Utilisation d'un modèle de culture pour évaluer le comportement des génotypes: Pertinence de l'utilisation d'Azodyn pour analyser la variabilité du rendement et de la teneur en protéines du blé tendre - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2004

Utilisation d'un modèle de culture pour évaluer le comportement des génotypes: Pertinence de l'utilisation d'Azodyn pour analyser la variabilité du rendement et de la teneur en protéines du blé tendre

Aude Barbottin

Abstract

The change of crop management to less intensive systems requires to rapidly forecast the ability of each variety to valorise theses systems for various pedo-climatic conditions. The experiments, generally conducted in this aim, often give a partial response because, the range covered are limited comparatively to the agricultural conditions in wich these genotypes are able to be used, and too long in regard of the rapid change of varieties used by farmers. To accelerate this step of cultivar evaluation, it is possible to use new forecasting tools. The work presented here aims at studying the possibilities offered by the use of crop models to analyse and predict the production of different cultivars, in a large range of crop conditions, for existing or future genotypes. The questions raised focused on the necessary adaptation of these tools to give a good account of the genotype behaviour and we have proposed new tracks to evaluate the ability of such tools to choose the best variety adapted to particular conditions. The concepts and formalisms included in the crop models make them a priori relevant to evaluate and predict the variability of genotype behaviour, as the interactions between crop functioning and environment status are simulated. However, few studies aimed at developing methods for estimating genotypic parameters. And few of these studies evaluated the ability of various crop models adapted to cultivars to give a good account to their various production among environments. Based on the example of one crop model, Azodyn, simulating yield elaboration and grain protein content through the different processes of nitrogen absorption and remobilisation in the crop-soil system, we have proposed a method to identify and estimate the genotypic parameters of the model, and several criteria for the evaluation of this adapted model to give an account of the cultivar behaviour. In a first step, we identified, among all parameters of the model (around 80), those which varied among cultivars, from specific experiments, from the literature or the expertise. Thus we have identified that only three parameters and three inputs of the model which variations among genotypes were necessary to be taken into account to improve the predictive quality of the model. These genotypic characteristics act as behaviour markers and can be easily measured by the different variety users. These parameters have been estimated for fourteen genotypes, through a direct measurement on specific experiments. The influence of the parameters and input, identified as genotypic, on yield and grain protein content were quantified by a sensitivity analysis of the model. This study enabled us to propose a hierarchy between those six characteristics, which appeared variable among environments. This was then a good means to identify the adaptation factors of the varieties to the environments, which were mainly: the maximum grain weight, the precocity at the beginning of stem elongation and at flowering, and the ability to produce a high grain number. No parameters specific to nitrogen nutrition appeared as determinant in the model outputs. Then, we have evaluated the ability of the model to give a good account of the genotype production on 21 environments, varying through the nature and the intensity of limiting factors. We showed that, taking into account only the low number of genotypic parameters, it was possible to give a good account of the mean yield and grain protein content of each genotype, for a large range of environments. We also showed that the crop model used was a relevant tool to predict the genotype variability and the classification of the various genotypes for several crop conditions.
L'évolution des pratiques agricoles vers des systèmes moins intensifs nécessite d'évaluer rapidement la capacité des nouvelles variétés à valoriser ces systèmes pour des conditions pédoclimatiques variées. Les expérimentations traditionnellement réalisées dans cet objectif offrent une réponse souvent partielle, car les gammes explorées sont limitées par rapport à celles rencontrées dans la pratique agricole, et trop lente par rapport au renouvellement rapide des variétés en blé tendre. Pour accélérer cette étape d'évaluation des variétés, il est possible de s'appuyer sur de nouveaux types d'outils prévisionnels. Le travail présenté ici a pour objectif d'étudier la possibilité d'utiliser un modèle de culture pour analyser et prévoir le comportement variétal, dans une gamme d'environnements variés, pour des variétés existantes ou à créer. Nous nous sommes interrogés sur les adaptations nécessaires de ces outils pour prendre en compte le comportement variétal et nous avons proposé des pistes d'évaluation de la capacité de tels outils à choisir la variété la mieux adaptée aux conditions du milieu considéré. Les concepts et formalismes développés dans les modèles de culture en font des outils a priori pertinents pour l'évaluation et la prédiction du comportement variétal, les interactions entre la culture et le milieu étant simulées. Cependant, peu d'études se sont attachées à proposer des méthodologies d'estimation des paramètres génotypiques et d'évaluation de la capacité des modèles ajustés à rendre compte du comportement variétal. A partir d'un exemple de modèle de culture, Azodyn, intégrant dans son formalisme l'élaboration du rendement et de la teneur en protéines des grains, ainsi que les différents processus d'absorption et de transfert d'azote dans le système Sol-Plante, nous avons proposé une méthodologie d'identification et d'ajustement des paramètres génotypiques des modèles de culture, ainsi que différents critères d'évaluation de la capacité de ces modèles à rendre compte du comportement variétal. Nous avons dans un premier temps identifié, parmi tous les paramètres du modèle, ceux qui variaient en fonction du génotype, à partir d'expérimentations spécifiques, des acquis de la littérature et des connaissances d'experts. Nous avons identifié trois paramètres et trois variables d'entrée du modèle, variables entre génotypes, et susceptibles de représenter des marqueurs du comportement facilement accessibles aux différents utilisateurs de variétés. Les paramètres du modèle ont été ajustés pour un ensemble de quatorze génotypes par mesure directe de la valeur du paramètre dans des expérimentations spécifiques. Les effets des différents paramètres et variables d'entrée génotypiques sur les variations de la teneur en protéines des grains et du rendement ont été estimés par une analyse de sensibilité du modèle. Cette approche nous a permis d'identifier les principaux facteurs d'adaptation des variétés aux environnements, à savoir le poids de mille grains, les précocités à montaison et à floraison, et la capacité à fabriquer un nombre de grains élevé. Aucun paramètre spécifique à la nutrition azotée n'est apparu comme déterminant des sorties. Nous avons ensuite évalué la capacité du modèle à rendre compte du comportement des différents génotypes expérimentés sur 21 environnements, variant par la nature et l'intensité de facteurs limitants du rendement. Nous avons montré que, sur la base de ce faible nombre de paramètres variétaux, il était possible de rendre compte des niveaux moyens de rendements et de teneurs en protéines des grains des différents génotypes, pour des environnements variés. Nous avons également montré que le modèle de culture était un outil pertinent de prédiction du comportement des génotypes, que l'on s'intéresse à la stabilité des différents génotypes ou à leur classement pour différentes conditions de culture.
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Dates and versions

pastel-00001262 , version 1 (19-07-2005)

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  • HAL Id : pastel-00001262 , version 1

Cite

Aude Barbottin. Utilisation d'un modèle de culture pour évaluer le comportement des génotypes: Pertinence de l'utilisation d'Azodyn pour analyser la variabilité du rendement et de la teneur en protéines du blé tendre. Life Sciences [q-bio]. INAPG (AgroParisTech), 2004. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00001262⟩

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