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Cereals --- Growth retardants --- Triticum aestivum --- Barley --- Froment d'hiver --- Antiverse --- Action antigibberellique

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L’Union européenne expose une réelle volonté de réduire l’utilisation des produits phytopharmaceutiques dont les herbicides. Parallèlement, une transition des systèmes de production vers l’agriculture biologique s’opère. Des nouvelles stratégies de lutte contre les adventices doivent donc être développées notamment via le désherbage mécanique qui revient à l’avant plan. En le combinant avec des herbicides, il permettrait d’en réduire les doses. Dans ce contexte, un essai de trois ans a été mis en place afin d’évaluer l’efficacité de différents outils de désherbage mécanique en combinaison d’herbicides anti-dicotylée ou anti-graminée à zéro, demi ou pleine dose.
Les résultats de cette présente étude ont révélé une réponse du désherbage mécanique différente selon les années en raison d’une flore adventice et de conditions météorologiques variables. Ainsi, lors d’infestations « raisonnables » de dicotylédones, le désherbage mécanique peut suffire à lui seul si toutefois les conditions permettent un accès au champ au moment opportun. Lorsque l’intervention n’est pas possible ou l’infestation de dicotylédones trop forte, l’utilisation d’herbicide semble inévitable. Sur une flore de graminées, l’utilisation d’un anti-graminée semble indispensable. Cependant, dans les deux cas, une demi-dose unique se montre suffisante pour contrôler efficacement les adventices présentes.
Néanmoins, il est avéré que le risque d’apparition de résistance aux herbicides augmente avec la réduction des doses. Il pourrait être intéressant de combiner du désherbage mécanique aux demi-doses d’herbicides afin d’ajouter une pression supplémentaire sur l’ensemble des adventices et réduire le risque d’apparition de résistance. Ce phénomène nécessite toutefois plus de recherches.
Cette combinaison du désherbage mécanique avec des herbicides à dose réduite peut également offrir une nouvelle stratégie de lutte contre une flore mixte en nombre « raisonnable ». Ainsi, le désherbage mécanique assurerait un contrôle sur les dicotylédones, tout en maintenant une pression sur l’ensemble des graminées, ces dernières étant gérées par une demi-dose d’anti-graminée.

Désherbage mécanique --- Herbicide --- Lutte intégrée --- Froment d'hiver --- Triticum aestivum L. --- Sciences du vivant > Agriculture & agronomie

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Le phénotypage des cultures est un enjeu important pour sélectionner les variétés et traitements les plus adaptés pour augmenter les rendements tout en réduisant les impacts environnementaux et en s'adaptant aux changements climatiques. Au contraire des mesures manuelles, le phénotypage haut débit par imagerie a le potentiel de caractériser rapidement une grande surface de cultures. Le but de ce travail est de déterminer la capacité d'un système de vision 3D stéréoscopique à caractériser l'architecture de canopées de froment d'hiver et d'orge de printemps. Les traits d'intérêts sont l'indice de surface foliaire "Leaf Area Index" (LAI), l'angle moyen des feuilles "Mean Tilt angle" (MTA), la hauteur des plants, la biomasse aérienne, le stade de développement et le nombre et la longueur des épis. Les images ont été acquises dans deux champs (situés en Belgique à Lonzée et à Gembloux) dans le cadre d'essais de fertilisation azotée afin d'étudier des architectures contrastées. Le traitement de ces images inclut la segmentation sol-plante, la construction d'une carte de profondeur et le calcul des traits d'intérêt sur base des informations de profondeur, couleur et texture des images. Aussi bien des méthodes de calculs innovantes que des méthodes basées sur la littérature ont été implémentées. La stéréoscopie s'est révélée capable de mesurer les traits d'intérêt et de détecter des différences entre les traitements azotés. Les erreurs de mesure commises ont été quantifiées et comparées à celles rencontrées dans la littérature. 
Enfin, des améliorations de la méthode ont été proposées. Les perspectives dégagées par ce travail sont nombreuses, entre autres : étude des traits concernés en réponse à des stress biotiques ou abiotiques, extension de la méthode à d'autres traits ou cultures et combinaison des caméras stéréoscopiques avec d'autres capteurs. In-field crop phenotyping is an important stake to select the most suitable varieties and treatments to increase yields while reducing environmental impacts and dealing with climate changes. High throughput phenotyping has the potential to characterize wide crop areas quicker than manual measurements. This study aims to determine the capacity of 3D stereovision to characterize the architecture of two important crops : winter wheat and spring barley. Studied traits are leaf area index (LAI), mean tilt angle (MTA), plant and spike heights, above ground biomass and development stage as well as the number and the mean length of spikes. 
Images have been taken from two different fields (Lonzée and Gembloux, Belgium) dedicated to 
agronomic experiments. The fields were divided into several micro-plots, fertilized with different 
amounts of nitrogen so that their architectures were different. Image processing included leaves 
segmentation through support vector machines, distance map building and traits computation thanks to depth, color and texture information. Both brand new and literature-based computation methods have been developed. Stereovision has been proven efficient to estimate the targeted traits and to detect differences between nitrogen treatments. Errors have been quantified and compared with values from literature. 
Finally, improvements of the method have been proposed. Perspectives include study of the response of the targeted traits to biotic and abiotic stresses as well as extending the method to other traits or crops and combining stereo cameras with other sensors.

