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Papeles originales
Calibración y validación de APSIM-Trigo y CERES-Trigo para primavera
trigo en condiciones de secano: evaluación y aplicación de modelos
Mukhtar Ahmed a , b, *
, Mustazhar Nasib Akram b , Muhammad Asim c , Muhammad Aslam d,
Fayyaz-ul Hassan b, Stewart Higgins un, Claudio O. Stöckle a, Gerrit Hoogenboom un
a Departamento de Ingeniería de Sistemas Biológicos, Universidad Estatal de Washington, WA 99163, EE. UU.
b Departamento de Agronomía, PMAS-Universidad de agricultura árida, Rawalpindi 46300, Punjab, Pakistán
c Consejo de Investigación Agrícola de Pakistán (PARC), Instituto de Estudios Avanzados en Agricultura, Centro Nacional de Investigación Agrícola, Islamabad, Pakistán
d Ministerio de Investigación y Seguridad Alimentaria, Islamabad, Pakistán
información del artículo
Historia del artículo:
Recibido el 17 de abril de 2015
Recibido en forma revisada el 14 de marzo de 2016
Aceptado el 17 de marzo de 2016
On-line el 22 de marzo de 2016
Palabras clave:
Calibración
APSIM-Trigo
CERES-Trigo
Validación
Variabilidad climática
resumen
El crecimiento de cultivos en modelos de cultivos basados ​​en procesos se controla mediante diferentes parámetros. La calibración del modelo es necesaria
necesario para su aplicación a nuevos cultivares y al medio ambiente. Aplicamos un método manual para calibrar
APSIM-Trigo y CERES-Trigo para el día de floración, día de madurez, índice de área foliar, biomasa y grano
rendimiento de cinco cultivares de trigo de primavera en condiciones de secano en Pakistán. Cinco cultivares de trigo de diversos
origen a saber Tatara, NARC-2009, Sehar-2006, SKD-1 y F-Sarhad se plantaron el 19 de noviembre, en
Islamabad durante los años 2007-2011. Los experimentos se presentaron en bloques completos aleatorios.
Diseño (RCBD) replicado cuatro veces con un tamaño de parcela individual de 5 m × 3 m. APSIM-Trigo y CERES-
El trigo se calibró para los cinco cultivares de trigo utilizando coeficientes genéticos estimados en base a las medidas.
datos obtenidos durante el año agrícola 2008-09 y validados con conjuntos de datos independientes (datos experimentales de
Temporadas de cultivo 2009-10 y 2010-11) que no se utilizaron para la calibración de los modelos. Ambos modelos fueron
capaz de simular con precisión los días de antesis y madurez, índice máximo de área foliar, biomasa y grano
rendimiento, con error cuadrático medio normalizado (RMSE) inferior al 10%, índice D superior a 0,80 y
eficiencia del modelo superior al 80% en la mayoría de los casos. Los cambios temporales en la acumulación máxima de LAI para todos
Los cultivares indican que tanto los valores medidos como los simulados coinciden. Evaluación con la medida
Los datos asegurados mostraron que el rendimiento de ambos modelos era realista, como lo indica la simulación precisa
de la fenología del cultivo, LAI, biomasa y rendimiento de grano contra los datos medidos. Resultados de variabilidad climática
describió que un aumento en la temperatura de 0 ° C a 5 ° C resultó en una disminución promedio del 60% en el rendimiento
de cultivares de trigo, mientras que el aumento de CO 2 aumentó el rendimiento similar al efecto combinado del aumento de temperatura.
peratura y CO 2 . Llegamos a la conclusión de que para aportar precisión en los resultados de simulación de los modelos,
tivars deben calibrarse para minimizar la incertidumbre para permitir recomendaciones juiciosas en respuesta a
variabilidad climática.
Ó 2016 Elsevier BV Todos los derechos reservados.
1. Introducción
Los modelos son representaciones matemáticas de sistemas reales y
Proporcionan una forma eficiente de estudiar complejos estudios biofísicos.
sistemasHolzworth et al., 2011). Aplicación cuantitativa de cultivo
El modelo basado se llama modelado de simulación de cultivos. Puede ser
explicado como representaciones matemáticas o estadísticas de cualquier
entidad biológica ( Haghverdi et al., 2014; Porter y Semenov,
2005 ). El modelado de cultivos facilita el desarrollo de cultivos innovadores
estrategias de manejo y sustentabilidad agrícola bajo
clima cambiante continuo, ya que expresa la respuesta de los cultivos a
factores meteorológicos, edáficos y biológicos (Martín et al.,
2014). El modelado de cultivos ayuda en la toma de decisiones y la previsión de cultivos.
crecimiento y desarrollo, minimización de las brechas de rendimiento, selección de
genotipos capaces y fechas de siembra adecuadas para cultivos sostenibles
producción bajo escenarios climáticos cambiantes (Anwar y col.,
2015; Asseng y col., 2015b; Mohanty et al., 2012). Se esta volviendo
una herramienta valiosa para aumentar la comprensión de la fisiología de los cultivos
y ecología y podría utilizarse para analizar y optimizar, por ejemplo, la
régimen de plantación ( Dong et al., 2014). En un sistema agrícola, cultivo
la productividad varía con las diferentes condiciones climáticas y edáficas.
Se han desarrollado varios modelos principalmente para comprender
brechas de rendimiento y optimizar el potencial de rendimiento. Estos incluyen APES
http://dx.doi.org/10.1016/j.compag.2016.03.015
0168-1699 / Ó 2016 Elsevier BV Todos los derechos reservados.
* Autor para correspondencia en: Departamento de Ingeniería de Sistemas Biológicos,
Universidad Estatal de Washington, WA 99163, EE. UU., Departamento de Agronomía, Pir Mehr
Universidad de agricultura árida Ali Shah, Rawalpindi 46300, Pakistán.
Correos electrónicos:
ahmadmukhtar@uaar.edu.pk ,
mukhtar.ahmed@wsu.edu
(M. Ahmed).
