PaSim

PaSim est un modèle mécaniste biogéochimique de simulation d'un écosystème prairial géré. Il simule, à l'échelle d'une parcelle, les flux de carbone, d'azote, d'eau et d'énergie à l'interface entre le sol, la végétation, les animaux et l'atmosphère. PaSim est composé de plusieurs sous-modèles représentant les processus de la végétation, du microclimat, de la biologie et de la physique du sol. La végétation y est représentée à l'échelle de la communauté et a été initialement paramétrée pour une prairie permanente, composée de graminées et de légumineuses.

PaSim a été adapté par Riedo et al. [1998] du modèle Hurley Pasture Model (HPM) de Thornley [1998]. Il a été amélioré par Schmid et al. [2001] pour simuler la production et les émissions de N2O, puis par Riedo et al. [2002] pour simuler la volatilisation d'ammoniac. Vuichard et al. [2007] ont également modifié les effets du stress hydrique et de la sénescence sur la dynamique de la végétation et intégré les effets de la qualité de la ration sur les émissions animales de méthane. Depuis, notre laboratoire a revu le paramétrage du stress hydrique, changé la méthode de calcul de la diffusion du N2O, ajouté une couche de litière en surface du sol jouant le rôle d'isolant et développé une nouvelle méthode analytique d'équilibre de la matière organique du sol. Un module d'irrigation, de labour, et fertilisation automatisée ont également été ajoutés. Le code, en Fortran 90, contient actuellement environ 60 000 lignes.

PaSim est utilisé intensivement dans projets de recherche européens (CarboEurope IP, NitroEurope IP, CARBO-Extreme) et français (CLIMATOR, VALIDATE), dont le but est d'étudier les cycles du carbone et de l'azote, l'activité de séquestration de carbone et les émissions de gaz à effets de serre au niveau des prairies, ainsi que les effets du changement et de la variabilité climatique.

Les principales limites du modèle sont :

• - Sa représentation de la végétation. PaSim utilise une approche par compartiment, négligeant en grande partie le rôle fonctionnel de la diversité.
• - Concernant les animaux, PaSim ne permet pour l'instant de simuler qu'un troupeau de vaches laitières en pâturage continu. le poids de ces dernières reste constant, elles sont nourries exclusivement à l'herbe et le calcul de leurs performances reste simpliste et se limite au calcul de la production laitière.
• - La simulation des effets des fortes températures et des sécheresses sévères.

Dans le cadre de sa thèse (Modélisation des impacts du changement climatique sur les écosystèmes prairiaux et adaptations possibles des systèmes d'élevage), A. I. Graux a introduit notamment deux développements :

• - la fraction de légumineuses est désormais dynamique et simulée grâce à un algorithme semi-empirique tenant compte du ratio C:N [Thornley, 2001] et des effets de la compétition pour la lumière.
• - Certains des paramètres ou traits de la végétation sont maintenant calculés dynamiquement, sous l'hypothèse qu'ils sont représentatifs du comportement de la communauté, et dérivent sous l'influence de gradients de ressources ( N, H2O, CO2) et de perturbation (fauche, pâturage).

Le module animal de PaSim est actuellement en cours de développement afin

• i) d'améliorer la simulation des performances de troupeaux laitiers,
• ii) de permettre la simulation de troupeaux allaitants représentés par un couple vache-veau, de complexifier le rationnement (foin, ensilage et concentrés) et
• iii) de prendre en compte le type de production (lait ou viande) sur les émissions de méthane.

Pour des informations complémentaires, veuillez contacter Raphaël Martin au 04 43 76 16 08  @ raphael.martin[at]inrae.fr