Approche décrite dans le modèle STICS

Cette partie reprend largement les notions détaillées dans le chapitre « Croissance aérienne » du document "STICS version 5.0 Notice concepts et formalismes" (Brisson and Mary, 2002). STICS est un modèle de fonctionnement des cultures à pas de temps journalier. C’est un outil de simulation opérationnel en conditions agricoles, dont le principal objectif est de simuler les conséquences des variations du milieu et du système de culture sur la production d’une parcelle agricole ou sur l’environnement. Il a aussi été conçu comme un outil de travail, de collaboration et de transfert des connaissances vers des domaines scientifiques connexes (Brisson et al., 1998).

La croissance de la plante est pilotée par le bilan de carbone. Le bilan azoté est quant à lui simulé parallèlement au bilan de carbone dont il dépend en partie (Brisson et al., 2003).

La croissance en surface foliaire est caractérisée par une fonction logistique durant la phase de végétation (phase juvénile, AMF) jusqu’au stade indice foliaire maximal. A l’approche de ce dernier stade il est possible d’introduire une diminution progressive de la vitesse de croissance par le biais du paramètre UDLAIMAX [abscisse à partir de laquelle il y a décroissance de la vitesse (Brisson et al., 2003)]. La détermination du nombre total de feuilles est propre à chaque culture. Dans le modèle STICS, la sénescence, qui concerne uniquement les feuilles (matière sèche et LAI) et la biomasse résiduelle pour le cas particulier des cultures fauchées, est calculée selon deux modes (Tableau 2.1). Selon l'option de calcul le bilan entre croissance et sénescence naturelle peut être explicite ou implicite. Explicite (option LAIbrut- sénescence), la croissance et la sénescence sont simulées séparément (sénescence calculée en

utilisant le concept de durée de vie). Implicite (option LAInet), les deux phases sont simulées en même temps.

Tableau 2.1 : Types de sénescences et options de calcul du LAI dans STICS

Option LAInet LAIbrut-sénescence

Variable Biomasse _foliaire LAI Biomasse _foliaire LAI Sénescence

naturelle Durée de vie appliquée au ΔBiomasse foliaire Implicite Durée de vie appliquée au ΔBiomasse foliaire Durée de vie appliquée au ΔLAI Sénescence accélérée Déduit de la sénescence biomasse en cas de stress sévère

Concernant l’option « LAInet », la sénescence est implicite et est simulée en utilisant deux stades phénologiques spécifiques. Entre le stade indice foliaire maximal (LAX) et le début de la sénescence l’indice foliaire est constant. Et du début de sénescence, au stade "LAI nul" (LAN) l’indice foliaire décroît linéairement en fonction du temps physiologique. Le stress hydrique peut entraîner une sénescence et une maturité précoces par le biais de l’élévation de la température de culture qui sert dans le calcul du parcours de développement.

Dans les autres cas la sénescence est calculée explicitement en utilisant le concept de durée de vie. La durée de vie naturelle des feuilles (DURAGE) est définie par deux valeurs : la durée de vie des premières feuilles ou DURVIEI (exprimée en proportion de DURVIEF) et la durée de vie des dernières feuilles émises ou DURVIEF (exprimée en Q10). Jusqu’au stade AMF, la durée de vie est DURVIEI ; du stade AMF au stade LAX, la durée de vie croît de DURVIEI à

DURVIEF en fonction des ULAI (unité de développement foliaire). Dans le cadre de

l’utilisation de l’option « LAIbrut-sénescence », en cas de stress hydrique ou azoté, la durée de vie peut être raccourcie si le stress subi est plus intense que les stress précédents.

La durée de vie de la feuille n'est pas exprimée en degrés-jours mais plutôt par un Q10 de 2, soit

2

10

DMIN

T T −

avec T : température de l’air ou de la culture (°C) et TDMIN : température de

base (°C).

La sénescence d’une feuille (i) est calculée selon le principe suivant : Tant que ΣDURVIE(NSENCOURi) < SOMSEN alors

DLTAMSEN (n) = Σ DLTAMS(NSENCOURi) * RATIOSEN * PFEUILVERTE (NSENCOURi).

où NSENCOUR est le jour où la biomasse du jour n a été produite ; SOMSEN (°C.j) est la durée de vie totale entre le jour NSENCOUR et le jour courant ; DLTAMSEN

(

t.ha-1.j-1

)

est

la

vitesse de sénescence ; DLTAMS (t.ha-1_.j-1_{) correspond à l’accumulation de biomasse aérienne}

et est fonction des températures de croissance foliaire et des températures extrêmes;

RATIOSEN est la fraction de biomasse sénescente (par rapport à la biomasse totale

)

;

PFEUILVERTE définit laproportion de feuille verte dans la biomasse totale non sénescente

.

La portion de feuillage produite le jour NSENCOUR disparaît par sénescence au bout d’une durée correspondant à DURVIE(NSENCOUR). Ce principe est appliqué à la biomasse et à l’indice foliaire si l’on utilise l’option « LAIbrut-sénescence ». Selon l’évolution des températures et l’évolution des durées de vie en fonction de la phénologie et des stress, la sénescence peut être très variable d’un jour à l’autre et concerner plusieurs jours de production ou au contraire aucun. En général, la biomasse foliaire produite ne disparaît pas complètement (remobilisations), d’où l’introduction du paramètre RATIOSEN (< 1). La biomasse de feuilles jaunes est calculée dans le module de sénescence. La proportion de feuilles dans la biomasse sénescente d’un jour donné (DLTAMSEN) est déterminée par le rapport PFEUILVERTE du jour de production de cette biomasse sénescente (NSENCOUR). En somme, la modélisation de la sénescence dans ces trois différents modèles de culture montre que celle-ci est intégrée au cycle normal de développement de la plante. Décrite généralement dans ces modèles comme n’affectant que les feuilles, elle débute à des stades phénologiques bien précis et peut être influencée par des facteurs propres à la plante

(architecture des feuilles, par exemple) ou alors par les conditions environnementales (stress hydrique, stress en nutriments, attaques de parasites, etc.). Au niveau de la plante de façon concrète, cela se traduit principalement par la perte de la capacité de celle-ci à intercepter le rayonnement pour son activité photosynthétique, influençant dès lors sa productivité. La sénescence des feuilles est ainsi caractérisée par des équations traduisant la diminution de la surface foliaire. Au-delà de leur relative simplicité, les équations utilisées impliquent un grand nombre de paramètres dont la calibration n’est pas toujours aisée à de larges échelles.

2.2 Description de la courbe de sénescence et estimation du rendement

Dans le document Prévisions des rendements du blé d’hiver à échelle régionale par modélisation de la courbe de chute de l’indice foliaire (Page 46-49)