Issue
Agronomie
Volume 23, Number 2, March 2003
Page(s) 105 - 122
DOI http://dx.doi.org/10.1051/agro:2002071
Agronomie 23 (2003) 105-122
DOI: 10.1051/agro:2002071

A biophysical dairy farm model to evaluate rotational grazing management strategies

Marie-Josée Crosa, Michel Durub, Frédérick Garciaa and Roger Martin-Clouairea

a  Unité de Biométrie et Intelligence Artificielle, INRA, BP 27, 31326 Castanet Cedex, France
b  Station d'Agronomie, INRA, BP 27, 31326 Castanet Cedex, France

(Received 4 July 2001; revised 21 November 2001; accepted 21 March 2002)

Abstract
This paper describes a biophysical dairy farm model developed as part of the SEPATOU system that simulates pasture-dominated feeding strategies in a dairy cow enterprise. It can reproduce the effects of various technical management options applied to a set of grazing fields on a daily basis over a period of several months. The model is made up of three submodels that deal with the soil (availability of water), sward and animal (cow intake and milk yield) components. It includes as driving variables the main factors that farmers can control (nitrogen fertilizer rate, defoliation frequency and intensity, composition of cows' diet) in order to attain some objectives such as the intended grazing herbage contribution in the cows' diet or the amount of milk produced per cow or per ha. The intended purpose of the SEPATOU system has led to several original developments. In order to simulate various defoliation regimes, growth and senescence processes are dissociated as there is no longer synchronization between them, and the effect of grazing intensity is expressed in terms of the ratio between the herbage mass after and before grazing. The animal intake submodel that can deal with mixed feeding combines two approaches, one based on energy requirements and the other on the relationship between herbage mass, herbage digestibility and intake. The model of herbage digestibility is based on herbage mass and takes into account its variation down the sward profile; this latter aspect plays a key role in the plant-animal interaction. The model has been validated using typical farm cases in Brittany. It provides realistic estimates of the state variables involved in the processes, such as herbage mass and daily milk yield, and it credibly predicts the timing of key events (e.g. date of turnout to grass, end of first grazing cycle).

Résumé
Un modèle biophysique d'atelier laitier pour évaluer des stratégies de conduite du pâturage tournant. Cet article décrit un modèle biophysique développé pour le système SEPATOU qui simule l'application de stratégies d'alimentation d'un troupeau de vaches laitières, en particulier la gestion du pâturage tournant. Il peut reproduire sur une base journalière les effets du climat et de différentes opérations techniques résultant de l'application d'une stratégie de conduite sur un ensemble de parcelles pâturables durant une période de plusieurs mois. A cet effet, trois sous-modèles sont articulés : (i) le sous-modèle sol permet de simuler un indice de déficit hydrique ; (ii) le sous-modèle plante comprend un module de croissance fonction du niveau de nutrition azotée et du climat, un module de sénescence fonction de la biomasse résiduelle et un module d'évaluation de la digestibilité ; (iii) le sous-modèle animal permet de simuler les quantités ingérées en fonction des quantités d'herbe offerte et de sa structure. L'utilisation souhaitée du système SEPATOU a nécessité le développement de nouveaux modèles des processus biophysiques de croissance végétale (quantité et digestibilité) afin de rendre ceux-ci réactifs aux décisions de conduite telles que l'intensité de prélèvement par parcelle et de fréquence de rotation sur les parcelles. D'autre part, le besoin de simuler des alimentations mixtes (ensilage de maïs et herbe pâturée) au cours d'une journée a demandé certaines avancées sur la modélisation des processus d'ingestion animale. Le modèle a été mis à l'épreuve sur des cas types d'exploitation en Bretagne. Il fournit des estimations réalistes des variables d'état des processus biophysiques (par exemple, la quantité d'herbe disponible par parcelle ou la production laitière quotidienne) et des dates d'occurrence d'événements importants tels que la mise à l'herbe ou la fin du premier cycle de rotation sur les parcelles pâturées.


Key words: simulation / decision / pasture / dairy cow

Mots clés : simulation / décision / prairie / vache laitière

Correspondence and reprints: Michel Duru
    e-mail: mduru@toulouse.inra.fr

Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)



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