Nociones básicas sobre Modelos de Simulación de

Cultivos

Dra. Susana Valle T.

IIAS, CISVo

Red 110RT0394 METRICE

¿Qué son los modelos de simulación de cultivos (MSC)? Definiciones generales Pasos en la construcción de los modelos Fuentes de error en los modelos Ejemplos de estructuras de MSC: DSSAT-CERES CropSyst

Temario

¿Qué son los Modelos de Simulación de Cultivos (MSC)?

¿Qué son los Modelos de Simulación de Cultivos (MSC)?

Los MSC son una combinación de ecuaciones matemáticas y lógicas, utilizadas para

representar conceptualmente un sistema de producción de cultivos simplificado (Ritchie,

1991)

Jones and Luyten (1998)

Jerarquía de los modelos utilizados en agricultura

World

Regions

Farming areas

Crop Ecosystems Corn, pasture

Elements Individual plants

Components Leaves, stems, roots

Micro-componentes Stomate, biochem. ways

M

A

N

A

G

E

M

E

N

T

/

R

E

S

E

A

R

C

H

Empíricos

Funcionales

Mecanísticos

Diferencias: •Escalas temporales •Escalas espaciales •Nivel de conocimiento

INPUTS

TASAS

PARÁMETROS

OUTPUTS

Componentes generales de los modelos

Temperatura Fotoperíodo

Radiación

Agua del suelo

LÍMITES DEL SISTEMA

INPUTS

TASAS

PARÁMETROS IC, RUE

OUTPUTS

Rendimiento Agua del suelo

N foliar Biomasa radical

etc

de objetivos

Sadras, 2004.

Pasos en la construcción de Modelos

Fuentes de error en los Modelos

Passioura, 1996.

Ejemplos de Estructuras de Modelos

DSSAT Crop Model System

Decision support system for agrotechnology transfer

Jones et al., 2003

Es una colección de programas que operan en conjunto, en donde los modelos de simulación de cultivos son el centro Ayuda en la toma de decisiones de planificación y manejo en los sistemas agrícolas Reduce el tiempo y recursos humanos requeridos para analizar decisiones complejas (los sistemas agrícolas son complejos)

Provee una estructura científica de cooperación a través de la investigación para integrar nuevo conocimiento y aplicarlo en preguntas de investigación y en soluciones derivadas de ella

Características generales de DSSAT-CSM

Diagrama de DSSAT-CSM

Jones et al., 2003

Objetivos del DSSAT-CSM

Simular los sistemas de producción de monocultivos considerando clima, genética, agua, C y N del suelo, en una o más estaciones y en rotaciones en cualquier localidad

Provee una plataforma para la fácil incorporación de

módulos de: Estreses bióticos y abióticos Para mejorara componentes específicos

Se pueden introducir módulos de CSM

Posibilidades de Simulación

Simulación básica: Análisis de sensibilidad Simulado vs Medido

Simulación de cultivos en el tiempo Variaciones climáticas, evaluaciones de riesgo

Simulación de rotaciones de cultivos

Simulación de cultivos de varios cultivos en un mismo espacio

Datos requeridos para la simulación

Jones et al., 2003

Uso de Modelos en Simulación de Crecimiento

Jones et al., 2003

Simulación de Rendimiento

Simulación de Rendimiento

R= GN *GW

Valor cte.

Valle et al., 2009

0 5000 10000 15000 20000 25000 300000

250

500

750

1000

1250

1500

R2 = 0.99 p< 0.0001

Grain Number m-2

Gra

in Y

ield

(g m

-2)

0 10 20 30 40 50 600

250

500

750

1000

1250

1500

Thousand Grain Weigth (g)

Valle et al., 2009

0 200 400 600 800 1000 12000

500

1000

1500

2000

2500

3000

R2= 0.93 p< 0.001

IPARa (MJ m-2)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

500

1000

1500

2000

2500

3000

RUE (g MJ-1)

Sho

ot

bio

mas

s (g

m-2

) Crecimiento

B= PAR * ei * EUR

Crecimiento

B= PAR * ei * EUR

Valor cte. 2.9 g MJ-1 Función de LAI

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.00

1

2

3

4

RU

E (g M

J-1

)

Exchangeable soil Al (cmol(+) kg-1)

0 2 4 6 80

20

40

60

80

100

120

R2 = 0.93 p< 0.001

Leaf Area Index

Inte

rce

pte

d R

ad

iatio

n (

%)

Valle et al., 2009

Ejemplos de Estructuras de Modelos

CropSyst Cropping systems simulation

model

Stöckle et al., 2003

Stöckle et al., 2003

Diagrama de flujo para el cálculo de acumulación de biomasa en

CropSyst

Benli et al., 2007

Simulación de Rendimiento

Uso de Modelos en Simulación del

Desarrollo

Simulación de Desarrollo en Trigo y Cebada

Jones et al., 2003

Etapas simuladas por el modelo DSSAT CERES-maize, wheat, barley

Jones et al., 2003

Coeficientes genéticos para el modelo DSSAT CERES-maize, wheat and barley

Control de la Fenología

Avance fenológico es controlado por: La acumulación de TT T media diaria T base 0ºC en trigo (Tb = 8-11ºC maiz) T > T óptima (29ºC), dism. la acumulación de GD En función del genotipo también por:

Fotoperíodo Vernalización, máxima entre 0-6ºC (sin vernalización en T< 0ºC ó > 15ºC

La tasa de aparición de hojas es constante

Uso de Modelos en Simulación del Desarrollo

Dettori et al., 2011

Simulación de Fenología

Simulación de Fenología

Valle et al., 2009

Toxicidad por Aluminio

Gracias por su atención