Travail de fin d'études et stage[BR]- Travail de fin d'études : Mechanical response of coffee leaves to raindrops in the context of Coffee Leaf Rust propagation[BR]- Stage

Abstract

Coffee is one of the most consumed agricultural products in the world, representing a vast market and, for many, a true ritual. Its cultivation, on which many farming families depend, is sometimes threatened by a fungus: Hemileia vastatrix, which spreads a disease with devastating consequences: Coffee Leaf Rust (CLR).

The severity of recent epidemics has highlighted the necessity of adapting agricultural techniques to prevent this disease.

Among these techniques, agroforestry has an impact on a factor influencing the spread of rust: the precipitation received by coffee plants.

This thesis examines the mechanical response of coffee leaves to raindrop impacts and, in particular, how this response can lead to spore detachment.

Through a series of experiments conducted at the Microfluidics Lab at the University of Liège, the thesis explores the deformation modes of coffee leaves, such as bending, twisting, and flapping, following the impact of water droplets. High-speed videography, videogrammetry, and numerical methods were employed, allowing for the analysis of positions, velocities, and accelerations.

The main findings include the identification of flapping as the movement most likely to cause spore detachment, the quantification of leaf accelerations under various conditions, and the influence of different parameters related to the leaf or the droplet.

The study concludes with recommendations for future research on leaf flapping and its influence on spore propagation.

Le café est l'un des produits agricoles les plus consommés au monde, représentant un gigantesque marché et, pour beaucoup, un véritable rituel. Sa culture, sur laquelle repose un grand nombre de familles paysannes, est parfois menacée par un champignon : Hemileia vastatrix, qui propage une maladie aux conséquences fatales : la rouille du caféier (CLR).

La violence des dernières épidémies a mis en lumière la nécessité d'adapter les techniques agricoles pour prévenir cette maladie.

Parmi ces techniques, l'agroforesterie joue un rôle sur un facteur de propagation de la rouille : les précipitations reçues par les plants de café.

Cette thèse examine la réponse mécanique des feuilles de caféier aux impacts des gouttes de pluie, en particulier comment cette réponse peut provoquer le détachement de spores.

À travers une série d'expériences menées au Microfluidics Lab de l'Université de Liège, la thèse explore les modes de déformation des feuilles de caféier, tels que la flexion, la torsion et le battement, suite à l'impact des gouttes d'eau. Des techniques de vidéographie à haute vitesse, de vidéogrammétrie, des méthodes numériques et des régressions linéaires ont été employées, permettant une analyse des positions, vitesses et accélérations.

Les principales conclusions incluent l'identification du battement comme le mouvement le plus susceptible de provoquer le détachement des spores, la quantification des fréquences d'oscillation et des accélérations des feuilles dans diverses conditions, ainsi que l'analyse de l'influence de différents paramètres relatifs à la feuille ou à la goutte, notamment sa masse et sa vitesse d'impact.

L'étude se termine par des recommandations pour de futures recherches sur le battement des feuilles et son influence sur la propagation des spores.