Ann. For. Sci. 54 (1997) 715-730
DOI: 10.1051/forest:19970803

Measurement and modelling of the photosynthetically active radiation transmitted in a canopy of maritime pine

P Hassika, P Berbigier and JM Bonnefond

Laboratoire de bioclimatologie Inra, domaine de la Grande-Ferrade, BP 81, 33883 Villenave-d'Ornon cedex, France

Abstract - Modelling the photosynthesis of a forest requires the evaluation of the quantity of photosynthetically active radiation (PAR) absorbed by the crowns and the understorey. In this article a semi-empirical model, based on Beer's law is used to study PAR absorption and its seasonal variation. Our purpose was to confirm that the PAR and the solar radiation follow the same interception laws for both the direct and diffuse part, using correct values of needle transmission and reflection coefficients. The model developed took into account the direct and the diffuse radiation. The radiation rescattered by the crowns was neglected following an estimation using the Kubelka-Munk equations, which indicated that the term was small. The model was calibrated and tested from the measurements taken in a maritime pine forest during the summer and autumn of 1995. The comparison between the results of the model and the measurements was satisfactory for the direct radiation as well as for the diffuse radiation. In conclusion, although the measurement wavebands are different, the penetration of the PAR can be estimated using the same simple semi-empirical model already established for solar radiation.

Résumé - Mesure et modélisation du rayonnement utile à la photosynthèse transmis dans un couvert de pin maritime. Pour la modélisation de la photosynthèse d'un couvert végétal, il est important de connaître la quantité de rayonnement utile à la photosynthèse (PAR) absorbé par les couronnes et le sous-bois. Dans cet article, un modèle semi-empirique, exploitant la loi de Beer, ainsi que les variations saisonnières du PAR sont présentés. L'objectif de l'étude est de confirmer que le rayonnement utile à la photosynthèse et le rayonnement solaire suivent les mêmes lois d'interception pour le direct et pour le diffus en intégrant les valeurs mesurées de reflectance et de transmitance. Le modèle établi prend en compte le rayonnement direct et le rayonnement diffus. Le rayonnement rediffusé par le houppier est estimé à partir des équations de Kubelka-Munk. Lorsque ce terme est négligé, on montre que l'erreur induite sur le bilan radiatif est faible. Les entrées du modèle sont déduites des mesures effectuées sur une forêt de pin maritime durant l'été et l'automne 1995. La comparaison entre les résultats du modèle et les mesures est satisfaisante aussi bien pour le rayonnement direct que pour le rayonnement diffus. En conclusion, bien que les ordres de grandeurs et les domaines spectraux des mesures soient différents, la pénétration du rayonnement utile à la photosynthèse peut être estimé par un simple modèle semi-empirique déjà établi pour le rayonnement solaire.

Key words: model / solar radiation / photosynthetically active radiation / penetration / maritime pine

Mots clés : modèle / rayonnement solaire / rayonnement utile à la photosynthèse / pénétration / pin maritime