Computadoras y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401
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(Donatelli et al., 2002), APSIM ( Keating et al., 2003), CERES ( Ritchie
et al., 1998 ), CROPGRO ( Godwin y Singh, 1998), CropSyst
(Rosenzweig y Parry, 1994; Willmott y col., 1985), MARGARITA
(Sayre et al., 1997 ), DSSAT (Basso et al., 2016; Jones et al., 2003 ),
EPIC ( Wang et al., 2012), FASSET ( Bassu et al., 2009 ), HERMES
(Asseng et al., 2014 ), RZWQM ( Ma et al., 2011), SPASS ( Wang y
Engel, 2000, 2002 ), STICS ( Brisson et al., 2003 ), SWAP ( Chen
et al., 2010; Eitzinger y col., 2004; Ma et al., 2015 ), SOYGRO
(Monsi y Saeki, 2005 ) y WOFOST (Eitzinger y col., 2004). Un
tarea importante en la experimentación con modelos es la prueba de su
desempeño en una amplia gama de circunstancias para identificar su
alcance de validez y limitaciones. Los modelos de simulación de cultivos son de sitio
y cultivos de naturaleza específica y no debe usarse en otras áreas
hasta ya menos que sea validado en las condiciones locales. Un comparativo
El estudio de los enfoques de modelado fue realizado por diferentes científicos.
tistas. CERES-Trigo
y
CropSyst
fueron
comparado
por
interacción agua-nitrógeno en la producción de trigo ( Singh et al.,
2008 ). La comparación de diferentes enfoques de modelado es beneficiosa
seleccionar un modelo de cultivo adecuado para una localidad y un clima específicos
de modo que el modelo pueda utilizarse para predecir y simular la agricultura
productividad cultural en ese lugar ( Eitzinger et al., 2004; Martre
et al., 2015; Palosuo et al., 2011; Salo et al., 2015 ).
La comparación de modelos agrícolas y el proceso de mejora
ject (AgMIP) es un importante esfuerzo internacional que vincula el clima,
comunidades de modelado económico y de cultivos con tecnología de punta
tecnología de la información para producir cultivos mejorados y económicos
modelos y la próxima generación de proyecciones de impacto climático para
el sector agrícolaRosenzweig y col., 2013). Rosenzweig
et al. (2014) presentaron resultados de una intercomparación de múltiples
modelos globales de cultivos cuadriculados (GGCM) en el marco de
AgMIP y el Modelo de Impactos Intersectoriales Programa de Intercomparación
proyecto (ISI-MIP) e indicó fuertes efectos negativos del clima
cambio en cultivos. Sugirieron más investigación para comprender mejor
soportar los efectos del cambio climático en la producción agrícola y
Desarrollar estrategias de adaptación específicas. Del mismo modo, 30 diferentes
Los modelos de cultivos de trigo del AgMIP fueron probados contra calor artificial.
ing y experimentos de campo donde la temporada de crecimiento significa temperatura
las temperaturas estuvieron en el rango de 15 a 32 ° C. Los resultados mostraron que
muchos modelos eran menos precisos a temperaturas más altas
(Asseng et al., 2015a ). El rendimiento de seis modelos de cultivos.
(APSIM-Trigo, APSIM-Nwheat, CAT-Trigo, CROPSYST, OLE-
ARY-CONNOR y SALUS) fueron evaluados en respuesta a niveles elevados
CO 2 de O'Leary et al. (2015) quien concluyó que las respuestas del modelo
al CO 2 elevado fueron similares, y los modelos pudieron simular
biomasa, rendimiento y uso del agua cerca de las observaciones experimentales.
Rötter y col. (2012) estudiaron el desempeño de nueve
y modelos accesibles de simulación de crecimiento de cultivos (APES-ACE, Crop-
Syst, DAISY, DSSAT-CERES, FASSET, HERMES, MONICA, STICS y
WOFOST) en siete emplazamientos del norte y centro de Europa. El rendimiento
Los resultados basados ​​en la raíz del error cuadrático medio (RMSE) mostraron que
HERMES, MONICA y WOFOST fueron los modelos con mejor desempeño.
Soltani y Sinclair (2015) examinaron la transparencia y la robustez
ness de cuatro modelos de trigo (CropSyst, SSM, APSIM y DSSAT) y
concluyó que los modelos más simples (CropSyst y SSM) eran más
robusto en la predicción de rendimiento en comparación con modelos más complejos
(APSIM y DSSAT). Asimismo, se evaluaron 23 modelos diferentes
por Bassu et al. (2014) para estudiar la respuesta del maíz en diferentes climas.
factores matemáticos. Encontraron una gran incertidumbre en la respuesta del rendimiento a
[CO 2 ] entre modelos. Además, se compararon 13 modelos de arroz
contra datos experimentales de rendimiento de varios años en respuesta a la temperatura
atura y concentración de CO 2 ( Li et al. (2015a). La mayoría de los 13 modelos
Els reprodujo datos experimentales con una incertidumbre de menos de
10% de los rendimientos medidos. Martre y col. (2015) crecimiento de cultivo simulado
y rendimiento utilizando 27 modelos de trigo y recomendó que
Los conjuntos de modelos se utilizarán para crear nuevos estimadores con mejoras
precisión y consistencia en la simulación de la dinámica de crecimiento de los cultivos.
Sin embargo, Schultz et al. (2000) señaló que la disponibilidad de
Los datos disponibles son muy importantes para la utilización precisa de diversos
modelos agroecológicos.
Los modelos de simulación de cultivos son herramientas clave para estudiar el impacto de
variabilidad climática en diferentes cultivos (Rezaei et al., 2015). Estos
los modelos tienen el potencial de revelar diferentes opciones de adaptación
bajo diferentes escenarios climáticos ( Li et al., 2015b). Variación climática
La capacidad condujo a una pérdida de rendimiento del 40% en el trigo de primavera bajo estrés hídrico.
simulado por un modelo mecanicista ( Pavlova et al., 2014). Rayo
et al. (2015) informaron que el 36% de la variabilidad de un año a otro en
el rendimiento del trigo se debió a la variabilidad climática. Del mismo modo, el alto temperamento
estrés por temperatura / calor durante el ciclo de vida del cultivo rendimiento reducido del cultivo
( Innes et al., 2015; Prasad y Jagadish, 2015; Rezaei et al.,
2015). Pirttioja y col. (2015) informó una pérdida de rendimiento promedio del 5 al 7% por
Aumento de 1 ° C en la temperatura y de 3 a 9% por cada 10% de disminución de las precipitaciones.
Sin embargo, una reducción del rendimiento del 5,3% por cada aumento de 1 ° C en el crecimiento del mar.
La temperatura diaria promedio del hijo fue reportada por (Innes et al., 2015 ).
Podemos utilizar enfoques de modelado para diseñar opciones de adaptación.
para tener en cuenta las tensiones climáticas. El uso de modelos de simulación para
Evaluar el efecto de diferentes opciones de manejo en la producción de cultivos.
