A modelagem aprimorada da assimilação de carbono e do crescimento da planta para baixa umidade do solo requer a avaliação dos mecanismos subjacentes no solo, raízes e brotos. O feedback entre as plantas e seu ambiente local em todo o espectro solo-raiz-broto-ambiente é crucial para descrever e avaliar com precisão o impacto das mudanças ambientais no desenvolvimento da planta. Renato Braghiere e colegas presentes um modelo estrutural funcional 3D da planta, no qual o crescimento da parte aérea e da raiz é impulsionado pela transferência radiativa, fotossíntese e hidrodinâmica do solo através de diferentes esquemas de parametrização relacionando deficiência hídrica no solo e assimilação de carbono. O novo modelo acoplado é usado para avaliar o impacto da disponibilidade de umidade do solo na produtividade da planta para dois grupos diferentes de plantas com flores sob diferentes configurações espaciais.

Para abordar diferentes aspectos do desenvolvimento da planta devido à disponibilidade limitada de água no solo, os autores construíram um modelo 3D FSP incluindo raiz, parte aérea e solo, vinculando três modelos diferentes e bem estabelecidos de planta aérea, arquitetura de raiz e transporte reativo no solo. Diferentes esquemas de parametrização foram usados ​​para integrar a taxa fotossintética com a absorção de água pelas raízes dentro do modelo acoplado. O comportamento do modelo foi avaliado em como o crescimento de dois tipos diferentes de plantas, ou seja, monocotiledôneas e dicotiledôneas, é afetado pelo déficit hídrico do solo em diferentes condições competitivas: competição isolada (sem competição), competição intra e interespecífica.

“Este novo modelo acoplado aumenta o desafio contínuo de modelos de acoplamento eficiente de vários compartimentos de planta e solo, e apresenta uma abordagem exclusiva quando comparado com outros modelos do mesmo tipo”, dizem Braghiere e colegas. “Por exemplo, muitos trabalhos anteriores sobre culturas intercaladas usaram modelos que ignoravam o ambiente de luz, considerando apenas os recursos do solo, enquanto outros modelos projetado especificamente para consórcio pode considerar o ambiente leve e os recursos do solo (por exemplo, água e nitrogênio), mas ser projetado para funcionar em escalas muito diferentes”.

“O potencial deste novo modelo acoplado está relacionado com a sua utilização como ferramenta para o desenvolvimento e teste de conceitos, bem como a previsão de mecanismos e tendências em plantas isoladas, monocultivadas ou consorciadas. O modelo pode ser estendido para diferentes fenótipos, estimando o desempenho do genótipo com base nos fenótipos raiz/broto medidos.”