Jaeger 4/5, Philippe de Reffye 4/5, … 1, 2, 3, 4, 5 : UMR AMAP (botAnique et bioinforMatique de lArchitecture des Plantes) 1 INRA, Montpellier 2 CIRAD, Montpellier 3 CIRAD, Guadeloupe 4 CIRAD, Montpellier et LIAMA, Beijing 5 CIRAD / INRIA, Rocquencourt/Futur/Saclay 6 : MAS (Mathématiques Appliquées aux Systèmes), École Centrale de Paris

2 Les bases botaniques Simulation des plantes Sim HP – AMAP1980 AMAPsim AMAPhydro, AMAPpara GreenLab2000 Autres applications AMAPmod, Archimed, AMAPméca, agroforesterie, peuplements, imagerie Modélisation de larchitecture et de la production des plantes – la "gamme AMAP " et les modèles associés 1990

3 Larchitecture végétale ( Hallé et al., 1970, 1978 ) : une méthode et des concepts pour les arbres tropicaux en conditions « idéales ». La modélisation stochastique de larchitecture du Caféier ( Reffye, 1979 ) : une méthode originale pour des questions agronomiques. Dans les années : un contexte original …

4 Unité Architecturale RamificationCroissance Croissance définie Arbre entier Réitération Organisation multi-échelles des plantes Metamère Pousse annuelle Poly- cyclisme Axes Développement monopodial Unité de croissance Croissance rythmique Croissance définie Module x Dévelop- pement sympodial x x x x x

5 Age Physiologique et gradients morphogénétiques dans lArchitecture de la Plante (D. Barthélémy et al.) – Effet de base – Dérive – Réitération – Acrotonie

6 Qualitatif Introduction – les bases botaniques Prunus avium Rameaux courts entrenoeuds/UC Tronc entrenoeuds/UC Ordre2 entrenoeuds/UC Ordre 3 entrenoeuds/UC (Y. Caraglio) Quantitatif

7 simulationvisualisation Mesure, codage, extraction, analyse et représentation des données botaniques : AMAPmod (C.Godin, Y.Guédon) Umr DAP [... ALEA] MTG Extraction Modèles Codage Forme... Classes... Décompos... Topologie... Attributs... Code... /P1/U1 +U histogramme loi A M L Editeur de texte Observation Analyse architecturale Plante réelle Mesure (digitalisation) Plante virtuelle

8 Développement, Croissance et Architecture Croissance Biomasse Agronomie Développement Topologie Botanique Architecture Géometrie Infographie Modèles Structure-Fonction

9 Premières simulations 3D modèles architecturaux de F. Hallé SimHP (Philippe de Reffye 1979) Simulation des plantes – 1 -1

10 Chaine Graphique AMAP 1988 (Jaeger, Dinouard, Lecoustre, de Reffye) Simulation par AMAP Images de synthèse sur les Paysages Simulation des plantes – 1- 2

11 Construction dune plante à partir dun axe de référence Simulation des plantes – 2- 1 Automate

12 AMAPsim Simulation de lOrganogénèse et de la géométrie des Plantes Simulation des plantes – 2- 2

13 AMAPsim Simulation de lOrganogénèse et de la géométrie des Plantes (Barczi, Barthélémy, Caraglio, Dinouard, de Reffye, Rey …) 1993 Pin dAlep Caféier, Merisier Tabac, Cotonnier Simulation des plantes – 2- 3

14 Introduction du fonctionnement dans la simulation des plantes interception de la lumière, transpiration, liaison transpiration-production (efficience de leau) Simulation des plantes – 3

15 Architecture et écophysiologie : Archimed (J. Dauzat et al.) A R C H I tectural M odelling E nvironnement D ependant 0 1 TfTf TfTf TfTf S = T f = 0 - R.S f f f f

16 AMAPpara – AMAPhydro Calcul de la matière produite : Simulation des croissances primaire et secondaire des plantes à partir des relations source – puits (Blaise, de Reffye, Fourcaud, Houllier) 1998

17 Projets GreenLab et DigiPlante Ph. de Reffye, M. Goursat, JP Quadrat, Kang Mz H. Rey, JF Barczi, D. Barthélémy Ph Cournede, A. Mathieu, V. Letort Marc Jaeger + Collaborations CAAS CAF Simulation des plantes : architecture et production des plantes

18 Métamères produits Somme des degrés jours Transpiration (kg/m2) Biomasse produite Guo Yan Architecture et écophysiologie : GreenLab et Digiplante

19 Relations sources-puits dans le modèle dynamique GreenLab (Ph. de Reffye et al.) graine photosynthèse H2OH2O Pool de réserve feuilles racines Organogenèse + expansion des organes transpiration CHO fruits branches Plante GreenLab

20 feuille racine fruit entre-noeud cerne

21 Exemples de simulation de plantes (Kang MengZhen, 2003) 15 ans Blé Tomate Gingko Biloba Maïs Tournesol

22 Plasticité de larchitecture dun arbre dun âge donné en fonction de son environnement (A. Mathieu, P.H. Cournède 2004) Age Conditions de lumière

23 Sim HP de Reffye 1980 AMAPsim I Barczi 1993 AMAP Jaeger 1988 AMAPhydro AMAPpara Blaise 1991 Fonctionnement GL3 Cournede 2004 Interaction Photosynthèse x organogenèse GL1 &2 Kang 2003 Modèle Dynamique Modèles architecturaux Hallé & al Organogenèse + géométrie Simulation de la croissance Modèles mathématiques Âge Physiologique Simulateurs de croissance des plantes « AMAP » Toute lhistoire en 1 diapo GL4 … >

24 A R C H I tectural M odelling E nvironnement D ependant Dauzat & al. AMAPméca Fourcaud Sim HP de Reffye 1980 AMAPsim I Barczi 1993 AMAPhydro AMAPpara Blaise 1998 prototypeAMAP Jaeger 1988 Fonctionnement GL3 Cournede 2004 Interaction Photosynthèse x organogenèse GL1 &2 Kang 2003 Modèle Dynamique Modèles architecturaux Hallé & al Organogenèse + géométrie Simulation de la croissance Modèles mathématiques Âge Physiologique Simulateurs de croissance des plantes « AMAP » Toute lhistoire en 1 diapo … GL4 … >

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