La conductividad ha sido informada por Andarzian et al. (2015) . los
El modelo de simulación de cultivos de trigo CERES podría proporcionar recomendaciones
ciones sobre la fertilización con N para minimizar la brecha entre alcanzables
y rendimiento potencial ( Abeledo et al., 2008 ) y para pronosticar trigo
potencial de rendimiento en respuesta a diferentes insumos (Andarzian y col.,
2008). De manera similar, CERES-Wheat podría usarse para estudiar el efecto
de diferentes opciones de riego y manejo del nitrógeno en el trigo
rendimiento ( Arora et al., 2007). Sin embargo, la productividad de los cultivos bajo el agua
Los entornos limitados necesitan una evaluación utilizando diferentes
opciones de ment. El efecto potencial del cambio climático en los cultivos
El crecimiento podría analizarse utilizando diferentes modelos de simulación.
bajo diferentes escenarios climáticos. El sistema de cultivo de trigo APSIM
El modelo de simulación de tems fue evaluado bajo diversas
opciones: déficit de agua, CO 2 elevado en el tratamiento seco y alto contenido de N
temperaturas y aumento de temperatura ( Asseng et al., 2004 ).
CERES-Wheat es un modelo de crecimiento de cultivos ampliamente utilizado y conocido
integrado en el software DSSAT v4.5. Se ha aplicado bajo
diferentes escenarios para aumentar la comprensión y la gestión de
el sistema agrícola de manera holística ( Bannayan et al., 2003;
Timsina y Humphreys, 2006). Estos estudios incluyen determinar
fecha óptima de siembra del trigo (Andarzian et al., 2015; Bannayan
et al., 2013; Bassu y col., 2009; Chauhan et al., 2012 ), riego
métodos de programación ( Timsina et al., 2008 ), manejo del nitrógeno
( Arora et al., 2007 ) producción y fenología de trigo ( Dettori
et al., 2011), riego con ahorro de agua y conservación de recursos
prácticas agrícolasDevkota et al., 2015), seguro de trigo
( Castañeda- Vera et al., 2015), evaluación de cultivares ( Fayed et al.,
2015), cultivos intercalados ( Knörzer et al., 2011 ), identificando tecnologías de cultivo
nologías para las condiciones climáticas futuras ( Dhungana et al., 2006 )
y variabilidad climática (Arora et al., 2007; Frank y col., 2015;
Savin y col., 1995 ).
El trigo es un alimento básico de Pakistán y se cultiva bajo una amplia
rango de condiciones climáticas ( Fig.1). Producción de trigo bajo la lluvia
las áreas alimentadas de Pakistán son riesgosas debido a la alta variabilidad climática.
Se están utilizando varios modelos en todo el mundo como herramientas para el estudio.
el crecimiento, el desarrollo y el rendimiento de los cultivos en respuesta al clima
variabilidad. Sin embargo, la aplicación del modelo requiere alta calidad,
datos específicos del sitio sobre el clima, el suelo, el manejo y el cultivo
( Boote et al., 2015). También se han iniciado estudios en Pakistán,
pero requieren probar varios modelos para identificar los modelos '
alcance y limitaciones. Evaluación comparativa de APSIM-Trigo
y los modelos CERES-Wheat no se han realizado para el trigo.
crecimiento y desarrollo en Pakistán. El presente estudio fue realizado
cumplidos con los objetivos (i) Calibrar APSIM-Trigo y
CERES-Trigo para nuevos cultivares (ii) para validar el desempeño
de APSIM-Wheat y CERES-Wheat para simular trigo de primavera
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crecimiento, desarrollo y rendimiento y (iii) aplicar APSIM-Trigo y
Modelos CERES-Trigo para estudiar los impactos de la variabilidad climática en
rendimiento de trigo en condiciones de secano de Pakistán.
2. Materiales y métodos
2.1. Experimentos de campo
Cinco variedades de trigo de diverso origen, a saber, Tatara (Paternidad:
ATTILA, árbol genealógico: CM85836-50Y-0M-0Y-2M-0Y), NARC-2009
(Pedigrí: INQALAB91 * 2 / TUKURU, Historial de selección: CGSS99
B00015F-099Y-099M-099Y-099M-29Y-0B-0ID), Sehar-2006 (Ori-
ginebra: Línea Advance del CIMMYT, Pedigree: CMSS95Y00645-100Y-
200M-17Y-10M-0Y-0PAK), SKD-1 (Pedigrí: HD-2329, Selección
historia: PAU-ACC-3079) y F-Sarhad (Paternidad: KVZ / BUHO /
KAL / BB, árbol genealógico: CM33027-F-15M-500Y-0M087V-0Y) fueron
plantado el 19 de noviembre, en Islamabad (33 s 40 0 N, 73 s 10 0 E,
508 m snm), durante los años 2008-2011. Para dar cuenta de cualquier varia-
sobre el terreno, el experimento se dispuso en una composición aleatorizada.
diseño de bloque completo (RCBD) replicado cuatro veces con trazado individual
tamaño de 5 m × 3 m. . Las cinco variedades de trigo se asignaron luego a
aleatorio a las parcelas dentro de cada bloque. El número total de tratamientos
fue de 60 (5 variedades × 4 repeticiones × 3 años = 60). Antes
La siembra, la preparación de la tierra en todas las parcelas se realizó mediante el uso de un disco
cultivador y luego sembrado en superficie para un buen semillero
preparación. Nitrógeno y fósforo, cada uno a razón de
100 kg ha À1 , se aplicaron antes de la siembra y se incorporaron con
el cultivador. La tasa de semilla fue de 100 kg ha À1 y el espaciamiento entre hileras fue
25 cm.
2.2. Datos meteorológicos y de suelo
El clima del sitio de estudio de Islamabad es subhúmedo con
> 1000 mm de precipitación media anual (zona de alta precipitación) y una
temperatura media anual de 21,3 ° C. El potencial anual
la evapotranspiración (FAO Penman-Monteith) es de aproximadamente 1600 mm
(van Ogtrop et al., 2014). Lluvia diaria, radiación solar, máxima
y la temperatura mnima se obtuvieron del
departamento de orologíaFigura 2 ). Se tomaron muestras del suelo del sitio de estudio.
en incrementos de 15 cm a 90 cm usando un tubo King con cada capa
analizados por separado. Los parámetros del suelo que se determinaron
se presentan en la Tabla 1 .
2.3. Descripción de modelos
El Simulador de Sistemas de Producción Agrícola (APSIM) es un
herramienta de software que permite que los submodelos (o módulos) sean
vinculado para simular sistemas agrícolas (Keating y col., 2003;
Fig. 1. Patrón de distribución del trigo cultivado en Pakistán representado con puntos naranjas y verdes. (Para la interpretación de las referencias al color en la leyenda de esta figura,
se remite al lector a la versión web de este artículo).
Fig. 2. Características meteorológicas del sitio de estudio durante el cultivo del trigo.
temporada.
