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Riziculture irriguée en conditions favorables : Critères de sélection d’idéotypes et modélisation du tallage Etat d’avancement des travaux Atelier du Projet ORYZON, 14 décembre 2004 Tanguy Lafarge, IRRI, Philippines

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Riziculture irriguée en conditions favorables :Critères de sélection d’idéotypes et modélisation du tallage

Etat d’avancement des travaux

Atelier du Projet ORYZON, 14 décembre 2004

Tanguy Lafarge, IRRI, Philippines

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Mise au point :Justification de l’utilisation des jours après semis au lieu du temps thermique

1. Aucune comparaison dans le temps entre expérimentations de saisonsdifférentes n’est présentée

2. La température de base des génotypes n’est pas connue, et les référencesbibliographiques sont pauvres et varient de 8 à 13°C. Des études menées en 2005permettront de palier à ce manque

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Vers des critères de sélection d’idéotypespour la riziculture irriguée

1. Impact de l’émergence précoce des talles :

2. Impact du taux de sénescence des talles :

3. Supériorité hybride : quelle explication?

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Days after nursery sowing (d)0 30 60 90

Sho

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)

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0 30 60 90 120

IR72, wet season

Tille

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lant

06

121824303642

WB07WB14WB21

IR72, dry season

ST07ST14WB14WB21

a b

c d

Positif impact du repiquage précoce sur le nombre de talleset l’accumulation de matière sèche chez IR72

Emergence précoce des talles : impact sur le rendement

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Days after nursery sowing (d)

0 30 60 90 120

Sho

ot d

ry w

eigh

tpe

r pla

nt (g

)

0

20

40

60

80

0 30 60 90 120 150

N4, wet seasonTi

ller n

umbe

rpe

r pla

nt

06

121824303642

WB07WB14WB21

H2, dry season

ST07ST14WB14WB21

a

c

b

d

Positif impact du repiquage précoce sur le nombre de talleset l’accumulation de matière sèche chez un NPT et un hybride

Emergence précoce des talles : impact sur le rendement

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Treatment IR72wet season

IR72dry season

N4wet season

H2dry season

7 days 5.3 ±

0.1 7.0 ±

0.2 4.6 ±

0.3 10.9 ±

0.3

14 days 5.1 ±

0.1 6.3 ±

0.1 4.6 ±

0.1 9.9 ±

0.3

21 days 5.2 ±

0.1 6.1 ±

0.2 2.6 ±

0.5 9.3 ±

1.0

Rendement (kg ha-1) :

Impact positif ou nul du repiquage précoce sur le rendementPour une variété améliorée, un NPT et un hybride

Effet plus significatif : - pendant la saison sèche- pour un repiquage précoce à 7 jours pour IR72 et H2- pour un repiquage précoce à 14 jours pour NPT

Effet positif dû à : - accumulation de matière sèche supérieure(à l’un ou aux deux) - indice de récolte supérieur (non présenté)

Emergence précoce des talles : impact sur le rendement

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Varietyseason

Treatment Grain yield(kg ha-1)

Unproductivetiller rate

IR72 21 days 5.2 ±

0.1 0.44 (733 → 409)

wet season 7 days 5.3 ±

0.1 0.52 (845 → 405)

IR72 21 days 6.1 ±

0.2 0.24 (735 → 562)

dry season 7 days 7.0 ±

0.2 0.43 (900 → 517)

IRRI experimental farm, 2003, wet-bed nursery, transplanting at 25 pl m-2

Taux de talles sénescentes : impact sur le rendement

Augmentation du taux de talles sénescentes si repiquage précoce→ pas de conséquence négative sur le rendement de IR72

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Variety,season

Treatment Grain yield(kg ha-1)

Unproductivetiller rate

N4 21 days 2.6 ±

0.5 0.30 (469 → 326)

wet season 7 days 4.6 ±

0.3 0.48 (576 → 298)

H2 21 days 9.3 ±

1.0 0.31 (610 → 422)

dry season 7 days 10.9 ±

0.3 0.29 (613 → 438)

IRRI experimental farm, 2003, wet-bed nursery, transplanting at 25 pl m-2

Taux de talles sénescentes : impact sur le rendement

Augmentation du taux de talles sénescentes si repiquage précoce→pas de conséquence négative sur le rendement du NPT et del’hybride

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Variety Treatment Grain yield(kg ha-1)

