Agronomie 18 (1998) 311-346
DOI: 10.1051/agro:19980501

STICS: a generic model for the simulation of crops and their water and nitrogen balances. I. Theory and parameterization applied to wheat and corn

Nadine Brisson^a, Bruno Mary^a, Dominique Ripoche^a, Marie Hélène Jeuffroy^a, Françoise Ruget^a, Bernard Nicoullaud^a, Philippe Gate^b, Florence Devienne-Barret^a, Rodrigo Antonioletti^a, Carolyne Durr^a, Guy Richard^a, Nicolas Beaudoin^a, Sylvie Recous^a, Xavier Tayot^c, Daniel Plenet^a, Pierre Cellier^a, Jean-Marie Machet^a, Jean Marc Meynard^a and Richard Delécolle<sup>a

a</sup>  Département environnement et agronomie, Inra, site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9, France
^b  Institut technique des céréales et fourrages, France
^c  Agrotransfert Poitou-Charentes, France

Abstract - STICS (Simulateur mulTIdiscplinaire pour les Cultures Standard) is a crop model constructed as a simulation tool capable of working under agricultural conditions. Outputs comprise the production (amount and quality) and the environment. Inputs take into account the climate, the soil and the cropping system. STICS is presented as a model exhibiting the following qualities: robustness, an easy access to inputs and an uncomplicated future evolution thanks to a modular (easy adaptation to various types of plant) nature and generic. However, STICS is not an entirely new model since most parts use classic formalisms or stem from existing models. The main simulated processes are the growth, the development of the crop and the water and nitrogenous balance of the soil-crop system. The seven modules of STICS- development, shoot growth, yield components, root growth, water balance, thermal environment and nitrogen balance- are presented in turn with a discussion about the theoretical choices in comparison to other models. These choices should render the model capable of exhibiting the announced qualities in classic environmental contexts. However, because some processes (e.g. ammoniac volatilization, drought resistance, etc.) are not taken into account, the use of STICS is presently limited to several cropping systems. (@ Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - STICS : un modèle générique pour simuler les cultures et leurs bilans hydrique et azoté. I. Théorie et paramétrage appliqués au blé et au maïs. STICS est un modèle de culture conçu comme un outil de simulation opérationnel en conditions agricoles. Ses variables de sortie sont relatives à la production, à la fois en quantité et en qualité, et à l'environnement. Ses entrées sont relatives au climat, au sol et au système de culture. STICS est présenté comme un modèle montrant les qualités suivantes : robustesse, facilité d'accès aux données d'entrée, souplesse d'évolution par une présentation modulaire et généricité (facilité d'adaptation à divers types de plantes). Pourtant, il ne s'agit pas d'un modèle entièrement nouveau dans les formalismes utilisés. Ils sont, pour la plupart, issus de modèles existants. Les grands processus simulés sont la croissance et le développement de la culture ainsi que les bilans hydrique et azoté du système sol-culture. Les sept modules de STICS sont décrits successivement avec une discussion sur les choix théoriques comparés à ceux d'autres modèles : développement, croissance aérienne, composantes du rendement, croissance racinaire, bilan hydrique, environnement thermique de la culture, bilan azoté. Il ressort que ces choix confèrent à priori au modèle les qualités annoncées dans un contexte environnemental classique. Cependant, l'absence de prise en compte de certains processus (exemples : volatilisation de l'ammoniac, résistance à la sécheresse, ...) restreint pour l'instant son utilisation à certains systèmes de culture. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Key words: crop modelling / wheat / corn / water balance / nitrogen balance

Mots clés : modélisation de culture / blé / maïs / bilan hydrique / bilan azoté