Installation et utilisation de LADORA, logiciel d'acquisition et de pretraitement des donnees sur systemes racinaires

Document interne *INRA, Station d'agronomie Montfavet (FRA) Diffusion du document : INRA, Station d'agronomie Montfavet (FRA)National audienc

Architecture racinaire : de sa représentation à l'étude de ses déterminants

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Lois de croissance en biomasse du taillis: le robinier dans le Val de Loire

National audienceOur aim is to study the biomass production potentialities of traditional coppice, for various species, sites and managements. This contribution deals with Black Locust (Robinia pseudacacio L.) in the « Val-de-Loire » region. This species, widely introduced in the region, is interesting in coppice management, because of its nitrogen-fixing and rootsuckering ability. Our measures concern the evolution of standing woody mass during the classical coppice-cycle (25 years), without separating living and dead parts of trees. The studied coppice stands are 1 to 25 years old, and have been cut a variable unknown number of times. They have grown on alluvial sandy soils, under oceanic climate. 31 circular sample plots lrom 100 to 400 m2 have been surveyed in pure coppice.In each plot, girth at breast-height of every shoot, and dominant height of the plot have been measured. In young stands, height of small shoots - smaller than 1.30 m - has also been measured. From a sample of 217 shoots of various ages, mass prediction equations were built. Two equations were applied on the different inventories :(formule voir document ci-joint) (b : total woody mass : c : girth at breast height ; HD : dominant height of the stand), for shoots higher than 1.30 m, and : (formule voir document ci-joint) (h : height of the shoot) for shoots smaller than 1.30 m. Different growth curves have been fitted to the computed values of total standing woody mass. The ones finally adopted are : (formule voir document ci-joint) (B = standing woody mass, t = age of the stand), were Ip is defined as a ratio of the observed dominant height to the mean dominant height, computed with a similar model. These growth curves describe the variations of potential crop with age and fertility. They show that maximum current annual increment is reached at the age of 5 years, when the stand has just closed. The maximum mean annual increment is reached at the age of 10 years, and at this time, the crop could yield 6 metric tons per hectare and per year, for a mean stand of this region. Aditional measurements are suggested to improve the accuracy of the model, and to help describe the yield along successive coppice-cycles.L’évolution de la masse ligneuse totale sur pied (ou production utile) est étudiée dans le cas des taillis traditionnels de robinier (Robinia pseudacacia L.) en Val-de-Loire. Des tarifs > sont établis sur un échantillon de 217 individus. Les relations sont du type : (formule voir document ci-joint) pour les brins de plus de 1,30 m de hauteur (b est la masse ligneuse totale du brin, c sa circonférence à 1,30 m, HD la hauteur dominante du peuplement d’appartenance) ; et : (formule voir document ci-joint) pour les brins de moins de 1,30 m (h est la hauteur du brin). Ces tarifs, appliqués aux inventaires de 31 placettes échantillons, âgées de 1 à 25 ans, permettent de reconstituer l’évolution de la masse ligneuse sur pied. Un modèle de croissance de la lorme : (formule voir document ci-joint) (B : masse ligneuse totale du peuplement ; Ip : indice de productivité défini à partir de la hauteur dominante ; t âge du peuplement) permet d’expliquer 97,5 p. 100 de la variance de B. Les courbes de croissance ainsi définies décrivent la production utile en masse ligneuse. La production courante est maximale à 5 ans, juste à la suite de la fermeture du couvert. La production moyenne culmine à 10 ans, et vaut alors 6 tonnes de matière sèche par hectare et par an, pour un peuplement moyen de la région

Why model root system architecture

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Growth patterns of the lateral roots of young oak (Quercus robur) tree seedlings. Relationship with apical diameter

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Mini-rhizotrons transparents pour l'etude du systeme racinaire de jeunes plantes. Application a la caracterisation du developpement racinaire de jeunes chenes (Quercus robur)

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Architecture du système racinaire : de sa représentation à l’étude de son élaboration

