Un método dinámico basado en procesos para seleccionar variedades de cultivos tolerantes a la sal y de alto rendimiento
Autores: Qin, Xueer; Shan, Baoying; Liu, Jili; Zhang, Chenglong; Wang, Weishu; Wang, Chaozi; Huo, Zailin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un método dinámico basado en procesos para seleccionar variedades de cultivos tolerantes a la sal y de alto rendimiento
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Maíz
Estrés por sal
Selección
Variedades tolerantes a la sal
Crecimiento de cultivos
Función de aptitud
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El maíz, el cereal más importante a nivel mundial, es moderadamente sensible al estrés salino. Dadas las dificultades de la salinización del suelo, desarrollar métodos para seleccionar y cultivar variedades de maíz tolerantes a la sal es vital para mejorar la seguridad alimentaria. Entre las opciones, el método de selección asistida basado en modelos de proceso es un método efectivo para una selección más rápida y exhaustiva de variedades tolerantes a la sal. En este estudio, se propone un método para seleccionar rápidamente variedades de cultivos tolerantes a la sal y de alto rendimiento mediante la combinación de un modelo acoplado de crecimiento de cultivos y respuesta agua-sal con una función de aptitud. Luego, este método se aplicó a las áreas salinas de la Llanura de Hetao en China para demostrar su aplicabilidad. Este estudio incluye tres partes. En primer lugar, se utilizaron datos de ensayos de campo de 10 variedades de maíz comúnmente cultivadas en la Llanura de Hetao (es decir, Xianyu 335, Yinyu 238, Jindan 73, Deke 622, DK-815, Heyu 157, Xianyu 1321, Jinrun 919, Tianci 19 y Xianyu 1225) para calibrar el modelo para diferentes variedades de maíz. Además, la precisión del modelo se evaluó utilizando cuatro índices que incluyen el coeficiente de regresión (b), el coeficiente de determinación (R^2), el error cuadrático medio (RMSE) y el coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE). En segundo lugar, se realizaron simulaciones de escenarios utilizando el modelo calibrado al establecer nueve escenarios iniciales de salinidad para simular el crecimiento diario dinámico del cultivo y los cambios en el agua y la sal del suelo para las 10 variedades de maíz. Finalmente, se seleccionaron variedades de maíz tolerantes a la sal y de alto rendimiento basadas en el método de función de aptitud durante los períodos de crecimiento del cultivo. Los resultados mostraron que el modelo de simulación era aplicable y funcionaba efectivamente para las 10 variedades de maíz en la región, con el coeficiente de determinación (R) y el coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE) de la altura de la planta simulada y el índice de área foliar siendo superior a 0.90. Además, el R del contenido de agua del suelo, la conductividad eléctrica del suelo y la profundidad del agua subterránea son 0.51, 0.52 y 0.60, respectivamente. Posteriormente, se calcularon los valores de la función de aptitud para establecer el vínculo entre los indicadores simulados y los escenarios para seleccionar variedades paso a paso de acuerdo con el porcentaje predeterminado de selección. Jindan 73, Xianyu 1225 y DK-815 fueron finalmente determinadas como las variedades de maíz más adecuadas tolerantes a la sal y de alto rendimiento. Por lo tanto, los resultados anteriores muestran que el método propuesto es adecuado para la selección de variedades de cultivos salinos con flexibilidad y aplicabilidad.
Descripción
El maíz, el cereal más importante a nivel mundial, es moderadamente sensible al estrés salino. Dadas las dificultades de la salinización del suelo, desarrollar métodos para seleccionar y cultivar variedades de maíz tolerantes a la sal es vital para mejorar la seguridad alimentaria. Entre las opciones, el método de selección asistida basado en modelos de proceso es un método efectivo para una selección más rápida y exhaustiva de variedades tolerantes a la sal. En este estudio, se propone un método para seleccionar rápidamente variedades de cultivos tolerantes a la sal y de alto rendimiento mediante la combinación de un modelo acoplado de crecimiento de cultivos y respuesta agua-sal con una función de aptitud. Luego, este método se aplicó a las áreas salinas de la Llanura de Hetao en China para demostrar su aplicabilidad. Este estudio incluye tres partes. En primer lugar, se utilizaron datos de ensayos de campo de 10 variedades de maíz comúnmente cultivadas en la Llanura de Hetao (es decir, Xianyu 335, Yinyu 238, Jindan 73, Deke 622, DK-815, Heyu 157, Xianyu 1321, Jinrun 919, Tianci 19 y Xianyu 1225) para calibrar el modelo para diferentes variedades de maíz. Además, la precisión del modelo se evaluó utilizando cuatro índices que incluyen el coeficiente de regresión (b), el coeficiente de determinación (R^2), el error cuadrático medio (RMSE) y el coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE). En segundo lugar, se realizaron simulaciones de escenarios utilizando el modelo calibrado al establecer nueve escenarios iniciales de salinidad para simular el crecimiento diario dinámico del cultivo y los cambios en el agua y la sal del suelo para las 10 variedades de maíz. Finalmente, se seleccionaron variedades de maíz tolerantes a la sal y de alto rendimiento basadas en el método de función de aptitud durante los períodos de crecimiento del cultivo. Los resultados mostraron que el modelo de simulación era aplicable y funcionaba efectivamente para las 10 variedades de maíz en la región, con el coeficiente de determinación (R) y el coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE) de la altura de la planta simulada y el índice de área foliar siendo superior a 0.90. Además, el R del contenido de agua del suelo, la conductividad eléctrica del suelo y la profundidad del agua subterránea son 0.51, 0.52 y 0.60, respectivamente. Posteriormente, se calcularon los valores de la función de aptitud para establecer el vínculo entre los indicadores simulados y los escenarios para seleccionar variedades paso a paso de acuerdo con el porcentaje predeterminado de selección. Jindan 73, Xianyu 1225 y DK-815 fueron finalmente determinadas como las variedades de maíz más adecuadas tolerantes a la sal y de alto rendimiento. Por lo tanto, los resultados anteriores muestran que el método propuesto es adecuado para la selección de variedades de cultivos salinos con flexibilidad y aplicabilidad.