Acquisition des paramètres du modèle .1 Conditions à la limite supérieure .1 Conditions à la limite supérieure

Le principe de calcul de la demande climatique s’exerçant sur le sol et sur le couvert n’est pas similaire pour les différents modèles.

- L’évaporation du sol potentielle (EP) est calculée dans les différents modèles selon une

fonction d’extinction progressive du rayonnement (loi de Beer).

- La transpiration potentielle (TP):

a. Avec HYDRUS-1D, la demande climatique s’exerçant sur la plante est estimée par différence entre la demande climatique globale (EP_ref) et l’évaporation potentielle du sol (EP).

b. Avec les deux modèles STICS et PASTIS, la transpiration potentielle utilise le coefficient cultural maximale KMAX

Pour éviter cette différence, les valeurs des variables TP et EP calculées en sortie de STICS ont été imposées à HYDRUS-1D.

2 m 0 60 120 20 140 160 100 40 80 E LA BT BT IC IC 2 m 2 m 0 60 120 20 140 160 100 40 80 0 60 120 20 140 160 100 40 80 E LA BT BT IC IC

4.2.2.3.2 Paramètres de la plante

Les données requises par HYDRUS-1D pour simuler le prélèvement d’eau par la culture sont le profil racinaire (profondeur d’enracinement) et son évolution au cours du temps. Ces données ont été estimées avec STICS (chapitre 3). Les 4 paramètres (h₁, h₂, h₃, h₄) de la fonction de stress hydrique sont issues de la base de données HYDRUS-1D, elle-même issue de données de la littérature (Wesseling et al., 1991). Ces paramètres ont été fixés à 15, 30, -600, -8000 cm.

4.2.2.3.2 Paramètres hydriques du traitement DVB

Afin de décrire le transfert d’eau, nous avons retenu les expressions de Mualem – van Genuchten qui utilisent 5 paramètres : θr, θs, Ks, α et n (Eq.4.6 et 4.7). Une démarche de

paramétrisation progressive, utilisant des mesures indépendantes et incluant progressivement la prise en compte des données de terrain à simuler, a été adoptée. Le but de cette démarche est d’évaluer la capacité de mesures de θ(h) et K(h) indépendantes à simuler les données de

terrain. Cette démarche progressive comporte deux étapes structurées en 4 scénarios de paramétrisation, qui correspondent à 4 jeux de paramètres hydriques.

Etape 1= Paramétrisation du modèle à partir desmesures

indépendantes

Scénario 1 :

utilisation des paramètres obtenus avecRETC à l’aide des données indépendantes

en labo : presses de Richards (θ

r, θ

s, α, n)

au champ : infiltrométrie à disques (K_s)

Etape 2= Paramétrisation du modèle à partir desdonnées de terrain

(méthode inverse)

Scénario 2 :

1. calage sur la période nue, 2. validation avec la période cultivée

Scénario 3 :

1. calage sur la période cultivée, 2. validation avec la période cultivée

Scénario 4 :

calage sur lespériodes nue et cultivée simultanément

Etape 1= Paramétrisation du modèle à partir desmesures

indépendantes

Scénario 1 :

utilisation des paramètres obtenus avecRETC à l’aide des données indépendantes

en labo : presses de Richards (θ

r, θ

s, α, n)

au champ : infiltrométrie à disques (K_s)

Etape 2= Paramétrisation du modèle à partir desdonnées de terrain

(méthode inverse)

Scénario 2 :

1. calage sur la période nue, 2. validation avec la période cultivée

Scénario 3 :

1. calage sur la période cultivée, 2. validation avec la période cultivée

Scénario 4 :

calage sur lespériodes nue et cultivée simultanément

Etape 1:

La 1^ère étape consiste à estimer les paramètres hydriques impliqués dans les équations de transfert d’eau indépendamment des données de terrain qui seront simulées. Les paramètres hydriques ont été déterminés par ajustement aux données expérimentales de rétention en eau et de conductivité hydraulique à l’aide du code RETC (van Genuchten et al., 1991). Cet ajustement correspond au premier scénario :

- scenario 1 : ajustement des paramètres de la courbe

θ

rétention d’eau obtenues au laboratoire à l’aide de presses de Richards et estimation de K_s à partir des données d’infiltrométrie à disques

Etape 2 :

Cette étape consiste à déterminer les paramètres hydriques par calage du modèle HYDRUS-1D (méthode inverse) sur les données expérimentales mesurées in situ. Les paramètres hydriques (K_s, θ_s, θ_r, α, n) ont été optimisés en utilisant l’évolution au cours du temps des deux variables d’état, teneur en eau volumique et potentiel de l’eau. La procédure d’optimisation a été faite couche après couche en allant de la surface vers la profondeur et en fixant les paramètres des couches « n-i » (i ≥ 1) lors de l’ajustement de la couche « n ». Trois scénarios ont été définis :

- scenario 2 : L’ajustement des paramètres hydriques a été fait à partir des données observées

pendant la période nue. La simulation est ensuite étendue à la période cultivée, afin de vérifier la validité de la calibration des paramètres hydriques faites sur la période nue.

- scenario 3 : Ce scénario est l’inverse du scénario 3. On ajuste les paramètres hydriques à

partir des données observées pendant la période cultivée, et on valide la calibration des paramètres avec les données observées pendant la période nue. A partir de fin juin, la reprise de l’ETP, accompagnée de faibles précipitations et du développement de la culture, favorise le dessèchement du profil. Les tensiomètres commencent à décrocher à partir du mois de juillet en surface jusqu’à 60 cm de profondeur. Pour cela, les relevés des tensiomètres pendant la période cultivée n’ont pas été pris dans l’ajustement des paramètres hydriques.

- scenario 4 : L’ajustement des paramètres hydriques a été fait à partir de l’ensemble de deux

périodes, période nue et cultivée, prises en compte simultanément.

4.2.2.3.3 Ajustement des propriétés hydriques de l’horizon LA des autres traitements Pour les autres traitements, nous avons tout d’abord testé les paramètres obtenus pour DVB sur les données de teneur en eau et potentiel mesurées sur le terrain. Puis, nous avons ajusté

les paramètres hydriques (K_s, θ_s, θ_r, α, n) de l’horizon travaillé LA pour les 4 traitements OMR, FUM, BIO et TEM. Ces ajustements ont été faits sur les mesures de teneur en eau volumique et de potentiel de l’eau du sol obtenues au cours du temps pour chaque traitement. Nous avons choisi d’ajuster seulement les paramètres hydriques de l’horizon travaillé, car nous avons constaté que les modifications des propriétés du sol suite aux apports de compost ne semblaient concerner que cet horizon.