Insertion de la morphogenèse racinaire dans L-grass, un modèle structure-fonction de graminées fourragères

A model of the shoot morphogenesis of forage grasses, called L-grass, was developed in previous studies. The aim of this thesis is to propose a method for introducing root morphogenesis in the current model so the effect of telluric resources availability can be taken into account for shaping plant form and functioning.A simulator of perennial ryegrass (Lolium perenne L.) whole plant, which includes (i) the rules of shoot architecture self-regulation,(ii) the architectural development of the root system, (iii) the coordination processes between shoot and root parts and (iv) a system of allocation of carbon, was developed. The self-adaptable character of the model allows the reproduction of the responses to the intensity of defoliation and the competition for sunlight without the need of any central control. The coupling of the model with a soil model enables to recreate the development of the plant undergoing different scenarios of water supply with no requirement of previously established morphogenetic guidelines.The architectural representation of the root system presents some shortcomings, mainly regarding the need in computing power when simulating plant populations. In order to overcome these limitations, a continuous model of the dynamics of root densities has been also incorporated to simulate plant rooting. The comparison between both models of root systems has shown the undeniable interest of modeling root density, especially for the studies at the vegetation cover level.

Un modèle de morphogenèse aérienne de graminées fourragères, nommé L-grass, a été développé lors de travaux précédents. Le but de la thèse est de proposer une méthode d’insertion de la morphogenèse racinaire dans ce modèle afin de tenir compte de l’impact des ressources telluriques sur la structure et le fonctionnement de la plante.Un simulateur de plante entière de ray-grass anglais (Lolium perenne L.) incorporant (i) des règles d’autorégulation de l’architecture aérienne, (ii) le développement architecturé du système racinaire, (iii) des processus de coordination entre les parties aérienne et racinaire et (iv) un système d’allocation du carbone a été développé. La nature autorégulée du modèle lui permet de reproduire les réponses à l’intensité d’une défoliation et à la compétition pour la lumière sans nécessiter de contrôle central. Le couplage du modèle avec un modèle de sol permet de simuler le développement de la plante subissant différents scénarios d’apport en eau sans nécessiter de consignes morphogénétiques données a priori.La représentation architecturée du système racinaire présente quelques limites, principalement en termes de ressources informatiques, pour les simulations de peuplements. Afin de pallier ces limites, un modèle continu de dynamique de densité racinaire a aussi été incorporé pour simuler l’enracinement. Les comparaisons entre les deux modèles de système racinaire ont montré l’intérêt indéniable des modèles de densités racinaires notamment pour les études à l’échelle d’un couvert végétal.