Une modélisation améliorée de l'assimilation du carbone et de la croissance des plantes à faible humidité du sol nécessite une évaluation des mécanismes sous-jacents dans le sol, les racines et les pousses. La rétroaction entre les plantes et leur environnement local sur l'ensemble du spectre sol-racines-pousses-environnement est cruciale pour décrire et évaluer avec précision l'impact des changements environnementaux sur le développement des plantes. Renato Braghiere et ses collègues présents un modèle végétal structurel fonctionnel en 3D, dans lequel la croissance des pousses et des racines est régie par le transfert radiatif, la photosynthèse et l'hydrodynamique du sol à travers différents schémas de paramétrage mettant en relation le déficit hydrique du sol et l'assimilation du carbone. Le nouveau modèle couplé est utilisé pour évaluer l'impact de la disponibilité de l'humidité du sol sur la productivité des plantes pour deux groupes différents de plantes à fleurs dans différentes configurations spatiales.

Afin d'aborder différents aspects du développement des plantes en raison de la disponibilité limitée en eau du sol, les auteurs ont construit un modèle FSP 3D comprenant les racines, les pousses et le sol en reliant trois modèles différents bien établis de plantes aéroportées, d'architecture racinaire et de transport réactif dans le sol. sol. Différents schémas de paramétrage ont été utilisés afin d'intégrer le taux de photosynthèse avec l'absorption d'eau par les racines dans le modèle couplé. Le comportement du modèle a été évalué sur la façon dont la croissance de deux types différents de plantes, à savoir, monocotylédone et dicotylédone, est impactée par le déficit hydrique du sol dans différentes conditions de compétition : isolée (pas de compétition), compétition intra et interspécifique.

"Ce nouveau modèle couplé ajoute au défi permanent de coupler efficacement des modèles de plusieurs compartiments de plantes et de sols, et il présente une approche exclusive par rapport à d'autres modèles du même type", déclarent Braghiere et ses collègues. "Par exemple, de nombreux travaux antérieurs sur les cultures intercalaires ont utilisé des modèles qui ignoraient l'environnement lumineux, ne considérant que les ressources du sol, tandis que d'autres modèles spécialement conçu pour la culture intercalaire peut tenir compte de l'environnement léger et des ressources du sol (par exemple, l'eau et l'azote) mais être conçu pour fonctionner à des échelles très différentes.

« Le potentiel de ce nouveau modèle couplé est lié à son utilisation comme outil de développement et de test de concepts, ainsi que de prédiction de mécanismes et de tendances. sur des plantes simples, en monoculture ou en culture intercalaire. Le modèle peut être étendu à différents phénotypes en estimant les performances des génotypes en fonction des phénotypes mesurés des racines et des pousses.