Agronomie 19 (1999) 265-280
DOI: 10.1051/agro:19990307

Calibration of a hydraulic architecture-based growth model of cotton plants

Philippe de Reffye^{a, b}, Frédéric Blaise^{a, b}, Stéphane Chemouny^a, Sylvie Jaffuel^a, Thierry Fourcaud^{a, c} and François Houllier<sup>a

a</sup>  Programme modélisation des plantes (AMAP), centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement (Cirad), Campus de Baillarguet, BP 5035, 34032 Montpellier cedex 1, France
^b  Laboratoire franco-chinois d'informatique, d'automatique et de mathématiques appliquées (LIAMA), Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, PO Box 2728, Beijing 100080, China
^c  Laboratoire de rhéologie du bois de Bordeaux, UMR 123 CNRS, Inra, université Bordeaux 1, domaine de l'Hermitage, BP 10, 33610 Cestas Gazinet, France

Abstract - The AMAPpara model describes long-term plant growth as the cumulative output of the cyclic interactions between plant ecophysiological functioning and architectural development. It is based on the classical relationship between transpiration and biomass production, under the assumption of a constant water use efficiency. Biomass increment is allocated to organs (leaves, inter-nodes) according to their sink strength and their expansion laws. Allometric rules are used to derive the geometry of the organs as a function of their volume or biomass. Organ geometry determines the hydraulic architecture of the plant, from which water transpiration is computed. Feedback between plant growth and architecture is modelled through a recurrence equation which links the successive growth cycles to each other. Under the assumption that climatic conditions are approximately stable over the whole growth period, the parameters of AMAPpara can be estimated from the observation of plant architecture and morphology at the end of their growth. A preliminary calibration of the model was carried out for cotton, and yielded quantitatively and qualitatively satisfactory results. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - Calibration d'un modèle de croissance du cotonnier. Le modèle AMAPpara décrit la croissance à long terme de plantes comme le résultat cumulatif des interactions cycliques entre leur développement architectural et leur fonctionnement écophysiologique. Ce modèle est basé sur la relation classique constatée entre la transpiration et la production de biomasse; l'efficience d'utilisation de l'eau y est supposée constante. L'accroissement en biomasse est partagé entre les différents organes (feuilles, entre-noeuds) selon la force de leur puits et selon leur loi d'expansion. Leur forme est calculée selon des règles géométriques établies empiriquement. On en déduit l'architecture hydraulique puis la transpiration sous l'action d'un potentiel hydrique. Une équation de récurrence est ainsi établie : elle relie automatiquement la croissance et l'architecture au cours des cycles de croissance successifs. Sous l'hypothèse que les conditions climatiques oscillent faiblement autour de valeurs moyennes stables durant tout le cycle de croissance, il est possible d'estimer les paramètres de AMAPpara à partir de données architecturales et morphologiques mesurées en fin de croissance. Une application est faite sur cotonnier et l'on obtient un ajustement satisfaisant du modèle qui fournit des prédictions qualitativement et quantitativement satisfaisantes de l'architecture de la plante. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Key words: modelling / plant architecture / hydraulic architecture / growth / simulation

Mots clés : modélisation / architecture des plantes / architecture hydraulique / croissance / simulation