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McCown y col., 1996). El módulo APSIM-Wheat simula el
crecimiento y desarrollo de un cultivo de trigo en un intervalo de tiempo diario
sobre una base de área (por metro cuadrado, no una sola planta) utilizando un
Enfoque CERES-Trigo. El crecimiento y desarrollo del trigo.
responde al clima (radiación, temperatura), agua del suelo y suelo
nitrógeno, y prácticas de manejo (Zheng et al., 2014). APSIM-
El trigo consta de once fases de desarrollo determinadas por
la acumulación de tiempo térmico y otros factores como vernalisa-
ción, fotoperíodo y N desde la emergencia hasta la espiguilla terminal
(Chen y col., 2010). La duración de cada fase está vinculada a una temperatura fija.
mal tiempo mencionado como tt_ <phase_name> en wheat.xml. El modelo
calcula la acumulación diaria de biomasa ( D Q ) como resultado de la radiación
interceptación ( D Qr ) que está limitada por el déficit hídrico del suelo. El D Qr
es el producto de la radiación interceptada ( I ), la eficiencia del uso de la radiación
(RUE), factor difuso (fd), factor de estrés (fs) y factor de dióxido de carbono
(fc). La intercepción de radiación (I) se calcula a partir del índice de área foliar
(LAI, m 2 m À2 ) y el coeficiente de extinción ( k ) (Monsi y Saeki,
2005 ).
El módulo de suelo en APSIM incluye el módulo SoilN que
describe la dinámica tanto del carbono como del nitrógeno en el suelo. Tierra
La materia orgánica se divide en dos grupos (biom y hum), con
el conjunto de biomas que representa la biomasa microbiana del suelo más lábil
y productos microbianos, mientras que la piscina de zumbidos comprende el resto de
la materia orgánica del suelo. Esta configuración es diferente de CERES.
SOILWAT, que es un modelo de capas en cascada que opera a diario
hora de caminar. Las características hídricas del suelo están especificadas por
límite inferior (LL15), límite superior drenado (DUL) y saturado (SAT)
contenido volumétrico de agua de una secuencia de capas de suelo. El conjunto
El perfil del suelo puede tener 10 o más capas y el espesor de la capa puede
ser especificado por el usuario. Espesor típico de la capa superior
es de 100 o 150 mm mientras que para la base del perfil es de 300 a 500 mm.
Se utilizó la técnica del número de curva de suelo del USDA para calcular el
apagado mientras que la evaporación se basa en el concepto de evaporación potencial
de Priestley y Taylor (1972) . SOILWAT utiliza dos parámetros, es decir, U
y CONA (similar a CERES) para describir la evaporación del suelo. U es
Evaporación acumulativa desde la humectación del suelo pero antes del suministro de suelo.
se vuelve limitante, mientras que CONA (de PERFECTO) es la segunda etapa
de evaporación cuando el contenido de agua del suelo ha disminuido por debajo
un valor umbral; la tasa de suministro del suelo será menor que
evaporación potencial.
DSSAT (Sistema de apoyo a la toma de decisiones para la transferencia de agrotecnología) -
Componentes del sistema de cultivo Modelo V4.5 CSM-CERES (Crop Envi-
síntesis de recursos naturales) -Trigo ( Jones et al., 2003) se utilizó
para estudiar la respuesta del genotipo. El modelo puede simular los efectos.
del clima, genotipos, propiedades del suelo y manejo del trigo
crecimiento, desarrollo y rendimiento de cultivos. El modelo considera nueve
etapas de crecimiento en respuesta al tiempo térmico desde la pre-siembra hasta la cosecha
chaleco. La acumulación de biomasa se calculó como producto de
eficiencia de uso de radiación (RUE) e interacción fotosintéticamente activa
radiación aceptada (PAR). La extensión de los órganos depende de la potencia
crecimiento de los órganos primarios y está limitado por la temperatura, el agua y
estrés por nitrógeno. El desarrollo fásico influye en la partición
ing coeficientes de materia seca. El rendimiento de grano es el producto del grano.
número (G1), población de plantas y masa de grano a nivel fisiológico
vencimiento (G2).
El balance hídrico del suelo se modela diariamente en relación con las precipitaciones,
riego, escorrentía, infiltración, drenaje y transpiración. los
el agua se asigna a diferentes capas según la parte superior drenada
límite (DUL) y límite inferior (LL). Del mismo modo, hacia abajo y hacia arriba
el flujo está controlado por DUL y LL. Si el contenido de agua en una capa es
mayor que DUL fluirá hacia abajo mientras que si la capa tiene contenido de agua
entre LL y DUL se moverá hacia arriba. La comparación de mod-
enfoques de eling utilizados por APSIM-Wheat y DSSAT-CSM-CERES-
El trigo se presenta en la Tabla 2.
2.4. Calibración de modelos
El módulo de crecimiento y desarrollo de APSIM-Wheat utiliza
conjuntos de diferentes coeficientes (Vern_sens, photop_sens, startgf_to_-
mat, grains_per_gram_stem, Potential_grain_filling_rate y Phyl-
lochron) para definir la fenología, el crecimiento del cultivo y el rendimiento en el tiempo
dominio ( Tabla 3). APSIM-Wheat se calibró para los 5 cultivares,
Tatara, NARC-2009, Sehar-2006, SKD-1 y F-Sarhad con datos
obtenido del año de cosecha 2008 al 09. Para calibrar el cultivo
Los coeficientes var se obtuvieron paso a paso, primero para fenológicos
desarrollo y luego para los parámetros de desarrollo del grano. los
Se utilizó el método manual de prueba y error para determinar coeficientes genéticos.
ficientes ( Godwin y Singh, 1998). Los valores se ajustaron a
tienen un error cuadrático medio mínimo (RMSE) entre los
y datos observados. La antesis, la fecha de madurez fisiológica, la hoja.
El índice de área (LAI), la biomasa y el rendimiento se utilizaron para evaluar el modelo.
rendimiento. Se utilizaron los mismos valores de este conjunto de parámetros.
en la validación para evaluar más a fondo el rendimiento y la robustez
ness de APSIM-Trigo.
CERES-Wheat utiliza diferentes conjuntos de especies, ecotipos y cultivares.
coeficientes que definen la fenología y el crecimiento del cultivo en el tiempo
dominio. Estos coeficientes de cultivo son específicos del cultivo y no pueden
ser ampliamente aplicado como tal bajo diferentes condiciones ambientales
tabla 1
Propiedades del suelo para experimentos realizados en Islamabad y utilizados en estudios de simulación.
