# Aptitudes de STICS calibré à estimer le rendement du riz en Camargue lorsqu'il est calibré sur des données en parcelles agricoles

Francoise Ruget, Kamran Irfan, Samuel Buis

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## To cite this version:

Francoise Ruget, Kamran Irfan, Samuel Buis. Aptitudes de STICS calibré à estimer le rendement du riz en Camargue lorsqu'il est calibré sur des données en parcelles agricoles. colloque STICS 2015 Rennes, Mar 2015, Rennes, France. 102 p., 2015. [hal-01606991](https://hal.science/hal-01606991v1)

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Submitted on 3 Jun 2020

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# APTITUDES DE STICS CALIBRE A ESTIMER LE RENDEMENT DU RIZ EN CAMARGUE LORSQU'IL EST CALIBRE SUR DES DONNEES EN PARCELLES AGRICOLES

## ABILITIES OF STICS FOR ESTIMATING RICE YIELD IN CAMARGUE, WHEN CALIBRATED ON FARM FIELD DATA

Françoise Ruget, Kamran Irfan, Samuel Buis

INRA, UMR 1114 EMMAH, 84914 Avignon, France

**Mots-clés** : riz, calibration, estimation de rendement parcellaire ou moyen, données pauvres

**Keywords** : rice, calibration, field or mean yield estimation, poor data

Un ensemble de rendements de riz collectés en parcelles agricoles au cours d'un quart de siècle en Camargue a été utilisé pour calibrer STICS pour le riz. Notre objectif est de montrer la possibilité d'obtenir un jeu de paramètres pour simuler une culture nouvelle, dans des conditions relativement pauvres en données.

### Description de la base de départ

La "base" de données est constituée de 4 bases élémentaires provenant du même laboratoire, mais où chacune avait son propre objectif scientifique et, par conséquent, des mesures un peu différentes. Il s'agit de mesures dans des parcelles d'agriculteurs censées représenter l'ensemble des conditions de Camargue, sns exclusion. L'essentiel des parcelles ne contient comme données sur la culture que des observations à la récolte. Sur les 472 parcelles, seules 31 ont des observations dynamiques (6 à 10 valeurs par cycle).

### Sélection de parcelles ne présentant pas de facteurs limitants non simulés

Etant donné que les rendements peuvent avoir été affectés par différents facteurs limitants non pris en compte par le modèle, un tri sévère des parcelles à utiliser pour l'estimation de paramètres a été fait à partir (i) de l'analyse qui a été faite par Delmotte et al. (2011), complétée par une analyse agronomique et de vraisemblance des résultats (tableau 1). Lanalyse statistique de Delmotte conduit à éliminer environ 1/3 des parcelles à cause des adventices et quelques-unes à cause de la salinité. D'autres (20 %) sont éliminées pour manque d'information (sol, phénologie détaillée). Quelques autres, enfin, sont des parcelles à caractéristiques de peuplement soit non simulables (densités très faibles, accidents de fécondation) soit peu vraisemblables (densité de talles très élevées), ce qui conduit à une base de calibration-validation de 124 parcelles, soit un peu plus du quart de la base originale.

<table><caption>Tableau 1. Méthode et résultats de la sélection des parcelles dans la base disponible</caption><caption>Qualification de la base et des résultats obtenus</caption><thead><tr><th></th><th>Elimination</th><th>Raison</th><th>Seuil</th><th>Référence</th><th>Nombre de parcelles éliminées</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="4">Facteur limitant</td><td>adventices</td><td>non pris en compte directement</td><td>&gt;0.8 t ha<sup>-1</sup></td><td>Delmotte et al., 2011</td><td>178</td></tr><tr><td>salinité</td><td>parcelles au niveau de la maer Na/CEC</td><td>&gt;0.23</td><td>Delmotte et al., 2011</td><td>14</td></tr><tr><td>stérilité et faible indice de récolte (HI)I</td><td>provenant de basses températures</td><td>fert&lt;.5 or HI&lt;.35</td><td>Analyse agronomique</td><td>11</td></tr><tr><td>Densité de plantes</td><td>couvert non continu, à cause de la densité très faible ou d'épis</td><td>plte.m<sup>2</sup>&lt;100 or panicule.plte<sup>-1</sup>&lt;1</td><td></td><td>18</td></tr><tr><td rowspan="3">Informations manquantes ou douteuses</td><td>Propriétés de sol</td><td>pas d'information sur l'azote organique</td><td></td><td></td><td>44</td></tr><tr><td>Phénologie</td><td>absence d'observation des dates d'initiation florale</td><td></td><td></td><td>60</td></tr><tr><td>Variétés rares</td><td>pas d'information sur les feuilles</td><td></td><td></td><td>23</td></tr></tbody></table>
Selon la méthode présentée par Kersebaum et al., soumis et logiciel DatasetRanker), adaptée au riz, en éliminant les informations inutiles pour cette culture (informations sur la teneur en eau du sol), la plupart des types de données sont du niveau le plus faible possible (cuivre) particulièrement les variables d'état du couvert.

