When architectural plasticity fails to counter the light competition imposed by planting design: an <i>in silico</i> approach using a functional–structural model of oil palm
2022
Perez, Raphael, P. A. | Vezy, Rémi | Brancheriau, Loïc | Boudon, Frédéric | Grand, François | Ramel, Merlin | Artanto Raharjo, Doni | Caliman, Jean-Pierre | Dauzat, Jean | Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM) | Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad) | Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Occitanie])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université de Montpellier (UM) | BioWooEB (UPR BioWooEB) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM) | Département Performances des systèmes de production et de transformation tropicaux (Cirad-PERSYST) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad) | Smart Research Institute [Indonésie] (SMARTRI) ; SMART agribusiness and food [Jakarta] (SMART) | Agrosystèmes Biodiversifiés (UMR ABSys) ; Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM) ; Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
International audience
显示更多 [+] 显示较少 [-]英语. Functional-structural plant modelling approaches (FSPM) explore the relationships between the 3D structure and the physiological functioning of plants in relation to environmental conditions. In this study, we present a methodological approach that integrated architectural responses to planting design in an oil palm FSPM, and test the impact of planting design and architectural plasticity on physiological responses such as light interception and carbon assimilation. LiDAR-derived and direct measurements were performed on five planting designs to assess the phenotypic plasticity of architectural traits, and allowed evaluating the variations of the main parameters of an existing 3D plant model. Accordingly, we proposed a neighbourhood index (NI) as a simple explanatory variable of architectural plasticity, and used NI-based allometries to simulate architectural variations in 3D virtual plants. Light interception and carbon assimilation were then simulated on virtual plots reproducing the five studied designs. We found that the main traits affected by plant proximity were leaf dimensions, leaf weight and leaf erectness, whereas other structural traits like the frequency of leaflets along the rachis or biomechanical properties of leaves remained unchanged. Our simulation study highlighted model compliance to reproduce architectural plasticity and illustrated how architectural plasticity improved light interception via leaf area expansion, but how the competition for light imposed by the design can counterbalance this benefit in terms of carbon assimilation at stand scale. We conclude on the importance of planting patterns for plants with low architectural plasticity such as oil palm, and how in silico experiments can help in designing innovative planting patterns.
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