Unproductivetiller rate

IR72 TPT (150 pl m-2) 6.1 ±

0.4 0.68 (1427 → 459)

DS (50 kg ha-1) 6.7 ±

0.4 0.80 (2350 → 476)

SL-8 TPT (150 pl m-2) 8.3 ±

0.5 0.64 (915 → 331)

(hybride) DS (50 kg ha-1) 9.2 ±

0.5 0.66 (1260 → 429)

IR75217H TPT (150 pl m-2) 9.2 ±

0.5 0.56 (963 → 422)

(hybride) DS (50 kg ha-1) 7.6 ±

0.5 0.65 (1417 → 492)

PhilRice experimental farm, dry season 2004, same growing period for both treatments

Taux de talles sénescentes : impact sur le rendement

Taux de sénescence et rendement non corrélé entre conditionsde semis direct et de repiquage (variable suivant la variété)

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Days after sowing (days)

0 20 40 60 80 100

Tille

r den

sity

(till

ers

m-2

)

0

200

400

600

800

1000

normal water depthhigh water depth

Days after sowing (days)

0 20 40 60 80 100 120

normal water depthhigh water depth

IR72IR75217H

Taux de talles sénescentes : impact sur le rendementConditions de culture: - saison sèche

- repiquage à 7 jours- hauteur de la lame d’eau à 10 cm de mi-tallage à floraison pour l’un des traitements

La hauteur de la lame d’eau plus élevée :- a réduit le nombre maximum de talles- n’a pas affecté le nombre de talles productives

La hauteur de la lame d’eau élevée a réduit le taux de sénescence

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Treatment Unprod till rate

Max till(tillers m-2)

Prod till(tillers m-2)

Grain yield(kg ha-1)

IR75217HNormal water depth 0.35 723 ±

96 473 ±

13 9.1 ±

0.3

High water depth 0.25 617 ±

47 465 ±

59 9.1 ±

0.1

IR72Normal water depth 0.34 844 ±

55 554 ±

40 6.9 ±

0.2

High water depth 0.27 723 ±

86 527 ±

43 6.6 ±

0.2

Taux de talles sénescentes : impact sur le rendement

La réduction du taux de sénescence du tallage n’a pas entraînéune augmentation du rendement

Le rendement n’est pas significativement différent malgré la gestion contrastée de la lame d’eau

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Treatment IRRI0325 pl m-2

7-d TPT

IRRI0425 pl m-2

7-d TPT

IRRI04100 pl m-2

7-d TPT

PhilRice04150 pl m-2

14-d TPT

IR75217H 7.6 ±

0.0 9.1 ±

0.3 9.4 ±

0.3 9.2 ±

0.8IR72 7.0 ±

0.1 6.9 ±

0.2 7.1 ±

0.2 6.1 ±

0.2

Supériorité hybride : quelle explication?

Pendant la saison sèche, le rendement de cet hybride est significativementsupérieur à celui de IR72 dans une large gamme de conditions

Rendement pendant la saison sèche (kg ha-1)

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Treatment IRRI0325 pl m-2

7-d TPT

IRRI0325 pl m-2

14-d TPT

IRRI0325 pl m-2

21-d TPT

IRRI0350 pl m-2

21-d TPT

IR75217H 6.6 ±

0.2 6.0 ±

0.1 5.9 ±

0.1 5.8 ±

0.1IR72 5.3 ±

0.1 5.1 ±

0.1 5.2 ±

0.1 5.3 ±

0.1

Rendement pendant la saison humide (kg ha-1)

Supériorité hybride : quelle explication?

Pendant la saison humide, le rendement de cet hybride est significativementsupérieur à celui de IR72 dans une large gamme de conditions

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Days after sowing (d)

0 30 60 90 120

Tille

r num

ber p

er p

lant

0

6

12

18

24

30

36

IR72 : 0.44 IR75217H : 0.31

Supériorité hybride : quelle explication?Conditions de culture: - saison sèche

- repiquage à 7 jours- densité : 25 pl m-2

L’hybride a un taux de sénescence significativement plus faible, avec un nombre de talles productives similaire

Ce faible taux ne semble donc pas être la cause de la supériorité hybride

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Days after sowing (d)

0 30 60 90 120Org

an d

ry w

eigh

t per

pla

nt (g

)

0

10

20

30

40

50Leaf dry weight, IR72Leaf dry weight, IR75217HStem dry weight, IR72Stem dry weight, IR75217H