Propiedades del suelo
Profundidad (cm)
0-15
15-30
30–45
45–60
60–75
75–90
pH
7.4
7.5
7,9
8.2
8.4
8.4
EC (dS m À1 )
0,23
0,2
0,2
0,21
0,22
0,21
N (%)
0.039
0,037
0,027
0,026
0,019
0,017
Nitrato-N (mg kg À1 )
6.4
5.9
5.3
5
4.2
4.1
AV.P (mg kg À1 )
3.1
2.9
3.3
3.2
2.3
2.2
K (mg kg À1 )
120
135
159
165
158
180
C orgánico (%)
0,72
0,69
0,5
0,47
0,35
0,32
Limo (%)
33
33
33
33
33
33
Arena (%)
35
35
35
35
35
35
Arcilla (%)
32
32
32
32
32
32
Textura de la tierra
marga
marga
marga
marga
marga
marga
B.Densidad (g cm À3 )
1,22
1.4
1,44
1,5
1,57
1,63
SLL (cm 3 cm À3 )
0,07
0,09
0,09
0,09
0,09
0,09
SDUL (cm 3 cm À3 )
0,34
0,24
0,25
0,26
0,23
0,23
SW saturado (cm 3 cm À3 )
0,46
0,39
0,38
0,36
0,33
0,31
Conductividad hidráulica saturada (cm h À1 )
1.06
0,87
0,79
0,67
0,65
0,63
Suelo Albedo
0,13
Donde EC; Conductividad eléctrica; AV.P: Fósforo disponible; SLL: límite inferior del suelo (punto de marchitez) y SDUL: límite superior de drenaje del suelo (capacidad de campo).
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condiciones. Por lo general, los especifican los usuarios (Cuadro 4) y en pre
estudio enviado estos parámetros se estimaron utilizando datos medidos
obtenido durante la campaña agrícola 2008-09. Los coeficientes de cultivo
se obtuvieron secuencialmente, primero para el desarrollo fenológico
parámetros relacionados con las fechas de floración y madurez (P1V, P1D, P5
y PHINT), seguidos de los parámetros de crecimiento del cultivo como el llenado de granos
tasa y número de granos por planta (G1, G2 y G3). Mientras tanto,
Los archivos de parámetros de especies y ecotipos también se ajustaron para tener
perfecta calibración del modelo ( Godwin y Singh, 1998 ). Es más,
Se utilizaron coeficientes de cultivo calibrados en la validación para con-
Firme la robustez del modelo CERES-Wheat. Los parámetros fueron
ajustado para minimizar el RMSE entre datos simulados y observados.
La calibración y evaluación se realizaron comparando sim-
ulados datos de antesis y fechas de vencimiento, así como datos de rendimiento
con datos de campo observados.
2.5. Validación de modelos
La validación es un paso importante para verificar el rendimiento del modelo
(Andarzian et al., 2011) e implica una comparación entre campos
mediciones y resultados generados por el modelo. Grabado
antesis y días de madurez después de la siembra, índice máximo de área foliar,
acumulación de biomasa en la madurez y rendimiento de grano del campo
Tabla 2
Enfoques de modelado comparativo involucrados en APSIM-Trigo y CERES-Trigo.
APSIM-
Trigo
CERES-
Trigo
Fenología de cultivos a
f (TPVW)
f (TPV)
Desarrollo del área foliar e intercepción de luz.B
D
D
Utilización de luz / producción de biomasaC
RUE / Tr
RUDA
Partición de biomasaD
PCD
PCD
Formación de rendimientomi
Prt, B, LHI
B, Gn, HI
Distribución de raíces en profundidadF
EXPO
EXPO
Destaca g
WAH
WN
Tipo de estrés hídricoh
S
mi
Tipo de estrés por calorI
V
-
Dinámica del agua j
C
C
Relación de aguak
D
D
Presupuesto de planta Nl
D
D
Evapotranspiraciónmetro
PT
PM
Modelo CN de suelonorte
CNP (3) B
CNP (4) B
Efectos del CO 2 o
RUE / TE
RUE / TE
Modelo relativo p
C
C
Tipo de modelo q
PAG
PAG
a Fenología del cultivo: f (Función) de T, Temperatura; P, fotoperíodo; V, Vernalisa-
ción; W, Wtaer estrés.
b Desarrollo del área foliar e intercepción de luz: D, Enfoque detallado.
c Utilización de luz / producción de biomasa: RUE, enfoque de eficiencia en el uso de la radiación;
Tr, relación entre producción en masa y transpiración.
d Partición de biomasa: PCD, Coeficientes de partición detallados.
e Formación de rendimiento: Prt, Partición durante las etapas reproductivas; B, total arriba
biomasa del suelo en la madurez; LHI, Incremento lineal en el índice de cosecha.
f Distribución de raíces sobre profundidad: EXPO, exponencial.
g Destaca: W, estrés hídrico; A, estrés por oxígeno; H, Estrés por calor.
h Tipo de estrés hídrico: S, agua disponible en el suelo en la zona de las raíces.
i Tipo de estrés por calor: V, Vegetativo (fuente).
j Water Dynamics: C, enfoque de capacidad del cucharón basculante.
k Relación de agua: D, El enfoque detallado incluye el crecimiento de las raíces y el agua.
absorción.
l Presupuesto de N de la planta: D, curvas de concentración detalladas para diferentes órganos en el
período de crecimiento.
m Evapotranspiración: PT, Priestley –Taylor; PM, Penman – Monteith.
n Modelo CN del suelo: modelo N = N, P ( x ) = x número de reservas de materia orgánica,
B = reserva de biomasa microbiana.
o Efectos del CO 2 : RUE, eficiencia en el uso de la radiación; TE = eficiencia de transpiración,
p Relativo al modelo: C, CERES.
q Tipo de modelo: P, modelo de puntos (específico del sitio).
Tabla 3
Coeficientes genéticos ajustados para APSIM-Trigo.
Nombre
Unidad
Tatara
NARC-2009
Sehar-2006
SKD-1
F-Sarhad
Parámetros de cultivares
photop_sens (Sensibilidad al fotoperiodo)
-
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
vern_sens (sensibilidad vernailsation)
-
0
0
0
0
0
tt_end_of_juvenile (Tiempo térmico necesario desde la siembra hasta el final del juvenil)
° C días
350
650
600
450
370
tt_flowering (tiempo térmico necesario en la fase de antesis)
° C días
80
180
170
130
100
tt_floral_initiation (Tiempo térmico desde el inicio floral hasta la floración)
° C días
400
900
800
500
450
tt_start_grain_fill (Tiempo térmico desde el inicio del llenado del grano hasta la madurez)
° C días
550
1000
900
700
550
max_grain_size (tamaño máximo de grano)
gramo
0.039
0,065
0,055
0.053
0,045
potencial_grain_growth_rate (Tasa de crecimiento del grano desde la floración hasta el llenado del grano)
g grano À1 día À1
0,001
0,002
0,002
0,001
0,001
potencial_grain_filling rate (tasa potencial diaria de llenado de grano)
g grano À1 día À1
0,003
0,006
0,006
0,005
0,005
grains_per_gram_stem (Número de grano por peso del tallo al inicio del llenado del grano)
gramo
45
60
60
50
50
Cuadro 4
Coeficientes genéticos ajustados para CERES-Trigo.
