Agronomie 22 (2002) 93-103
DOI: 10.1051/agro:2001002

Implementation and evaluation of DROP, a model for the simulation of rainfall distribution below plants described in 3D

François Bussière, Fabien Solmon and Alain Fouéré

INRA, Unité agropédoclimatique de la zone caraïbe, Domaine Duclos, 97170 Petit-Bourg, France

(Received 7 August 2000; accepted 29 July 2001)

Abstract
Rainfall interception by plants affects environmental processes such as water distribution, erosion and leaching of pollutants. In order to quantify the effect of plant cover for the management of water fluxes we developed the DROP model to simulate the water distribution through plants to the soil surface. It leaned on the discretization of the plant architecture provided by a computerized model or by the digitization of an actual plant. A spatially discrete rainfall table was modified until it reached the soil according to the interception and transmission properties of plant elementary surfaces. Below a maize plant, on sampling areas of 31.2 cm ², the measured transmission ratio (rainfall at the soil surface to incident rainfall) reached 35 for stemflow and varied between 3.5 and 0.05 elsewhere. The DROP model reproduced that distribution fairly well and can be used below plants to map relative water distribution on a grid with a pixel size of 100 cm ².

Résumé
Développement et évaluation de DROP, un modèle simulant la distribution de la pluie sous des plantes décrites en 3D. L'interception de la pluie par les plantes modifie des processus environnementaux comme la distribution de l'eau, l'érosion ou le lessivage de polluants. Pour quantifier l'effet du couvert végétal pour la gestion des flux d'eau, nous avons développé le modèle DROP pour simuler la distribution de l'eau à travers les plantes jusqu'à la surface du sol. Il s'appuie sur la discrétisation de l'architecture de la plante qui peut être fournie par un modèle informatique de plante ou par la digitalisation d'une plante réelle. Une nappe de pluie discrétisée dans l'espace est modifiée jusqu'à ce qu'elle rejoigne le sol, en fonction des propriétés de transmission et d'interception des surfaces élémentaires de la plante. Sous un pied de maïs, pour des surfaces de mesure de 31,2 cm ², le rapport de transmission (pluie à la surface du sol sur pluie incidente) atteint 35 pour le stemflow et varie entre 3,5 et 0,05 ailleurs. Le modèle DROP reproduit correctement cette distribution et peut être utilisé pour cartographier la transmission relative de la pluie sous plantes sur des pixels de 100 cm ².

Key words: rainfall interception / maize / throughfall / stemflow / plant architecture / rainfall simulation / digitization

Mots clés : interception de la pluie / maïs / égouttage / écoulement / architecture de plantes / simulation de pluie / digitalisation

Correspondence and reprints: François Bussière
    e-mail: bussiere@antilles.inra.fr

Communicated by Wolfgang Durner (Braunschweig, Germany)

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