Variabilité intra-individu de la biochimie foliaire de la canopée d’arbres en verger par télédétection au service de l’agroécologie – CANOP

L’impact du changement climatique et des activités anthropiques rend critique l’apport en nourriture fourni par les vergers avec l'augmentation de la population mondiale. Le défi est de combiner une production alimentaire fructueuse, des pratiques durables et une économie viable tout en restant accessible à tous. L'agroécologie conçoit des systèmes de production reposant sur les fonctionnalités offertes par les écosystèmes en minimisant les pressions environnementales et en préservant les ressources naturelles. Sa portée est élargie avec l’emploi de données de télédétection, non-destructives, à haut débit et dynamiques, pour évaluer l'état de la végétation à grande échelle. En couplant télédétection et agroécologie, le projet CANOP vise des solutions innovantes, d'une part pour caractériser la santé des arbres face aux ravageurs et maladies sous des gestions contrastées (réduction des produits phytosanitaires, irrigation maîtrisée) et pour différents génotypes pour une gestion donnée (sélection de variétés résilientes), et d'autre part pour optimiser le recours à la fertilisation. Ces applications orientées arbres nécessitent une échelle d'observation adéquate. Alors que l’essentiel des études portent sur la variabilité intra- et inter-espèces, CANOP cible l'échelle de la feuille et la variabilité intra-individu. A partir des propriétés optiques (0,4-2,5 µm), les traits biochimiques foliaires tels que les pigments, la teneur en eau et matière sèche sont estimées, témoignant de l’activité photosynthétique, la transpiration, l'allocation des nutriments, le taux de croissance et la décomposition. À l'échelle de l'arbre, l'objectif de CANOP est d’appréhender leur variabilité spatiale (coloration, stress hydrique et biomasse). Mais, quatre défis majeurs se présentent pour des résolutions spatiales centimétriques: (1) le comportement anisotrope des propriétés optiques, jusqu'à présent négligé pour des résolutions spatiales plus élevées, (2) l'impact de la géométrie 3D de l'arbre, dominée par la distribution et l'orientation des feuilles, accentuant les effets de diffusions multiples, (3) la mise à l'échelle spatiale de la feuille à l'arbre puis au verger à partir de différentes données de télédétection (incluant l'imagerie satellitaire), et (4) la difficulté de relier les traits biochimiques à l'état de santé/nutrition (qualitatif/quantitatif). Pour y répondre, l'ambition de CANOP est de coupler les technologies de télédétection optique active et passive (3D-LiDAR et imagerie spectroscopique) avec la polarisation à partir de mesures en laboratoire et des acquisitions drone. Ainsi, les mesures expérimentales auront un grand rôle à jouer, ainsi que la modélisation des données entre les propriétés optiques et traits foliaires, ces derniers avec l'état de santé/nutrition. Cela inclut des méthodes IA basées sur les données, d'autres basées sur l’emploi de modèles physiques, ainsi que le développement de nouveaux modèles. Avoir des méthodes robustes multi-échelles est essentiel pour fournir des cartes de santé/nutrition des arbres avec une grande précision. Des vergers d'abricotiers et de pêchers (3ème/4ème rangs nationaux pour la production de fruits) gérés par l'INRAE sont étudiés, à l'UERI Gotheron près de Valence et à Avignon. Enfin, le projet CANOP est en phase avec le 4ème Programme d’Investissements d'Avenir (PIA4) financé par le gouvernement, avec deux Programmes et Equipements Prioritaires de Recherche (PEPR), "Agroécologie et numérique" et "Génétique et sélection variétale", (co-)pilotés par l'INRAE. Ainsi, les résultats de CANOP auront des impacts industriels (ex: conception de nouvelles plateformes de télédétection courtes portées pour la sélection variétale), sociétaux et économiques pour l’agroalimentaire (optimisation de la gestion pour la production de fruits en réduisant les pesticides) grâce à une compréhension complète du fonctionnement du végétal en alliant télédétection, modélisation et agroécologie.