Modèle conceptuel du simulateur
Dans cette partie, les différents modules de Syst'N sont présentés de manière détaillée.
Module Interventions
Dans ce module, le simulateur calcule des « variables » déterminées par les interventions culturales
Calcul de la somme de température à partir du semis de la culture en cours :
Chaque jour, le simulateur calcule la somme de température du jour j en fonction des températures minimale et maximale de croissance de la culture ainsi que de la température moyenne de l’air journalière
∆SOMTEMP(j) = TEMPAIR(j) - TEMPCULT_MIN SOMTEMP(j) = SOMTEMP(j-1) + ∆SOMTEMP(j) Avec : TEMPAIR(j) = température moyenne de l’air au jour j (°C) TEMPCULT_MAX = température maximale pour la croissance de la culture (°C) TEMPCULT_MIN = température minimale pour la croissance de la culture (°C)
Si TEMPAIR(j) < TEMPCULT_MIN alors ∆SOMTEMP(j) = 0 Si TEMPCULT_MIN < TEMPAIR(j) < TEMPCULT_MAX alors ∆SOMTEMP(j) > 0 Si TEMPAIR(j) > TEMPCULT_MAX alors ∆SOMTEMP(j) =0
Calcul de la « couche minéralisante » :
- Pour les matières organiques du sol (MOS), en fonction de l’historique du travail du sol et du travail du sol
- Pour les résidus et les PRO, en fonction des outils d’apport et du travail du sol
Calcul de l'azote volatilisable :
Dans les 20 jours qui suivent l’apport , la quantité d’azote potentiellement volatilisable chaque jour est: VPJ(j)=NPOT_VOL×PotParJour Avec : PotParJour: facteur dépendant du type de sol (non calcaires pH ≤ 7,8 ou calcaires) et de la durée depuis l’apport NPOT_VOL quantité totale d’azote potentiellement volatilisable (kgN.ha-1) Pour les engrais, cette quantité totale d'azote potentiellement volatilisable s'exprime en fonction du type d’engrais (i.e. de sa forme), de l’outil d’apport, du travail du sol et d’un coefficient d’efficacité :
| NPOT_VOL = | %NNH4+%Nurée | x DOSENeng |
| 100 |
| NPOT_VOL = ( | DOSE | x %NNH4+ x 10 x CEFF_NMIN) x (1- COEFFoutil) |
| MV |
Calcul de l’azote minéralisable des résidus de culture
Pour les résidus du précédent de la rotation, un calcul est réalisé à la lecture des entrées, afin de calculer la MS aérienne du précédent à partir du rendement entré par l’utilisateur MS_AER = conv_unite_rdt * rendement / HI avec : Conv_unite_rdt : facteur multiplicateur de conversion en kg.ha-1 de l’unité dans laquelle le rendement de cette culture est exprimé (-) Rendement : rendement de la culture précédente (qx.ha-1 ou t.ha-1) HI : indice de récolte (-)
Pour les précédents des cultures de la rotation, on calcule la quantité initiale d'azote organique du résidu à partir des variables intermédiaires calculées dans les modules de croissances de la plante Pour les cultures intermédiaires, repousses et les prairies/luzernières non récoltées juste avant destruction : QNORGRES = NPLANTE Avec : QNORGRES : quantité initiale d'azote organique du résidu (kgN.ha-1) NPLANTE : quantité d’azote dans la plante avant retournement (kgN.ha-1) Pour les autres cultures : MS_res = MS_AER × (1-HI) × (1-pre/100) + COEFFRAC × MS_AER Q_NORG_RES = MS_res × TXCORGRES / C_NORGRES Avec : Q_NORG_RES : quantité d'azote organique à minéraliser lié aux résidus (kgN.ha-1) HI : indice de récolte, paramètre de culture (-) Pre : pourcentage de résidus exportés renseigné dans l’IHM (-) COEFFRAC = ratio matière sèche racinaire/aérien ; paramètre de culture (-) C_NORGRES : C/N résidus ; paramètre de culture (-) TXCORGRES : taux de Corg dans les résidus ; paramètre de culture (-) On ne repartit pas ici Q_NORG_RES dans le profil C'est le module Minéralisation résidus qui utilisera Q_NORG_RES et PROF_COUCHE_MIN_MOSCalcul de l’azote minéralisable des PRO (NPRO)
Comme pour les résidus on calcule une quantité d’azote organique minéralisable pour les PROs : QNORG_PRO = DOSE_PRO / MV × (N_TOT - %N_NH4) × 10 Avec : Q_NORG_PRO : quantité d'azote organique à minéraliser lié à l'apport de PRO (kgN.ha-1) MV : masse volumique du PRO %N_NH4 : proportion d’ammoniac dans le PRO (-) N_TOT : Proportion d’azote total par unité de MF ou MS selon le PRO (-)
Pour les cultures fauchées et pâturées
Pour une culture fauchée (prairies, luzerne), les quantités de biomasse exportées et résiduelles à partir de la hauteur de fauche et celle de la culture sont calculées dans le module croissance aérienne. Dans le cas où la hauteur de fauche est inférieure à la hauteur de la culture, on calcule la matière sèche résiduelle. D’après Duru (2000) et Duru et Ducrocq (1998), on sait que la masse volumique de l’herbe décroit du sol à la surface du couvert. Si la hteur_fauche < 0,07, MS_residuelle = hteur_fauche × COEFF_MS_HAUT × 1000 Sinon MS_residuelle= (0.07× COEFF_MS_HAUT +(hteur_fauche-0.07) × COEFF_MS_HAUT/2) × 1000 Avec : MS_residuelle : matière sèche résiduelle après fauche (kg.ha-1) hteur_fauche : hauteur de fauche (m) COEFF_MS_HAUT : masse volumique de l’herbe ou autre culture fauchée - paramètre cultural (tMS.m-1.ha-1) MS_prelevee = MS_AER - MS_residuelle N_preleve = 1.15 × MS_prelevee × N_PLANTE / (MS_AER × (1 + COEFFRAC)) Avec : MS_prelevee : matière sèche prélevée lors de la fauche (kg.ha-1) MS_AER : matière sèche aérienne calculée avant fauche(kg.ha-1) N_PLANTE : quantité d’azote dans la plante calculé avant fauche (kgN.ha-1) COEFFRAC : ratio matière sèche racinaire/aérien ; paramètre de culture (-) Il est nécessaire de modéliser un pool de séquestration d‘azote sous prairie, qui s’enrichit durant le cycle de la prairie et qui est restitué lors du retournement (variable N_SEQUESTRE) On affectera à ce pool :
- Une partie de la biomasse restant après chaque récolte : 20% dans le cas du pâturage, et 10% dans le cas de la fauche.
- Une partie des restitutions organiques des animaux (pour l’urine : 15% de volatilisation, 60% de minéralisation et 25% dans le pool ; pour les bouses : 3% de volatilisation, 22% de minéralisation et 75% dans le pool).
