A mathematical model to predict Sorghum halepense (L.) Pers. seedling emergence in relation to soil temperature

Summary: A mathematical model to predict Sorghum hale-pense seedling recruitment dynamics in relation to soil temperature was derived from the experimen-tal results obtained in a previous investigation. The model is based on the assumption that soil temperature controls seedling recruitment of S. halepense by controlling release from dormancy and germination rate once dormancy breakage has been produced. The previous analysis sup-plied mathematical functions to describe both the release from dormancy as controlled by tempera-ture fluctuations, and the response to ‘thermal time’ after dormancy breakage. These relation-ships were used in the construction of the model. This was tested against experimental field data with two differently aged seedbanks, in two seasons: spring and autumn. In each case in situ germination was monitored in plots with bare soil or soil surface shaded to simulate cover by a canopy. Soil temperature was recorded hourly and was used as an input of the model. A good description of seedling emergence dynamics in the field was obtained with the model, showing that seedling recruitment can be predicted using soil temperature data. The practi-cal value of the developed model is discussed. Resume: Un modele mathematique pour prevoir la dyna-mique de levee des plantules de Sorghum hale-pense en relation avec la temperature du sol a eteetabli a partir de resultats experimentaux obtenus dans une recherche anterieure. Le modele est base sur l'hypothese que la temperature du sol controle la levee des plantules de S. halepense en contro-lant la sortie de dormance et le taux de germina-tion des que la levee de dormance s'est produite. L'analyse anterieure a fourni des fonctions math-ematiques pour decrire a la fois la sortie de dormance sous controle des fluctuations de tem-perature et l'effet du temps thermique apres la levee de dormance. Ces correlations ont ete utilisees dans la construction du modele. Celui-ci a ete teste avec des donnees collectees au champ avec des stocks grainiers de deux âges differents, en deux saisons: le printemps et l'automne. Dans chaque cas la germination in situ etait suivie dans des parcelles en sol nu ou en sol avec une couverture artificielle. La temperature etait rele-vee toutes les heures et etait introduite dans le modele. Une bonne description de la dynamique de la levee des plantules au champ est obtenue avec le modele, montrant que la levee des plantules peut etre prevue a partir des temperatures du sol. La valeur pratique du modele developpe est discutee. Zusammenfassung: Ein Modell uber die Auflaufdynamik von Sor-ghum halepense bei verschiedenen Bodentempera-turen wurde anhand der Ergebnisse aus einer vorhergehenden Untersuchung entwickelt. Es basiert auf der Voraussetzung, das die Boden-temperatur das Auflaufen der Samen von S. halepense durch Aufhebung der Dormanz und uber die Keimrate bestimmt. Bei der vorherge-henden Untersuchung ergaben sich mathema-tische Funktionen sowohl der Brechung der Dormanz durch wechselnde Temperaturen als auch der Reaktion auf die ‘Warmezeit’ danach. Diese Beziehungen wurden in das Modell aufge-nommen, das an den Ergebnissen aus einem Freilandversuch mit 2 verschieden alten Samen-banken in 2 Jahreszeiten, Fruhjahr und Herbst, uberpruft wurde, wozu die Keimrate im Feld bei offenem Boden und bei beschattetem (Simulation einer Pflanzendecke) erfast und die Bodentem-peratur stundlich gemessen wurde. Mit dem Modell lies sich die Auflaufdynamik im Feld gut beschreiben, denn das Auflaufen der Keimpflan-zen kann mit Hilfe der Temperaturdaten voraus-berechnet werden. Der praktische Wert des Modells wird diskutiert.