Stéréoscopie - froment d'hiver - orge de printemps - architecture - LAI - MTA - hauteur - biomasse - épis - fumure azotée --- Stereovision - winter wheat - spring barley - architecture - Leaf Area Index - Mean Tilt Angle - height - biomass - spike - nitrogen --- Sciences du vivant > Agriculture & agronomie

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The current global context, characterised by significant demographic growth and an increase
in food insecurity, presents a significant challenge to maintaining the levels of agricultural pro-
duction required to meet global food demand. This is particularly in light of the impact of
climate change, which is a major obstacle to achieving this goal. Climate change is defined by
an increase in global temperature and atmospheric carbon dioxide levels, in conjunction with
an increase in the frequency and intensity of extreme weather events linked to precipitation
patterns and temperature. While the specific results may vary depending on the climate model
employed, the majority of future climate projections concur on the overall amplification of these
disturbances. Consequently, the agricultural sector in Wallonia is confronted with a significant
climatic challenge. Winter wheat is the most cultivated cereal in Belgium. Additionally, crop
models can be employed to simulate crop growth and productivity in disparate environmental
contexts and under varying management practices. One such model is STICS, which is held in
high regard for its robustness and its capacity to simulate a range of stress types for the plant.
Consequently, the aim of this study is to spatialise the STICS model, which simulates winter
wheat cultivation under different soil and climatic conditions in Wallonia, in order to assess the
vulnerability of this crop to changes in the climatic context under different warming scenarios
(4.5 W.m−2 and 8.5 W.m−2) and different climate models (MPI-ESM-MR and MIROC5) in the
medium (2040-2070) and long term (2070-2100). Furthermore, the study seeks to examine the
potential spatial variability of vulnerability at the Walloon territorial level and to establish a
metric for assessing the vulnerability of winter wheat. To this end, the decision was taken to
simulate the growth of a single variety cultivated in accordance with a standardised technical
itinerary, thereby focusing the study on the environmental component of the phenotype, in-
cluding the climatic and soil aspects. The inter-annual yield stability index was selected as a
means of reflecting the vulnerability of winter wheat. The results of these simulations indicate
a decline in productivity stability as the climate scenario becomes more intense. This variation
in stability also reflects significant spatial variability, which serves to highlight the increased
vulnerability of regions that are generally characterised by high historical yields. The climate
models indicate comparable trends, although the MIROC5 model produces greater spatial vari-
ability in stability. It can be concluded that the vulnerability in question is dependent on the
climate model that is employed. Furthermore, an inverse correlation was identified between
excess water stress and winter wheat productivity, particularly during the vegetative phase of
development. This finding justifies the calculation of the SPEI-3 agrometeorological index and
the use of its May value as a vulnerability metric. The lowest yields were associated with spring
water surpluses in extremely wet years, as evidenced by the inclusion of this variable in four
case studies. A further extension of this study to other field crops in Wallonia, coupled with
more precise input data, would appear to represent a relevant avenue for the assessment of the
differences in vulnerability of agricultural production to climate threats. Le contexte mondial actuel, dicté par une croissance démographique importante et une