International audienceModelling the architecture of the root system is a recent approach, since almost all such models have appeared during the last 10 years. In a short review of these architectural models, we define several steps in their evolution, which also correspond to different goals. The main basic idea was to translate and to combine morphogenetic rules, described at the root level, in order to produce a quantitative representation of the global object: the root system. The inclusion of stochastic processes appeared to be an economic way to simulate realistic root systems, staying at this organisation level, because of the unpredictable characteristics of some developmental processes, which lead to large variations from one root system to another. In several applications, these models were shown to be helpful for integrating knowledge at the root level regarding soil-root interactions. In the most recent works, a more integrated approach is proposed, in which the components of the root system appear according to a morphogenetic programme, and interact by contributing and responding to the endogenous context of resource availability. (© Inra/Elsevier, Paris.)La modélisation de l’architecture des systèmes racinaires est une démarche récente, puisque presque tous les modèles sont apparus dans les dix dernières années. Dans une courte revue de ces modèles nous définissons quelques étapes qui nous semblent importantes au cours de leur évolution. Ces étapes correspondent aussi à différents objectifs de modélisation. L’idée majeure de ces modèles a été de traduire et de combiner des règles morphogénétiques décrites au niveau de la racine pour produire des représentations quantitatives de l’objet dans sa globalité: le système racinaire. L’inclusion de processus stochastiques dans ces modèles est apparue comme un moyen économique de simuler des systèmes racinaires réalistes, tout en restant au même niveau d’organisation (celui de la racine), en raison du caractère imprévisible des caractéristiques de certains processus de développement. Ce caractère non prévisible peut en effet induire de grandes différences d’un système racinaire à l’autre. Différentes études ont montré que ces modèles sont des outils utiles à l’intégration des connaissances acquises au niveau de la racine en ce qui concerne ses interactions avec le sol. Dans les travaux les plus récents, une démarche plus intégrée est proposée, dans laquelle les composants du système racinaire, qui apparaissent selon un programme morphogénétique, interagissent en contribuant et répondant en même temps au contexte endogène de disponibilité en photo-assimilats. (© Inra/Elsevier, Paris.

How to include organ interactions in models of the root system architecture ? The concept of endogenous environment

A first generation of models describing the development of the root system architecture did not include explicitly the allocation of resources. These models aimed to mimic the morphogenetic programme, by translating the developmental events into a set of formal production rules. The major strength of these models was their ability to simulate simply the relevant topological characteristics of the root systems. However, the root system development is known to be highly sensitive to carbon limitations. These effects appear first at the root system level, whose global size can be greatly affected by the amount of carbohydrates which are available for the root system development (depending on the carbon budget within the whole plant). Moreover, competition for carbohydrates within the root system accounts for multiple architectural variations which appear in the heterogeneous soil environment. For example, compensatory growth is a common behaviour within root systems. These phenomena can be described by merging "source-sink models" to "morphogenetic rule models". The morphogenetic rule model simulates the topology of the system (between root connections), whereas the source-sink model simulates the size (growth rate) of the different organs, and allows the definition of an endogenous environment. But in these source -sink models, the definition of the sink strength is a crucial point, which has received only very little attention for the roots. As an alternative to pre-defined potential growth functions, we suggest to use an instantaneous sink strength of each meristem, related to its size. After having justified this approach by experimental data, we show how this sink strength indicator can vary along time, according to the time-dependent availability of carbohydrates. Thus, the sink strength of each axis can be quantified independently, according to its temporal and spatial position within the whole architecture. Although more buffered than the growth rate of the axis, its sink strength can vary during its development course. This very simple model allows the simulation of various growth patterns. It gives an interesting plasticity to the simulated root systems.Comment inclure des interactions entre organes dans les modèles d'architecture du système racinaire ? Le concept d'environnement endogène. Les premiers modèles décrivant le développement de l'architecture des systèmes racinaires ne prenaient pas en compte explicitement la répartition des ressources. Ces modèles avaient pour but de reproduire un programme morphogénétique, en traduisant les processus de développement par un jeu de règles formelles de production. La force principale de ces modèles est leur capacité à simuler les caractéristiques topologiques majeures des systèmes racinaires. Cependant, le développement racinaire est connu pour être très sensible aux restrictions de fourniture en carbone. Ces effets apparaissent premièrement au niveau du système racinaire entier, dont la taille peut être largement affectée par la quantité de glucides disponible durant son développement. De plus, la compétition pour les glucides au sein du système racinaire rend compte de multiples variations architecturales qui apparaissent en sol hétérogène. Ces phénomènes peuvent être décrits en couplant des "modèles source - puits" avec des "modèles de règles morphogénétiques". Le modèle fondé sur des règles morphogénétiques simule la topologie du système (branchements entre racines), tandis que le modèle source - puits simule la taille des différents organes, et permet la définition d'un "environnement endogène", qui évolue au cours du temps. Dans ces modèles, la définition d'une force de puits est un point central, qui a été peu étudié sur les racines. Comme alternative à l'utilisation de courbes de croissance potentielles, fixées à l'avance, nous suggérons d'utiliser une force de puits instantanée pour chaque méristème, liée à sa taille. Cet indicateur peut lui-même varier au cours du temps, de manière tamponnée, en fonction de la disponibilité en glucides. Le modèle très simple qui est ainsi proposé permet de générer des patrons de croissance variés, et donne ainsi une plasticité intéressante aux systèmes racinaires simulés

Modelisation de l'architecture des systemes racinaires

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Architecture racinaire, un exemple de modèle stochastique

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