Recortar archivo
Parámetros Valor calibrado
Tatara NARC-2009 Sehar-2006 SKD-1 F-Sarhad
Genotipo P1V
0
0
0
0
0
P1D
103
101
101
103
103
P 5
710
690
685
700
700
G 1
13
12
11
13
13
G 2
41
38
37
41
41
G 3
1
1
1
1
1
PHINT
101
95
93
101
101
Ecotipo
P 1
235
230
210
217
222
P 2
300
295
275
282
285
P 3
200
190
174
182
185
P 4
200
190
174
182
185
SLAS
180
180
180
180
180
PARUE
4.6
4.4
4.5
4.5
4.5
PARU2
4.6
4.4
4.5
4.5
4.5
Especies
TRGFW
Base T
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
T opt1
13
13
13
13
13
T opt2
23
23
23
23
23
T max
34
34
34
34
34
Donde TRGFW: respuesta de temperatura, llenado de grano, peso seco (° C); Base T : base
temperatura, por debajo de la cual el aumento del peso del grano es cero; T opt1 : 1er óptimo
temperatura, a la que el aumento del peso del grano es más rápido; T opt2 : segundo óptimo
temperatura, la temperatura más alta a la que el aumento del peso del grano todavía está en su punto
máximo; T max : temperatura máxima, a la que el aumento del peso del grano es cero;
P 1 : duración de la fase final juvenil a espiguilla terminal (GDD Growing Degree Days);
P 2 : duración de la fase terminal de la espiguilla hasta el final del crecimiento de la hoja (GDD); P 3 : duración de
fase final de crecimiento de la hoja para finalizar el crecimiento de espigas (GDD).
P 4 : duración del crecimiento de la espiga al final de la fase hasta el retardo de llenado del grano final (GDD); SLAS: hoja específica
área (cm 2 g À1 ); PARUE: relación de conversión de PAR a materia seca antes de la última etapa foliar
(g MJ À1 ).
PARU2: relación de conversión de PAR a materia seca después de la última etapa foliar (g MJ À1 ); P1V:
Días a la temperatura óptima de vernalización necesarios para completar la vernalización;
P1D: Reducción porcentual de la tasa de revelado en un fotoperiodo 10 h más corto que
el óptimo relativo al óptimo; P 5 : Duración del período de llenado de grano (excluido el retraso)
ción (GDD); G 1 : Número de granos por unidad de peso de copa en antesis (g À1 ); G 2 :
Tamaño de grano estándar en condiciones óptimas (mg); G 3 : Seco sin estrés estándar
peso (total, incluido el grano) de una sola macolla en la madurez (g) y PHINT: Phyl-
intervalo locrónico (GDD).
388
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401

Página 6
datos experimentales durante el crecimiento de 2009-10 y 2010-11
Se utilizaron temporadas para validar el desempeño de ambos modelos. Dif-
diferentes índices estadísticos como los coeficientes de determinación ( R 2 ),
Índice D (Willmott, 1981; Willmott et al., 1985 ), RMSE,% RMSE
(Loague y Green, 1991) y la eficiencia del modelo (ME) se utilizaron
para comprobar la concordancia entre los valores observados y simulados.
El coeficiente de masa residual (CRM) se utilizó para comprobar si
predicciones del modelo proporcionadas sobre o subestimadas ( Xevi et al.,
1996 ).
d À índice ¼ 1 À
P n
i ¼1 ½ð Pi À O ÞÀð Pi À O Þ 2 Š
P n
i ¼1 ½ðj Pi À O jÞ À ðj Pi À O 2 Š
RMSE ¼
X n
i ¼1
ð Pi À Oi Þ 2
norte
"
# 0.5
% RMSE ¼
X n
i¼1
ðPi À OiÞ 2
norte
"
# 0.5
A
100
O
ME ¼ 1 À
P n
i ¼1 ð Pi À Oi Þ 2
P n
i ¼1 ð Oi À O Þ 2
CRM ¼ 1 À
P n
i ¼1 Oi À
X n
i ¼1
Pi
!
P n
i ¼1 Oi
donde Oi y Pi se refieren a valores observados y pronosticados para todos
variables estudiadas y O es la media de la variable observada.
2.6. Aplicación del modelo
Se utilizaron datos meteorológicos históricos a largo plazo para
coeficientes genéticos para los cultivares de trigo estudiados y para validar
APSIM-Trigo y CERES-Trigo en condiciones de secano.
Estos modelos se pueden utilizar además para el análisis estacional para investigar
puerta de buenas estrategias de gestión. Un enfoque ampliamente aceptado para
Analizar los posibles efectos de diferentes parámetros del cambio climático.
en el rendimiento del cultivo es cambiar gradualmente la temperatura, la humedad
y CO 2 , etc., y aplicar estos cambios de manera uniforme a una línea de base
clima (Rosenzweig y Parry, 1994 ). Principales escenarios que fueron
utilizado en el presente estudio para evaluar el impacto del cambio climático
sobre el rendimiento de trigo se dan en la Tabla 5. Estos fueron: (i) aumento de temperatura
peratura (promedio de 50 años como la temperatura de referencia y
aumento de la temperatura en +1, +2, +3, +4 y +5 ° C respectivamente)
(ii) aumento de la concentración de CO 2 en la atmósfera (370 ppm como
la concentración de referencia y 470, 570, 670, 770, 870 y
970ppm según lo determinado HadGEM2-ES: Hadley Global Environ-
Modelo de sistema 2-Tierra bajo concentración representativa
Pathways (RCP) escenario de 8,5 W / m 2 ) y (iii) efecto combinado de
aumento de temperatura y CO 2 elevado en el grano de trigo de primavera
producir. Dado que se espera que los cambios climáticos futuros planteen graves
amenazas a nuestra agricultura, ambos modelos fueron evaluados utilizando el
escenarios hipotéticos descritos anteriormente.
3. Resultados
3.1. Calibración de modelo
Los datos experimentales de 2008-2009 en Islamabad se utilizaron para
calibre CERES-Wheat y APSIM-Wheat para todos los cultivares. Tabla 6
muestra que la metodología utilizada para calibrar CERES-Trigo y
APSIM-Wheat es robusto y funciona bien. La calibración de ambos
Los modelos proporcionaron una predicción precisa de la antesis y la madurez.
para todos los cultivares. APSIM-Wheat se inicializó con la cerda especificada
la fecha de entrada, la densidad de la planta y el agua y el suelo iniciales observados
condiciones de nitrógeno con coeficientes genotípicos predeterminados para simular
Fechas de floración y madurez. Posteriormente, los parámetros para fenol
( Tabla 3 ) se obtuvieron mediante ensayo y error para igualar la
uladas fechas de floración y madurez con fechas observadas ( Cuadro 6 ).