Malgré cette qualité médiocre, les valeurs obtrenues pour les 15 paramètres sélectionnés (parmi une cinquantaine d'actifs) sont pour la plupart logiques par rapport aux équations dans lesquelles ils apparaissent et aux connaissances qu'on a du comportement de l'espèce (ou des variétés, pour lesquels quelques paramètres ont été optimisés). Les valeurs des critères statistiques sont plutôt médiocres (tableau 2, une seule variable à efficience positive, le rendement).

<table><caption>Tableau 2. Critères statistiques exprimant la qualité des estimations selon le jeu de données sur lequel ils sont estimés (C calibration, V validation, S points "singuliers")</caption><thead><tr><th rowspan="2">Variable Unité gamme</th><th rowspan="2">Jeu de données ou</th><th rowspan="2">Nombre de parcelles</th><th rowspan="2">Nombre total d'observations</th><th colspan="2">Moyenne des valeurs observées</th><th rowspan="2">Efficience</th><th rowspan="2">RMSE</th><th rowspan="2">rRMSE</th><th rowspan="2">RMSEu</th><th rowspan="2">RMSEs</th></tr><tr><th>SD ou t ha<sup>-1</sup></th><th>Moyenne des valeurs simulées</th><th>[~∞,1]</th><th>[0,~1]</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">LAI</td><td>C+V</td><td>10</td><td>76</td><td>2.72</td><td>3.28</td><td>-1.063</td><td>2.369</td><td>0.871</td><td>0.561</td><td>2.302</td></tr><tr><td>C+V-S</td><td>0</td><td>0</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="2">Biomasse</td><td>C+V</td><td>124</td><td>124</td><td>13.07</td><td>13.12</td><td>-0.092</td><td>2.756</td><td>0.211</td><td>1.884</td><td>2.011</td></tr><tr><td>C+V-S</td><td>69</td><td>69</td><td>13.37</td><td>13.01</td><td>0.2</td><td>2.126</td><td>0.159</td><td>1.337</td><td>1.653</td></tr><tr><td rowspan="2">Rendement</td><td>C+V</td><td>124</td><td>124</td><td>6.53</td><td>6.57</td><td>0.104</td><td>1.220</td><td>0.187</td><td>0.868</td><td>0.857</td></tr><tr><td>C+V-S</td><td>69</td><td>69</td><td>6.58</td><td>6.40</td><td>0.399</td><td>0.937</td><td>0.142</td><td>0.684</td><td>0.64</td></tr><tr><td rowspan="2">Nb grains</td><td>C+V</td><td>124</td><td>124</td><td>28470</td><td>25772</td><td>-0.087</td><td>7126</td><td>0.25</td><td>5786</td><td>4158</td></tr><tr><td>C+V-S</td><td>69</td><td>69</td><td>28739</td><td>30939</td><td>0.119</td><td>5798</td><td>0.202</td><td>4738</td><td>3341</td></tr></tbody></table>

Néanmoins, le modèle donne de "bonnes" réponses aux facteurs discontinus avec lesquels les rendements ont varié : année, type de sol, variété (figure1 a, b, c). Avec la fertilisation (figure 1d), facteur numérique, la relation est bonne sauf aux faibles et fortes fertilisations, ce qui dénote certainement des défauts d'estimation concernant la fourniture d'azote du sol et les paramètres de croissance potentielle.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 1. Moyennes des rendements simulés et observés, groupés selon différentes modalités : a. type de sol, b.année, c., variété, d. fertilisation</figcaption></figure>

Par ailleurs, les points les plus excentrés du nuage de valeurs simulées ont pu être expliqués, par des facteurs mal identifiés au préalable : sols très sableux, sols salins (abaissement du seuil), enfouissement de résidus, biomasseet rendement du jeu de données conçu pour étudier le LAI). La base quoique légèrement réduite, par cette sélection supplémentaire présente alors de bien meilleures valeurs de critères statistiques (tableau 2).

Le paramétrage obtenu semble correct, quoique la réponse à la fertilisation ne soit pas tout à fait satisfaisante. Une plus grande sévérité dans la sélection aurait peut-être amélioré la qualité des
estimations, mais il est probable qu'il faudrait quelques données de parcelles au potentiel pour obtenir
un résultat plus satisfaisant.

Références

Delmotte, S., Tittonell, P., Mouret, J.C., Hammond, R., Lopez-Ridaura, S., 2011. On farm assessment of rice yield variability and productivity gaps between organic and conventional cropping systems under Mediterranean climate. European Journal of Agronomy 35, 223-236.

Kersebaum K.C., Boote K.J., Jorgenson J.S., Nendel C., Bindi M., Frühauf C., Gaiser T., Hoogenboom G., Kollas C., Olesen J.E., Rötter R.P., Ruget F., Thorburn P., Trnka M., Wegehenkel M. Analysis and classification of data sets for calibration and validation of agro-ecosystem models Soumis à Env Soft