Modèle conceptuel du simulateur

Présentation générale

Pour rappel, Syst’N est un outil de diagnostic des pertes d’azote à la parcelle ou à un ensemble de parcelles. Il permet d’évaluer les performances à l’échelle pluriannuelle du système de culture ou d’une succession de cultures, et de faire les liens entre les pertes azotées et les caractéristiques du contexte pédoclimatique et du système.

L’outil Syst’N est constitué (i) d’un simulateur de pertes d’azote vers l’environnement, et (ii) d’une base de données de « références » de pertes d’azote (appelée Pertazote).

Le simulateur utilise un modèle biotechnique dynamique simulant les flux d’azote (et d’eau) dans l’agrosystème sol-plante-atmosphère, au pas de temps journalier et à l’échelle pluriannuelle (la période de simulation étant au minimum d’un cycle cultural). Ce modèle dynamique est issu de l’adaptation puis de l’assemblage de modèles existants (e.g. modèle NOE pour la dénitrification) comme le montre la figure 1.


Figure 1 : Modèle biotechnique dynamique de simulation des flux d'azote dans le simulateur

Les modules

Le modèle se compose ainsi de 13 modules représentant les grands types de transformations (biologiques et non-biologiques) et de transferts de l’azote dans le système.

Pour chacun des modules, on utilise une ou plusieurs équations (aussi appelées « formalismes ») pour représenter un processus. Puisqu’il s’agit d’un modèle dynamique déterministe (dY/dt = f(Y(t), X(t) ; Ɵ)), ces équations permettent de calculer des variables d’état à partir de (i) paramètres (i.e. non modifiable et non visible par l’utilisateur), de (ii) variables explicatives saisies en entrée par l’utilisateur (i.e. données d’entrée), et (parfois) de (iii) variables explicatives calculées en amont à partir d’autres équations (e.g. indice foliaire (LAI) calculé à partir de paramètres et données d’entrée et entrant ensuite dans l’équation de calcul de la production de matière sèche journalière).

LAI(j) = PARAM_LAI × NC /100 × MSaer × h(INN)
PARAM_LAI : paramètre stable par culture de calcul de l’indice foliaire (m ²feuille.m^-2sol.kg^-1N)
Nc : teneur en azote critique dans la plante (kgN.kg^-1MS.ha^-1)
MSaer : biomasse de matière sèche de la plante (kgMS.ha^-1)
h(INN) : facteur de stress azoté (sans unité)

Accéder aux modules en cliquant ici

Les entrées et sorties du modèle

Syst’N est un modèle de culture basé sur le système sol-plante-(atmosphère) et prend en compte les flux de matière (et d’énergie) entres ces 3 compartiments. Une unité de simulation est homogène en termes de sol, de climat et de succession culturale (y compris itinéraires techniques).
Les données d’entrée requises sont des données sur le sol, le climat, la succession de culture et les itinéraires techniques associés, ainsi que sur l’état initial de la parcelle.
Les sorties du simulateur sont variées et peuvent être agronomiques (e.g. absorption d’azote, etc.) et/ou agro-environnementales (e.g. lixiviation de NO3-, émissions de N2O, etc.).

L’azote minéral considéré dans le simulateur représente uniquement le nitrate (la forme ammoniacale NH4+ n’étant pas prise en compte) sauf pour la modélisation de la volatilisation où le simulateur distingue l’azote ammoniacal des engrais et des PRO .
Par ailleurs, le processus de nitrification pouvant conduire à des émissions de N2O n’est pas modélisé dans Syst’N. Ainsi, les pertes de N2O par nitrification sont considérées comme une part fixe (i.e. 0.06%) de la quantité d’azote minéralisé.