Une méthode pour estimer l’interception du rayonnement par un couvert bas : application au colza avant montaison

Abstract

Dans les modèles de simulation du fonctionnement des cultures, l’interception du rayonnement est une variable cruciale pour la prévision de la productivité en biomasse. D’autre part, la connaissance de l’interception du rayonnement par une culture permet de mieux analyser la réponse à un traitement en autorisant la distinction entre les effets morphogénétique et physiologique du traitement. Par exemple, dans l’étude de la fertilisation azotée du colza [1] on a pu faire la part de l’effet morphogénétique (accroissement de l’indice foliaire, donc de l’interception) et de l’amélioration de la conversion photosynthétique du rayonnement absorbé. Dans un cas comme dans l’autre, une estimation correcte de l’interception du rayonnement est essentielle. Très souvent, un formalisme dérivé de la loi de Beer-Lambert est utilisé pour quantifier la part interceptée du rayonnement : PARi = epsiloni PAR (1) et epsiloni = 1 - e- k.IF (2), PAR représentant le rayonnement photosynthétiquement actif incident (exprimé en Joules ou en moles de photons), PARi la part de ce dernier interceptée par le couvert, epsiloni le coefficient (sans dimension) d’interception, IF l’indice foliaire et k le coefficient d’extinction du rayonnement. Un formalisme un peu plus complexe doit être utilisé si on veut considérer le rayonnement absorbé [1, 2]. Pour des cultures couvrantes, la sensibilité de ces modèles à la valeur de k est faible pour les IF élevés, c’est pourquoi ces modèles sont souvent utilisés avec succès. Mais aux faibles IF, les modèles sont sensibles à k, d’où l’importance de l’estimation de ce paramètre pour les cultures présentant une longue période de faible couverture du sol, tel le colza peu fertilisé en phase hivernale. De plus, pour les cultures discontinues, c’est-à-dire présentant des zones où le sol n’est pas du tout couvert par la végétation, comme les inter-rangs, on doit introduire dans l’équation 2 un paramètre représentant le taux de couverture du sol. Si l’estimation par mesure directe de epsiloni et donc l’estimation de k sont assez simples, au moins dans le principe pour un couvert développé en hauteur (colza après montaison) [3], une telle mesure devient beaucoup plus complexe dans le cas d’un couvert discontinu et bas. Dans ce milieu hétérogène (et souvent dans des conditions hivernales sévères), une distribution représentative des capteurs de rayonnement est difficile, les risques de perturbation de la mesure (salissure des capteurs, déréglages) sont élevés. Plusieurs études ont déjà traité de epsiloni et k dans le cas du colza [3-7]. Elles sont fondées sur des mesures d’interception du rayonnement et concernent des couverts fermés, après montaison. Une autre approche consiste à effectuer un calcul précis de PARi avec des modèles détaillés utilisant une description complète des paramètres (géométriques et radiatifs) du feuillage, et du rayonnement incident [8]. Mais les données nécessaires sont alors nombreuses, complexes à obtenir et donc généralement non disponibles en expérimentation. Pour répondre aux besoins de calcul de l’interception du rayonnement dans les phases d’installation du colza, cet article présente une méthode permettant de calculer epsiloni en tenant compte des principales caractéristiques de la morphologie du couvert et du régime radiatif auquel ce dernier est soumis. Les données nécessaires sont limitées : l’indice foliaire, les taux de couverture du sol (deux définitions), la latitude du lieu considéré, la date et le rayonnement incident quotidien. Ce calcul permet une estimation du coefficient moyen d’extinction k (équation 2). On verra que k peut être corrélé à l’IF, la période de l’année et la latitude du lieu, ce qui permet de proposer une estimation simple de k et donc un calcul simplifié de epsiloni, adapté au cas des faibles IF(colza entre levée et montaison).