Supériorité hybride : quelle explication?Conditions de culture: - saison sèche

- repiquage à 7 jours- densité : 25 pl m-2

L’accumulation et la répartition de la matière sèche sont semblablespour les 2 variétés jusqu’à floraison

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Wet season2003

Pan DW(g m-2)

Increase DWflow → mat

(g m-2)

SSLstemLength / stemDW

(cm g-1)

Harvestindex

150 pl m-2, 14 jIR72 505 ±

31 553 ±

96 56.4 ±

9.8 0.33 ±

0.07

IR75217H 623 ±

20 583 ±

36 60.6 ±

3.6 0.37 ±

0.03

25 pl m-2, 7 jIR72 679 ±

36 608 ±

15 44.2 ±

4.9 0.35 ±

0.02

IR75217H 785 ±

96 595 ±

95 44.8 ±

5.7 0.42 ±

0.04

25 pl m-2, 21 jIR72 633 ±

45 341 ±

57 44.2 ±

3.8 0.32 ±

0.02

IR75217H 744 ±

39 361 ±

98 46.3 ±

2.7 0.35 ±

0.03

Supériorité hybride : quelle explication?

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Dry season2004

Pan DW(g m-2)

Increase DWflow → mat

(g m-2)

SSL(cm g-1)

Harvestindex

25 pl m-2, 7 jIR72 1104 ±

49 769 ±

47 57.5 ±

3.2 0.43 ±

0.04

IR75217H 1372 ±

34 901 ±

35 51.3 ±

2.6 0.55 ±

0.04

100 pl m-2, 7 jIR72 1117 ±

36 729 ±

89 54.7 ±

3.6 0.41 ±

0.03

IR75217H 1378 ±

90 780 ±

80 61.0 ±

2.9 0.47 ±

0.03

Supériorité hybride : quelle explication?

Dans cette large gamme de conditions de culture, la supériorité hybride(dans le cas de ces 2 variétés) s’exprime pendant le remplissage grâce à :- une répartition des assimilats systématiquement plus efficace- une accumulation de matière sèche légèrement supérieure

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Vers des critères de sélection d’idéotypes pour lariziculture irriguée

1. Installation rapide des talles et accumulation plusÉlevée de matière sèche.Le repiquage précoce permet de mieux mettre en valeurune variété

2. Efficience de la répartition des assimilats pendantle remplissage. C’est la caractéristique principale observéchez le riz hybride. En revanche, forte sensibilité du rizhybride à la verse en raison de la faible vigueur de tige àmaturité (SSL faible)

3. Pas d’intérêt de sélectionner, ou de conduire la culture,pour un faible taux de sénescence du tallage

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Modélisation du tallage et développement de Sarra :Caractérisation et répartition de la demande

1. Caractérisation de la demande potentielle :- nombre de talles potentiel (vitesse d’émergence)- croissance potentielle d’une talle

2. Caractérisation du tallage réel selon les conditions : - émergence des talles

- selon les conditions initiales- avant et après mi-tallage

- arrêt d’émergence des talles- fertilité des talles suivant le rang

3. Répartition de l’offre réelle :- loi de répartition suivant le stade

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Tota

l tille

r num

ber p

er p

lant

0

6

12

18

24

30

367 days transplanting14 days transplanting21 days transplanting35 days transplanting

Leaf number on the main tiller0 3 6 9 12 15

Rat

e in

tille

r em

erge

nce

(tille

rs d

ay-1

)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

7 days transplanting14 days transplanting21 days transplanting35 days transplanting

Nombre de talles potentiel : vitesse d’émergence des talles

Conditions de culture:- repiquage à 7, 14, 21 et 35 jours après semis- données correspondant à différentes saisons deculture (sèche et humide), différentes densité desemis (25 et 100 pl m-2), de l’émergence à l’apparitionde la dernière feuille

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Nombre de talles potentiel : vitesse d’émergence des talles

Conditions de culture:- repiquage à 7 et 14 jours après semis- symboles fermés : saison humide- contrôle : 25 pl m-2

- early tiller removal : talles primaires 2 et 3retirées dès leur apparition- high plant density : 100 pl m-2

- Utilisation de la phénologie de latige principale comme référence

- Potentiel d’émergence dépendentde la phénologie

- Vitesse d’émergence affectée parles conditions climatiques (saison)

