CarbHydro : développement d’un système de balances connectées pour la mesure du flux transpiratoire de plantes individuelles - Archive ouverte HAL Access content directly
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CarbHydro : développement d’un système de balances connectées pour la mesure du flux transpiratoire de plantes individuelles

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Abstract

Le changement climatique modifie trois facteurs environnementaux principaux qui influencent les rendements des prairies : les précipitations, la température et la teneur en CO2 de l’air. Dans ce cadre, R. Barillot, scientifique dans l’équipe écophysiologie de notre unité souhaite mener une expérimentation pour analyser la biomécanique des interactions eau x CO2 sur la croissance foliaire des graminées. Les plantes cultivées sous différents niveaux de CO2 vont-t-elles présenter une sensibilité différente à la sécheresse en termes de croissance foliaire, d’efficience d’utilisation de l’eau ? Comment se manifeste l’effet du CO2 sur la réponse de la croissance foliaire à la sécheresse ? Pour répondre à ces questions, le protocole défini consiste à faire pousser des plantes de blé, Ray Grass Anglais et Fétuque élevée en chambre de culture sous 2 niveaux de CO2 (200 ; 800 ppm). Au stade Feuille 5-6, une partie des plantes sera soumise à un stress hydrique pendant quelques jours puis sera réhydratées. Il s’agit de mesurer l’impact de ces conditions de croissance sur la vitesse de croissance foliaire, le flux transpiratoire, la longueur de zone de croissance, l’état hydrique des plantes (potentiels hydriques et osmotiques) ainsi que sur les teneurs en carbone et azote. Si les asservissements et mesures de T°, humidité et CO2 en conditions contrôlées sont maîtrisées au sein de notre laboratoire, la mesure de flux transpiratoire n’avait encore jamais été mise en œuvre à grande échelle. Ainsi un prototype de pesée automatique à intervalles réguliers a été développé, puis testé et validé pour suivre l’évapotranspiration de plantes en pot, dans les conditions de perturbations propres aux enceintes de culture (ventilation, variation de T°). Ce prototype a ensuite été dupliqué pour instrumenter 144 plantes parmi les 960 disposées dans les 2 chambres de culture. Pour respecter l’encombrement imposé par la taille réduite des pots et pour limiter le coût d’investissement de l’expérimentation, une « balance » se compose d’une cellule de charge de 2kg connectée à un module HX711 qui amplifie et convertit la mesure analogique en numérique, lui-même directement soudées sur une carte NodeMCU ESP8266, alimentée en 5Vdc et qui communique en Wifi. Les cartes électroniques sont incluses dans un boitier plastique fixé à proximité de la cellule de charge associée. Une « balance » revient à ~20€HT. Pour acquérir les 144 pesées chaque minute, Node-red et un broker MQTT Mosquitto ont été installés sur un Raspberry Pi 3 équipé d’une carte Wifi. A leur allumage, tous les éléments communicants se connectent au broker MQTT via un réseau wifi local. Le programme Node-red interroge tout à tour chaque NodeMCU ESP8266 qui retourne la valeur de la pesée. Toutes ces valeurs sont concaténées, horodatées et enregistrées dans u fichier au format .csv afin d’être envoyé sur notre serveur de supervision. (Cf. exposé sur Supervisio) Il est important de noter qu’aucune solution du commerce bon marché ne permet de faire communiquer plus de 127 clients sur un même SSID, c’est pourquoi il a été nécessaire de déployer notre propre point d’accès Wifi avec un PC équipé d’un OS Linux et de RaspAP. Le programme Node-red gère également l’automatisation d’un ensemble de pompes et d’électrovannes pour apporter des quantités d’eau variables en fonction des traitements de stress hydriques. L’interface graphique proposée par Node-red permet aux opérateurs de modifier facilement les consignes d’apport d’eau par bloc.
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Dates and versions

hal-03895921 , version 1 (13-12-2022)

Identifiers

  • HAL Id : hal-03895921 , version 1

Cite

Cédric Perrot, Eric Roy, Romain Barillot, Jean-Louis Durand. CarbHydro : développement d’un système de balances connectées pour la mesure du flux transpiratoire de plantes individuelles. 16èmes journées de la mesure et de la métrologie (J2M), Oct 2021, Ardes sur Couze, France. ⟨hal-03895921⟩
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