Modèle conceptuel du simulateur

Module Absorption et fixation

Formalisme général

Les formalismes de ce module sont largement repris du modèle Azodyn (Jeuffroy et al., 1999).
L’absorption globale des cultures est estimée par comparaison entre les besoins azotés de la plante et un potentiel maximal d’absorption spécifique. Dans le cas des cultures fixatrices (i.e. légumineuses), une partie de l’assimilation totale d’azote est issue de la fixation symbiotique.
Les étapes de calcul de ce module sont les suivantes :

• Calcul des besoins en azote de la plante (N_BESOIN)
• Calcul de l’absorption potentielle maximale (N_{ABS_POT})
• Calcul de la demande en azote de la plante (N_{A_D})
• Calcul de la fixation symbiotique (N_FIX)
• Calcul de l’azote à absorber dans le sol par la culture (N_{ABS_SOL})
• Calcul de l’azote total contenu dans la plante (N_PLANTE)

Calcul des besoins en azote de la plante (N_BESOIN)

Le calcul des besoins en azote du couvert se fait à partir de la courbe de dilution maximale de l’azote dans la plante :
N_BESOIN(j) = COEF_RAC_N x [(MS_aer(j) x %Nmax(j)) – (MS_aer(j-1) x %Nmax(j-1))]
Avec :
COEF_RAC_N : coefficient de prise en compte des racines dans les besoins en azote de la plante
MS_aer(j) : quantité de matière sèche aérienne au jour j (T.ha^-1)
%Nmax : teneur en azote maximale dans les parties aériennes (voir le calcul ici)

Courbe de dilution maximale de l’azote dans les parties aériennes

La teneur en azote maximale se calcule comme suit :
Si MS_aer(j) < MS_{aer_seuil} alors %Nmax = a_max x MS_{aer_seuil}^-b_max
Si MS_aer(j) ≥ MS_{aer_seuil} alors %Nmax = a_max x MS_aer(j)^-b_max
Avec
MS_aer(j) : quantité de matière sèche aérienne (T.ha^-1)
MS_{aer_seuil} : quantité de matière sèche en-deçà de laquelle la courbe maximale décrit un plateau (quantités de matière sèche faibles)(T.ha^-1)
%Nmax : teneur en azote maximale dans les parties aériennes (%)
a_max, b_max : paramètres de la courbe de dilution maximale de l’azote dans les parties aériennes, connus par espèce

Le courbe maximale a été validée jusqu’à floraison, en général, pour les différentes espèces. Après ce stade, plusieurs travaux montrent, soit que la courbe initiale peut être maintenue, soit que la teneur en azote maximale des parties aériennes de la culture reste stable. Ici, on propose de garder la même courbe maximale

Calcul de l’absorption potentielle maximale (N_{ABS_POT})

L’absorption potentielle maximale d’azote par la plante au jour j est calculée avec l’équation suivante :
N_{ABS_POT} (j) = Vabs_max x ∆SOMTEMP(j)
Avec
Vabs_max : vitesse maximale d’absorption d’azote propre à chaque espèce (kgN.d°j^-1 )
∆SOMTEMP(j) : somme dde degrés-jours du jour (degrés-jours) (voir dans Interventions)

Quand la température moyenne de l’air dépasse la température maximale de croissance de la culture alors ∆SOMTEMP(j) = 0 et l’absorption potentielle maximale d’azote est elle aussi nulle. D’un point de vue physiologique cela traduit le fait qu’au-delà de cette température maximale de croissance, la plante ferme ses stomates, pour limiter son évapotranspiration, arrêtant ainsi la circulation d’eau dans la plante (pas d’entrée ni de sortie) et donc l’absorption d’azote.

Calcul de la demande en azote de la plante (N_{A_D})

La demande en azote de la plante est définie comme :
N_{A_D}(j) = min(N_BESOIN(j); N_{ABS_POT} (j)) x COEFF_DENSITE
N_BESOIN(j) : besoin en azote du couvert (kgN.ha^-1)
N_{ABS_POT} (j) : quantité d’azote maximale potentiellement absorbable par le couvert (kgN.ha^-1)
COEFF_DENSITE : coefficient de prise en compte de la densité de peuplement UNIQUEMENT pour les cultures intermédiaires et les repousses. Il est égal à 1 si le peuplement est défini comme « dense » par l’utilisateur dans l’IHM d’entrée, et à 0.5 s’il est défini comme « clairsemé ». Si pas de renseignement sur la densité alors il est par défaut égal à 1. De même, il est systématiquement égal à 1 pour les cultures principales

Calcul de la fixation symbiotique (N_FIX)

La quantité d’azote fixé est calculée en fonction de la demande en azote de la plante, de la quantité d’azote minéral présente dans le sol, du stade végétatif de la plante, et du stress hydrique :
N_FIX(j) = min(N_{A_D}(j) ; Nfix_{N_MIN} ; Nfix_STADE ; Nfix_EAU)
Avec
N_FIX(j): quantité d’azote fixé (kgN.ha^-1)
N_{A_D}: besoin en azote de la culture (kgN.ha^-1)
NfixN_MIN : fonction liée à la présence d’azote minéral dans le sol (kgN.ha^-1)
NfixSTADE : quantité d’azote que peut fixer la plante en fonction de son stade végétatif(kgN.ha^-1)
NfixEAU : fonction liée au stress hydrique (kgN.ha^-1)

Fonction liée à la présence d’azote minéral dans le sol

La quantité d’azote fixable en fonction de la quantité d’azote minéral présente dans le sol est calculée comme suit :
Avant début floraison :

Fonction liée au stade végétatif de la culture

La quantité d’azote fixable selon le stade de la culture est calculée comme suit :
Si SOMTEMP(j) < SOMTEMP_DEBUTFIX alors Nfix_STADE(j) = 0
Si SOMTEMP_DEBUTFIX ≤ SOMTEMP(j) < SOMTEMP_DRG alors

Fonction liée au stress hydrique

La quantité d’azote fixable en fonction de l’humidité du sol (i.e. d’un potentiel stress hydrique) est calculée comme suit :

Calcul de l’azote à absorber dans le sol par la culture (N_{ABS_SOL})

La quantité d’azote (restant) à absorber dans le sol par la culture est calculée comme suit :
N_{ABS_SOL} = N_{A_D} - N_FIX
Pour chaque couche élémentaire de sol colonisée par les racines (1 cm par 1 cm), on calcule la quantité d’azote absorbée par la plante dans cette couche en fonction du besoin d’absorption de la plante et de la quantité d’azote minéral dans cette couche par rapport à la quantité d’azote minéral totale sur la profondeur racinaire :

Calcul de l’azote total contenu dans la plante (N_PLANTE)

La quantité d’azote totale contenue dans la plante le jour j est calculée comme suit :
N_PLANTE (j) = N_PLANTE (j-1) + N_FIX (j) + N_ABS (j)
Avec
N_PLANTE (j-1) : quantité d’azote totale contenue dans la plante au jour précédent (kgN.ha^-1)
N_FIX (j) : quantité d’azote fixé par la plante le jour j (kgN.ha^-1)
N_ABS (j) : quantité d’azote absorbé dans le sol par la plante le jour j (kgN.ha^-1)

Dans Syst’N l’absorption d’azote est complétement déconnectée du statut hydrique du sol. Un stress hydrique n’impacte donc pas l’absorption d’azote : ne correspond pas à la réalité agronomique