- Pas d’effet significatif de la densitédans la pépinière et au champ sur lavitesse d’émergence

Tota

l tille

r num

ber p

er p

lant

0

6

12

18

24

30

36

control wet seasonearly tiller removalhigh seed ratecontrol dry seasonhigh plant density

Main tiller leaf number0 3 6 9 12 15

Rat

e in

tille

r em

erge

nce

(tille

rs d

ay-1

)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

control wet seasonearly tiller removalhigh seed ratecontrol dry seasonhigh plant density

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Leaf

num

ber

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

MTT3T4T5T6T7T8

Days after sowing

0 10 20 30 40 50 60 70

Dry

wei

ght p

er ti

ller (

g)

0

1

2

3

Croissance potentielle d’une talle : phénologie et matière sèchede la talle principale et des talles primaires

Conditions de culture: - saison humide- repiquage à 7 jours après semis - densité : 25 pl m-2

- Phénologie potentielle de chaque rang de talleidentique à celle de la talle principale

- Période de sensibilité de la phénologie de chaquerang de talles à 45 jas (dû à l’arrêt d’émergence destalles, l’allongement des entre-nœuds ou l’initiation)

- Phénologie potentielle plus faible après 45 jas

- Apparition simultanée de la dernière feuille dechaque talle

-Accumulation de matière sèche potentielle de chaquerang de talle identique à celle de la tige principale

-Réduction de l’accumulation réelle avec le rang dela talle

Variété : IR72

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Relative growth rate

-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4

Rel

ativ

e til

lerin

g ra

te

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

Relative growth rate

-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

7 days14 days21 days7 days14 days21 days

IR75217H IR72

Tallage réel : émergence des talle selon les conditions initiales

Conditions de culture: - saisons sèche et humide regroupées- repiquage à 7, 14 et 21 jours

- Bonne estimation du tallage avec la relation RTR = f(RGR) : pente stabledans une large gamme de conditions de culture

- Ordonnée à l’origine à calibrer selon les conditions d’installation de la cultureet du démarrage du tallage

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Relative growth rate

-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4

Rel

ativ

e til

lerin

g ra

te

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

Relative growth rate

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Before mid-tilleringAfter mid-tilleringBefore mid-tilleringAfter mid-tillering

IR75217H IR72

Tallage réel : émergence des talle avant et après mi-tallage

Conditions de culture: - saisons sèche et humide regroupées- repiquage à 7, 14 et 21 jours

- Quantifier l’impact d’une variabilité génétique plus large sur la relationRTR = f(RGR)

- Calibrer la relation avant et après mi-tallage en quantifiant dans le tempsl’impact des nouveaux puits (entre-nœuds, panicule et réserves) sur la relation

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LAI at max tillering

0 1 2 3

DA

S a

t max

tille

ring

0

10

20

30

40

50

60

70

LAI at max tillering

0 1 2 3 4

IR75217H IR72

Tallage réel : arrêt d’émergence des talles

Conditions de culture: - saisons sèche et humide regroupées- repiquage à 7, 14 et 21 jours regroupés- lame d’eau (3 à 10 cm) et densité (25 à 100 pl m-2) variables

LAI mauvais indicateur pour estimer l’arrêt du tallage

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Days with PI as the reference

-16 -12 -8 -4

DA

S a

t max

tille

ring

0

10

20

30

40

50

60

70

Days with PI as the reference

-16 -12 -8 -4 0

IR75217H IR72

Tallage réel : arrêt d’émergence des talles

Conditions de culture: - saisons sèche et humide regroupées- repiquage à 7, 14 et 21 jours regroupés- lame d’eau (3 à 10 cm) et densité (25 à 100 pl m-2) variables

Initiation mauvais indicateur pour estimer l’arrêt du tallage

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Days with start in internodeelongation as the reference

-10 -8 -6 -4 -2

DA

S at

max

tille

ring

0

10

20

30

40

50

60

70

Days with start in internodeelongation as the reference

-10 -8 -6 -4 -2 0

IR75217H IR72

Conditions de culture: - saison sèche- repiquage à 7 jours- lame d’eau (3 à 10 cm) et densité (25 à 100 pl m-2) variables

Tallage réel : arrêt d’émergence des talles

Début d’allongement des entre-nœuds mauvais indicateurpour estimer l’arrêt du tallage

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Days after sowing

0 20 40 60 80 100 120

num

ber o

f till

ers

per p

lant

0

10

20

30

40

totalprim.sec.+tert.