A partir de entonces, el desarrollo de las hojas, la biomasa en la cosecha y el rendimiento de grano.
fueron calibrados usando los coeficientes resultantes. Del mismo modo, en caso de
de CERES-Wheat los valores simulados calibrados de las características del cultivo
(días hasta antesis y madurez, mLAI, biomasa en cosecha y grano
rendimiento) se mantuvo cercano a los experimentales ( Cuadro 6). Cultivar
Los coeficientes genotípicos se ajustaron primero para alinear
valores observados y simulados de rasgos de cultivos en CERES-Trigo. Piel-
Además, algunos ecotipos (P1, P2, P3, P4, SLAS y PARUE) y espe-
También se ajustaron los parámetros de cies (TRGFW) ( Tabla 4 ).
Los ajustes en los parámetros SLAS y PARUE son muy importantes para
obtener una expansión precisa del área foliar y la producción de biomasa en diferentes
diferentes condiciones climáticas. Estos parámetros también son específicos de
características del cultivar. Del mismo modo, la modificación en el TRGFW es
necesario en condiciones como las nuestras donde prevalece el estrés por calor
durante el llenado de grano. El coeficiente de vernalización (P1V) se estableció en cero.
para todos los cultivares, ya que el trigo de primavera no tiene sensibilidad a la vernalización.
Los valores de PID para los cultivares Tatara, NARC-2009, Sehar-2006, SKD-
1 y F-Sarhard fueron 103,101,101,103 y 103 respectivamente. los
valores utilizados para P5, G1, G2, G3 y coeficiente de intervalo filocrónico
(PHINT) en el archivo de genotipo para la calibración de todos los cultivares
se muestra en la Tabla 3 . Los rasgos de cultivo observados y simulados después de la cal.
ibration se presentan en la Tabla 6 que muestra una buena concordancia
entre valores observados y simulados.
3.2. Validación de modelos
El rendimiento de ambos modelos APSIM-Wheat y CERES-
El trigo se validó con conjuntos de datos experimentales obtenidos durante
las temporadas de cultivo 2009-10 y 2010-11, cuyos datos no fueron
utilizado para la calibración de modelos. Las variables de cultivo que fueron validas
fecha incluida la fenología del cultivo (antesis y madurez), biomasa,
índice máximo de área foliar (mLAI) y rendimiento de grano.
3.2.1. Validación de cultivares para fenología (antesis y días de madurez
después de la siembra)
La antesis del cultivar de trigo osciló entre 99 y 126 das durante el
dos años utilizados para la validación (Tabla 7 ). El fisiológico observado
la madurez para todos los cultivares se encontraban en el rango de 139-167 das
( Tabla 8 ). Ambos modelos simularon la fecha de antesis con buena precisión.
picante (ME P 0.85) como se muestra en la Tabla 7. El valor de RMSE, normal-
izada RMSE, D-Index, CRM, ME y R 2 , confirman la robustez de la
modelos. RMSE para el modelo APSIM-Wheat para el cultivar SKD-1
(1,76 días) fue el más bajo seguido por NARC-2009 (1,96 días) y
Sehar-2006 (1,93 días). El RMSE fue el más alto para Tatara (4.27 días)
y F-Sarhad (3,60 días). RMSE para CERES-Wheat para simular ante-
sis reveló que fue más bajo para el cultivar Sehar-2006 (1,96 días)
y el más alto para F-Sarhad (7,22 días). La tendencia de rendimiento del modelo
fue evaluado por RMSE normalizado e índice de acuerdo (D-
índice). CRM se utilizó para comprobar la tendencia de los modelos a subestimar o
sobrestimar los resultados. Se mantuvieron los valores de CRM para todos los cultivares
Cuadro 5
Escenarios hipotéticos de cambio climático para la evaluación del impacto en el rendimiento del trigo utilizando
Vías de concentración representativas (RCP) Escenario de 8,5 W / m 2 .
Guión
Parámetros
Línea de base (1960-2010)
Temperatura diaria observada y precipitación / CO 2
nivel = 360 ppm durante la temporada de crecimiento del trigo
Si solo la temperatura
cambios
Cambio de temperatura = 0, +1, +2, +3, +4 y +5 ° C
Si solo cambia el nivel de CO 2 Nivel de CO 2 = 370, 470, 570, 670, 770, 870 y 970
Si tanto CO 2 como
cambios de temperatura
Nivel de CO 2 = 370, 470, 570, 670, 770, 870 y 970
ppm
Cambio de temperatura = 0, +1, +2, +3, +4 y +5 ° C
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401
389

Página 7
negativo, lo que mostró que ambos modelos tenían una tendencia a sobre-
Estime el tiempo hasta la antesis. ME proporcionó más pruebas de que
APSIM-Wheat y CERES-Wheat podrían simular con precisión ante-
sis tiempo (ME P 0.84) para todos los cultivares. Los valores de R 2 más
confirma la buena predicción de antesis por ambos modelos (Tabla 7 ).
También hubo un estrecho acuerdo entre los observados y los simulados.
Fechas de madurez fisiológica. Los días hasta la madurez para Tatara fueron diferentes
diferente durante tres años de estudio (Tabla 8). Los días simulados para
madurez de ambos modelos de cultivos estaban en estrecha concordancia con la
valores observados durante ambos años. Los índices revelaron que la
La formación de APSIM-Wheat fue comparativamente mejor en la simulación
ción de la madurez Tatara. Sin embargo, los resultados de NARC-2009 mostrados
mejor desempeño de CERES-Wheat en simulación de madurez. los
índices de evaluación del modelo como RMSE, Normal-RMSE (%), D-Index,
CRM, ME y R 2 se mantuvieron en 2,20, 1,37, 0,90, À0,007, 0,97 y 0,91
respectivamente comparativamente mejor que los índices APSIM-Trigo
(Tabla 8 ). Los días hasta el vencimiento fueron diferentes durante los años.
utilizado para la validación. Los valores de RMSE, Normal-RMSE (%), D-
El índice, CRM, ME y R 2 para la madurez fisiológica mostraron que
Los datos observados y simulados estaban de acuerdo con cada
otro. Los resultados mostraron que ambos modelos eran muy robustos en
simulando las etapas críticas de crecimiento fenológico (antesis y
madurez) de la cosecha de trigo.
3.2.2. Tendencia del índice de área foliar máxima (mLAI) entre todos los cultivares
El mLAI observado fue el más alto (4,9 m 2 m À2 y 5,0 m 2 m À2 )
durante 2009-10 y 2010-11, respectivamente, para Tatara siguió
por NARC-2009 (4,2 m 2 m À2 y 4,3 m 2 m À2 ) durante 2009-10 y
2010-11, respectivamente. El mLAI observado para todos los cultivares fue en
el rango de 3,4–5,0 m 2 m À2 durante los años utilizados para la validación
(Cuadro 9). La validación confirmó que los coeficientes de cultivo utilizados para
simular mLAI por APSIM-Wheat y CERES-Wheat fueron precisos.
