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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 57, Number 5-6, June-September 2000
Second International Workshop on Functional-Structural Tree Models
Page(s) 497 - 511
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2000137
DOI: 10.1051/forest:2000137

Ann. For. Sci. 57 (2000) 497-511

Preliminary measurement and simulation of the spatial distribution of the Morphogenetically Active Radiation (MAR) within an isolated tree canopy

Didier Combesa,b - Hervé Sinoquetb - Claude Varlet-Granchera

aStation d'Écophysiologie des Plantes Fourragères, INRA, 86600 Lusignan, France
bUMR PIAF, INRA - Université Blaise Pascal, 63039 Clermont-Ferrand Cedex 1, France

(Received 19 February 1999; accepted 2 September 1999)

Abstract:

Light quality, i.e. the solar radiation spectrum, is involved in developmental processes of plants, including trees. Characterisation of morphogenetically active radiation (MAR) within a canopy is necessary in order to take into account photoregulation of the architecture in tree simulation models. This study was a first attempt at describing and simulating the spatial distribution of light quality within a walnut tree crown (Juglans regia L.) using both spectral measurements and a radiation transfer model based on the turbid medium analogy. Both measurements and simulation were qualitatively in agreement. They showed large differences in light quality between shaded and sunlit areas. The range of measured and simulated values was in agreement with values reported in the literature. The quantitative comparison between measurements and model outputs showed large discrepancies. The latter were attributed to the rough treatment of scattering in the model, the small amount of punctual measurements made in the tree, and the high sensitivity of input parameters such as the diffuse to incident radiation ratio and canopy structure description. Nevertheless the model was mostly able to describe the range of MAR values (phytochrome equilibrium $\Phi_{\rm c}$, blue transmittance) found in the tree canopy.


Keywords: radiation transfer / phytochrome / cryptochrome / photomorphogenesis

Résumé:

Simulation de la distribution spatiale du Rayonnement Morphogénétiquement Actif au sein de la couronne d'un arbre isolé. La qualité de la lumière, c'est-à-dire sa composition spectrale, est impliquée dans les processus de développement des plantes, y compris chez les arbres. La caractérisation du rayonnement morphogénétiquement actif (MAR) au sein d'un couvert végétal est nécessaire pour prendre en compte la régulation de l'architecture par la lumière dans les modèles structure-fonction de l'arbre. Cette étude est une première approche de description et de simulation des variations de la composition spectrale de la lumière dans la couronne d'un noyer (Juglans regia L.). Elle s'appuie sur des mesures et sur l'utilisation d'un modèle de transfert radiatif basé sur l'analogie au milieu trouble. Qualitativement, les mesures et les simulations sont en accord. Elles montrent des différences importantes entre zones à l'ombre et au soleil. La gamme des valeurs mesurées et simulées est en accord avec la littérature. La comparaison quantitative entre mesures et simulations présente de grands écarts. Ces derniers ont été attribués au traitement simplifié de la rediffusion dans le modèle, au nombre limité de mesures spectrales disponibles, et à la sensibilité importante de variables d'entrée du modèle, telles que la fraction de rayonnement diffus dans le rayonnement incident ou la description de la structure du couvert. Cependant le modèle s'avère décrire relativement bien les gammes de valeurs des paramètres du MAR (équilibre du phytochrome $\Phi_{\rm c}$, transmittance du rayonnement bleu), telles que mesurées dans l'arbre.


Mots clé : transfert radiatif / phytochrome / cryptochrome / photomorphogénèse

Correspondence and reprints: Didier Combes
Tel. 05 49 55 60 91; Fax. 05 49 55 60 68; e-mail: combes@lusignan.inra.fr

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