insécurité alimentaire montrant des tendances à la hausse, fait face à un obstacle de taille
dans le maintien des niveaux de production agricole nécessaire pour subvenir à la demande ali-
mentaire globale : le changement climatique. Celui-ci est caractérisé par une augmentation de la
température globale et des niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique à laquelle s’ajoute une
hausse de la fréquence et de l’amplitude de phénomènes climatiques extrêmes liés aux régimes
de précipitations et aux températures. Bien que des résultats relativement différents puissent
être observés selon le modèle climatique soliscité, les projections climatiques futurs s’accordent
sur l’amplification globale de ces perturbations. Les productions agricoles wallonnes sont donc
confrontées à une menace climatique sérieuse. Le froment d’hiver constitue la première céréale
cultivée à l’échelle nationale belge. Parallèlement, les modèles de culture permettent de simuler
la croissance et la productivité des cultures dans différents contextes environementaux et selon
des pratiques de gestions variables. Parmi ces modèles se trouve STICS, apprécié pour sa
robustesse et sa capacité à simuler différents types de stress pour la plante. Par conséquent,
cette étude a pour objectif de spatialiser le modèle STICS simulant la culture de froment d’hiver
dans les différents contextes pédoclimatiques de Wallonie afin d’évaluer la vulnérabiltié de cette
culture face à l’évolution du contexte climatique selon différents scénarios de réchauffements
(4.5 W.m−2 et 8.5 W.m−2 ) et différents modèles climatiques (MPI-ESM-MR et MIROC5) à
moyen (2040-2070) et long terme (2070-2100). L’étude de l’éventuelle variabilité spatiale de la
vulnérabilité à l’échelle territoriale wallonne ainsi que la définition d’une métrique permettant
de qualifier la vulnérabilité du froment d’hiver constituent également des objectifs de l’étude.
Pour y parvenir, il a été choisi de simuler la croissance d’une variété unique conduite selon un
itinéraire technique standardisé afin de focaliser l’étude sur la composante environnementale du
phénotype incluant l’aspect climatique et pédologique. Le calcul de l’indice de stabilité interan-
nuelle des rendements a été sélectionné afin de traduire la vulnérabilité du froment d’hiver. Les
résultats émergeant de ces simulations suggèrent une chute de stabilité de productivité à mesure
que le scénario climatique s’intensifie. Cette variation de stabilité répond également à une vari-
abilité spatiale notable, mettant ainsi en avant la vulnérabilité accrue de régions généralement
caractérisées par des rendements historiques importants. Les modèles climatiques suggèrent des
tendances similaires mais le modèle MIROC5 simule une variabilité spatiale de stabilité plus im-
portante. La vulnérabilité apparait dès lors comme dépendante du modèle climatique soliscité.
Finalement, le stress hydrique par excès d’eau s’est révélé très négativement corrélé à la pro-
ductivité du froment d’hiver et ce en particulier lors de la phase végétative du développement.
Ce constat justifie le calcul de l’indice agrométéorologique SPEI-3 et l’utilisation de sa valeur
mois de mai comme métrique de vulnérabilité. Son intégration à quatre études de cas a permis
de constater l’association des rendements les plus bas aux excédents hydriques printaniers lors
d’années extrêmement humides. L’extension de cette étude aux autres grandes cultures de
Wallonie couplée à une précision accrue des données d’entrée semble pertinente afin d’évaluer
les différences de vulnérabilité des productions agricoles face à la menace climatique.

climate change --- winter wheat --- crop models --- yield stability --- precipitation patterns --- extreme weather events --- changement climtatique --- froment d'hiver --- modèles de culture --- stabilité des rendements --- régimes de précipitations --- évènements climatiques extrêmes --- Sciences du vivant > Agriculture & agronomie