Tallage réel : arrêt d’émergence des talles

Conditions de culture: - saison humide- repiquage à 7 jours- lame d’eau à 3 cm et densité à 25 pl m-2

- Arrêt de l’émergence des talles primaires et secondaires non simultané

Distinguer le rang des talles pour estimer l’arrêt du tallage?

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Tiller colony

T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11

Max

imum

tille

r num

ber

in e

ach

colo

ny

0

2

4

6

8

10

Primary tillersSec+ Tert tillers

- Arrêt d’émergence des tallessecondaires et tertiaires simultanéquelquesoit le rang de la talle mère

Distinguer le rang des talles pour estimer l’arrêt du tallage?

Tallage réel : arrêt d’émergence des talles

Conditions de culture: - saison humide- repiquage à 7 jours- lame d’eau à 3 cm et densité à 25 pl m-2

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Tiller colony

T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11

Unp

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ctiv

e til

lers

perc

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ge p

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y (%

)

0

20

40

60

80

100

120Primary tillersSec+ Tert tillers

- Fertilité de la talle dépend de son âgeet non de son rang

Tallage réel : fertilité des talles suivant le rang

Conditions de culture: - saison humide- repiquage à 7 jours- lame d’eau à 3 cm- densité à 25 pl m-2

Les talles sénescentes sont les dernières à être apparues

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Org

an d

ry w

eigh

tpa

rtitio

ning

(g)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Leaf, 25 pl m-2

Sheath, 25 pl m-2

Leaf, 100 pl m-2

Sheath, 100 pl m-2

Days after sowing (d)

0 20 40 60 80 100

Org

an d

ry w

eigh

tpa

rtitio

ning

(g)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8Internode, 25 pl m-2

Panicle, 25 pl m-2

Internode, 100 pl m-2

Panicle, 100 pl m-2

IR75217HConditions de culture: - IR75217H

- saison sèche- repiquage à 7 jours

- Loi de répartition des assimilatsà l’échelle de la planteRelativement stable

-Variabilité pendant le début duremplissage

Répartition de l’offre réelle : loi de répartition suivant le stade

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Org

an d

ry w

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rtitio

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(%)

0.0

0.2

0.4

0.6

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1.0

Leaf, 25 pl m-2

Sheath, 25 pl m-2

Leaf, 100 pl m-2

Sheath, 100 pl m-2

Days after sowing (d)

0 20 40 60 80 100 120

Org

an d

ry w

eigh

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(%)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8Internode, 25 pl m-2

Panicle, 25 pl m-2

Internode, 100 pl m-2

Panicle, 100 pl m-2

IR72

Répartition de l’offre réelle : loi de répartition suivant le stade

Conditions de culture: - IR72- saison sèche- repiquage à 7 jours

- Loi de répartition des assimilatsà l’échelle de la plante relativementstable

-Variabilité pendant le débutd’allongement des entre-nœuds

Distinguer le rang des tallespour une meilleure estimationde la répartition?

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Modélisation du tallage et développement de Sarra :

1. La caractérisation de la demande potentielle nécessite laprise en compte du nombre de talles potentiel et de lacroissance potentielle de la talle.

2. La dynamique réelle du tallage doit distinguer les périodesantérieures et postérieures à la mi-tallage. Il est possibled’utiliser la relation trophique RTR = f(RGR) si elle peut êtrecalibrée suivant les variétés, la phase de développement et lerythme d’apparition des nouveaux puits et leur importance.

3. La modélisation de l’arrêt du tallage pourrait impliquerLa distinction du rang des talles.

4. Les dates d’émergence des talles permettent d’identifier lestalles sénescentes

5. Les lois de répartition de la biomasse sont à calibrer, notammentpendant les phases de sensibilité

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Perspectives 2005 :

1. Variabilité de la température de base entre génotypes

2. Stabilité de la SLA suivant les conditions de culture

3. Impact de l’architecture d’une gamme de génotypes sur l’accumulationde matière sèche en conditions de semis direct(stage Master 2, UPLB, Philippines)

4. Impact de la variabilité du rayonnement sur la dynamique de tallage(stage Master 2, INAPG)

5. Impact de l’irrigation intermittente sur la répartition root/shoot(stage Master 2, UPLB, Philippines)

6. Calibration des paramètres de modélisation du tallage