Simulando procesos de crecimiento y desarrollo de quinua (Willd.): adaptación y evaluación del modelo CSM-CROPGRO
Autores: Präger, Achim; Boote, Kenneth J.; Munz, Sebastian; Graeff-Hönninger, Simone
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Simulando procesos de crecimiento y desarrollo de quinua (Willd.): adaptación y evaluación del modelo CSM-CROPGRO
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Quinoa
Europa
Modelo de crecimiento de cultivos
Condiciones ambientales
Adaptación
Rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
En los últimos años, la variabilidad de rendimiento intra-anual de los cultivos alimentarios tradicionales cultivados en Europa ha aumentado debido a eventos climáticos extremos impulsados por el cambio climático. El cultivo andino de quinua (Willd.), que está bien adaptado a la sequía, salinidad y heladas, se considera un nuevo cultivo prometedor para Europa para hacer frente a condiciones ambientales desfavorables. Sin embargo, faltan pautas de cultivo y experiencias de cultivo a largo plazo. La adaptación de un modelo de crecimiento de cultivos mecanicista apoyará la evaluación a largo plazo de la quinua si se cultiva bajo las diversas condiciones ambientales de Europa. El objetivo de este estudio fue adaptar el modelo de sistema de cultivo basado en procesos (CSM) CROPGRO, que está incluido en el Sistema de Soporte a la Toma de Decisiones para la Transferencia de Agrotecnología (DSSAT). Por lo tanto, se calibraron los coeficientes de especies y genéticos utilizando valores de literatura y datos de análisis de crecimiento, incluyendo ciclo de vida del cultivo, índice de área foliar (LAI), área foliar específica (SLA), partición de materia seca y concentraciones de nitrógeno en diferentes tejidos vegetales, biomasa aérea y componentes del rendimiento, de un experimento de fecha de siembra (que incluyó dos cultivares y cuatro fechas de siembra) realizado en el suroeste de Alemania en 2016. La evaluación del modelo se realizó en el ciclo de vida del cultivo, biomasa aérea final y rendimiento final de grano para diferentes fechas de siembra utilizando un conjunto de datos independiente recopilado en el mismo lugar en 2017. Las temperaturas base resultantes con respecto a los procesos fotosintéticos, vegetativos y reproductivos oscilaron entre 1 y 10 grados Celsius, mientras que las temperaturas óptimas correspondientes estuvieron entre 15 y 36 grados Celsius. En promedio, el ciclo de vida del cultivo se predijo con un error cuadrático medio de 4.7 y 3.0 días en 2016 y 2017, respectivamente. En 2016, la biomasa aérea final predicha durante el ciclo de crecimiento mostró un índice d de 0.98 (RMSE = 858 kg/ha). Además, el LAI, SLA y las concentraciones de nitrógeno foliar se simularon con alta precisión, mostrando un RMSE medio de 0.29 (índice d = 0.94), 25 cm^2/g (índice d = 0.88) y 0.51% (índice d = 0.95). Las evaluaciones sobre el rendimiento de grano y la biomasa aérea en cuatro fechas de siembra en 2017 sugirieron una buena robustez del nuevo modelo de quinua. La biomasa aérea final y el rendimiento de grano predichos en la madurez de la cosecha fueron de 6479 kg/ha (RMSE = 898.9 kg/ha) y 3843 kg/ha (RMSE = 450.3 kg/ha), respectivamente. Por lo tanto, el modelo CSM-CROPGRO puede ser utilizado para evaluar la idoneidad a largo plazo, así como diferentes estrategias de manejo de la quinua bajo condiciones europeas. Sin embargo, se necesita un mayor desarrollo en la simulación de tamaños de semillas pequeñas y en entornos limitados por agua o nitrógeno.
Descripción
En los últimos años, la variabilidad de rendimiento intra-anual de los cultivos alimentarios tradicionales cultivados en Europa ha aumentado debido a eventos climáticos extremos impulsados por el cambio climático. El cultivo andino de quinua (Willd.), que está bien adaptado a la sequía, salinidad y heladas, se considera un nuevo cultivo prometedor para Europa para hacer frente a condiciones ambientales desfavorables. Sin embargo, faltan pautas de cultivo y experiencias de cultivo a largo plazo. La adaptación de un modelo de crecimiento de cultivos mecanicista apoyará la evaluación a largo plazo de la quinua si se cultiva bajo las diversas condiciones ambientales de Europa. El objetivo de este estudio fue adaptar el modelo de sistema de cultivo basado en procesos (CSM) CROPGRO, que está incluido en el Sistema de Soporte a la Toma de Decisiones para la Transferencia de Agrotecnología (DSSAT). Por lo tanto, se calibraron los coeficientes de especies y genéticos utilizando valores de literatura y datos de análisis de crecimiento, incluyendo ciclo de vida del cultivo, índice de área foliar (LAI), área foliar específica (SLA), partición de materia seca y concentraciones de nitrógeno en diferentes tejidos vegetales, biomasa aérea y componentes del rendimiento, de un experimento de fecha de siembra (que incluyó dos cultivares y cuatro fechas de siembra) realizado en el suroeste de Alemania en 2016. La evaluación del modelo se realizó en el ciclo de vida del cultivo, biomasa aérea final y rendimiento final de grano para diferentes fechas de siembra utilizando un conjunto de datos independiente recopilado en el mismo lugar en 2017. Las temperaturas base resultantes con respecto a los procesos fotosintéticos, vegetativos y reproductivos oscilaron entre 1 y 10 grados Celsius, mientras que las temperaturas óptimas correspondientes estuvieron entre 15 y 36 grados Celsius. En promedio, el ciclo de vida del cultivo se predijo con un error cuadrático medio de 4.7 y 3.0 días en 2016 y 2017, respectivamente. En 2016, la biomasa aérea final predicha durante el ciclo de crecimiento mostró un índice d de 0.98 (RMSE = 858 kg/ha). Además, el LAI, SLA y las concentraciones de nitrógeno foliar se simularon con alta precisión, mostrando un RMSE medio de 0.29 (índice d = 0.94), 25 cm^2/g (índice d = 0.88) y 0.51% (índice d = 0.95). Las evaluaciones sobre el rendimiento de grano y la biomasa aérea en cuatro fechas de siembra en 2017 sugirieron una buena robustez del nuevo modelo de quinua. La biomasa aérea final y el rendimiento de grano predichos en la madurez de la cosecha fueron de 6479 kg/ha (RMSE = 898.9 kg/ha) y 3843 kg/ha (RMSE = 450.3 kg/ha), respectivamente. Por lo tanto, el modelo CSM-CROPGRO puede ser utilizado para evaluar la idoneidad a largo plazo, así como diferentes estrategias de manejo de la quinua bajo condiciones europeas. Sin embargo, se necesita un mayor desarrollo en la simulación de tamaños de semillas pequeñas y en entornos limitados por agua o nitrógeno.