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Agronomie
Volume 23, Number 2, March 2003
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Page(s) | 153 - 168 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/agro:2002081 |
DOI: 10.1051/agro:2002081
Simulating water uptake in the root zone with a microscopic-scale model of root extraction
Erwan Personne, Alain Perrier and Andrée TuzetUMR Environnement et Grandes Cultures, INRA-INA PG, 78850 Thiverval Grignon, France
(Received 14 August 2001; revised 17 December 2001; accepted 4 June 2002)
Abstract
Root water uptake is a key element for analysing the evolution of soil
water content, which regulates crop transpiration. Our objective was to
design a model taking into account the vertical water redistribution
and the root water uptake in order to assess the regulation of plant
transpiration induced by the effective soil water availability. To do so,
the root water uptake is described with a microscopic-scale model integrated
within a classical model of vertical water redistribution. For root water
uptake, the root water potential, leading the water transfer from soil to
roots, is calculated in order to satisfy the climatic demand... By coupling
the microscopic and macroscopic approaches to soil water transfer,
the regulation of transpiration can be directly linked to soil hydraulic
properties and to effective soil water availability: the numerical model
is applied to simulate soil water movement with root water uptake, and simulation
results are compared with a series of findings on plant functioning obtained
by previous work. Qualitatively, simulated transpiration in response to the
soil water content is reasonably consistent with the description of crop
behaviour in drying soils and in soil with vertical water heterogeneity.
The results are also compared with experimental results in order to evaluate
the usefulness of this model: with conventional measurements under field
conditions, the prediction of water balance evolution is rather consistent
with experimental results.
Résumé
Simulation du prélèvement racinaire sur l'ensemble du système racinaire.
Le prélèvement racinaire d'eau par les plantes est le point-clé pour
l'analyse de l'évolution du contenu en eau du sol, lequel régule la
transpiration des cultures. Notre objectif est de concevoir un modèle
qui prenne en compte à la fois la redistribution verticale de l'eau
dans le sol et à la fois le prélèvement racinaire pour évaluer les
régulations de la plante induites par la disponibilité de l'eau du
sol. Pour cela, le prélèvement racinaire qui est évalué par un modèle
d'extraction racinaire décrivant les transferts sol-racine à l'échelle
microscopique est couplé à un modèle de redistribution verticale de
l'eau dans le sol. Grâce à ce couplage entre une approche microscopique
et une approche macroscopique, la régulation de la transpiration est
directement reliée aux propriétés de transfert d'eau du sol et à la
disponibilité effective de l'eau pour le système racinaire. Les résultats
des simulations sont mis en parallèle avec un ensemble de résultats
expérimentaux caractérisant les réponses des plantes à une phase de
dessèchement du sol. Qualitativement, les comportements de la plante
vus sous l'angle de l'eau sont reproduits de manière satisfaisante pour
un sol s'asséchant et pour un sol ayant un profl vertical d'humidité
hétérogène. Les résultats du modèle sont également comparés avec des
résultats expérimentaux obtenus dans les conditions naturelles.
A partir de mesures classiques réalisées aux champs, l'évolution
du bilan d'eau modélisée est très comparable à celle mesurée.
Key words: model / root water uptake / soil-root transfer / transpiration / water
Mots clés : modèle / prélèvement racinaire / transfert sol-racine / transpiration / eau
Correspondence and reprints: Erwan Personne
e-mail: erwan@bcgn.grignon.inra.fr
Communicated by Serge Rambal (Montpellier, France)
© INRA, EDP Sciences 2003