Tabla 6
Resultados de calibración para modelos CERES-Trigo y APSIM-Trigo para cinco cultivares de trigo de primavera utilizando datos experimentales de la temporada de cultivo de trigo 2008-09.
Rasgos de cultivo
CERES-Trigo
Tatara
NARC-2009
Sehar-2006
SKD-1
F-Sarhad
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Antesis (DAP)
123
126
116
117
124
125
121
123
120
127
Madurez (DAP)
171
174
161
162
160
162
162
161
166
169
mLAI (m 2 m À2 )
5.1
5.2
4.4
4.5
3.6
3,7
3,7
3.8
3.9
4.1
Biomasa en cosecha (t ha À1 )
13.48
13.53
11.32
11.27
7,94
7,96
9.12
9.18
10,65
10,47
Rendimiento de grano seco (t ha À1 )
4.87
4.89
3,97
3,95
2,7
2,77
3,02
3,01
3,43
3,47
Rasgos de cultivo
APSIM-Trigo
Tatara
NARC-2009
Sehar-2006
SKD-1
F-Sarhad
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Antesis (DAP)
123
127
116
116
124
125
121
120
120
123
Madurez (DAP)
171
172
161
163
160
161
162
160
166
170
mLAI (m 2 m À2 )
5.1
5.4
4.4
4.6
3.6
3.8
3,7
3.9
3.9
4.2
Biomasa en cosecha (t ha À1 )
13.48
13.51
11.32
11.41
7,94
8.12
9.12
9.22
10,65
10,69
Rendimiento de grano seco (t ha À1 )
4.87
4,79
3,97
4.01
2,7
2,95
3,02
3.12
3,43
3,5
DAP: Días después de la siembra.
mLAI: índice máximo de área foliar.
Tabla 7
Índices de evaluación de modelos para evaluar el desempeño comparativo de los modelos APSIM-Trigo y CERES-Trigo en la predicción de días de antesis después de la siembra para cultivares de trigo de primavera.
Año de cultivo
Modelos de cultivo
Tatara
NARC-2009
Sehar-2006
SKD-1
F-Sarhad
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
2009-10
APSIM-Trigo
110
107
104
105
100
101
100
101
99
101
CERES-Trigo
106
106
102
102
105
2010-11
APSIM-Trigo
126
127
118
119
121
122
122
123
121
125
CERES-Trigo
129
119
122
125
127
Índices de evaluación de modelos
RMSE (día)a
APSIM-Trigo
4.27
1,93
1,96
1,76
3,60
CERES-Trigo
3,27
2,20
1,96
3.12
7.22
Normal-RMSE (%)B
APSIM-Trigo
3.35
1,66
1,58
1,46
3,00
CERES-Trigo
2,59
1,89
1,58
2,59
6.02
Índice DC
APSIM-Trigo
0,87
0,91
0,95
0,93
0,87
CERES-Trigo
0,88
0,89
0,95
0,91
0,83
CRM d
APSIM-Trigo
0,030
0,010
0,007
0,005 €
0,020
CERES-Trigo
0,020
0,007
0,007
0,020
0,050
YO e
APSIM-Trigo
0,88
0,98
0,95
0,97
0,84
CERES-Trigo
0,93
0,98
0,95
0,90
0,89
R 2 (1: 1)F
APSIM-Trigo
0,80
0,83
0,90
0,88
0,82
CERES-Trigo
0,81
0,81
0,90
0,87
0,79
a Error cuadrático medio.
b Error cuadrático medio normalizado.
c Índice de acuerdo de Wilmot.
d Coeficiente de masa residual.
e Eficiencia del modelo.
f Coeficiente de determinación para la línea 1 a 1 ( p <0.05; n = 8).
390
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401

Página 8
Por lo tanto, estos coeficientes se pueden utilizar para calibrar y validar
APSIM-Trigo y CERES-Trigo para la predicción del trigo de primavera
mLAI. Los índices de evaluación del modelo para Tatara mostraron que la
El apetito de CERES-Wheat fue bueno en comparación con APSIM-Wheat. los
El valor negativo de CRM para ambos modelos confirma la ligera sobrevaloración
tiempo del índice de área foliar. Se obtuvieron resultados similares para el análisis de CRM
observado para todos los demás cultivares pero con un mejor rendimiento por
APSIM-Trigo. La robustez de ambos modelos para simular mLAI
también puede ser confirmado por el índice de evaluación del modelo ME (Cuadro 9).
Los cambios temporales en la acumulación del índice de área foliar (LAI) para todos los cultivos
tivares indican que los valores medidos y simulados coinciden
durante los años de estudio ( fig. 3 ). Los índices estadísticos también confirman
estas observaciones para ambos modelos de trigo.
3.2.3. Acumulación de biomasa (t ha À 1 )
La biomasa del cultivar de trigo en la madurez se mantuvo en el rango de
7,63-13,21 t ha À1 durante 2009-10 y 2010-11 (Tabla 10). los
Se observó el valor más alto (13,21 t ha À1 ) de biomasa para Tatara
Tabla 8
Índices de evaluación de modelos para evaluar el desempeño comparativo de los modelos APSIM-Trigo y CERES-Trigo para predecir los días de madurez después de la siembra del trigo de primavera
cultivares.
Año de cultivo
Modelos de cultivo
Tatara
NARC-2009
Sehar-2006
SKD-1
F-Sarhad
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
2009-10
APSIM-Trigo
152
153
145
146
140
141
142
141
139
144
CERES-Trigo
151
144
139
143
143
2010-11
APSIM-Trigo
167
168
162
163
161
163
159
162
160
167
CERES-Trigo
166
161
162
157
165
Índices de evaluación de modelos
RMSE (día)a
APSIM-Trigo
2,03
3,26
3,51
2.12
5,09
CERES-Trigo
3,26
2,20
1.06
1,76
3.31
RMSE normal (%) b
APSIM-Trigo
1,19
2.01
2,29
1,36
3,28
CERES-Trigo
1,90
1,37
0,69
1,13
2.13
Índice D c
APSIM-Trigo
0,88
0,83
0,81
0,91
0,79
CERES-Trigo
0,85
0,90
0,95
0,95
0,87
CRM d
APSIM-Trigo
0,006 À
0,010
0,010
0,009
0,030
CERESÀTrigo
0,010
0,007
0,004 À
0,008
0,010
MEmi
APSIM-Trigo
0,98
0,95
0,85
0,97
0,85
CERES-Trigo
0,95
0,97
0,98
0,98
0,93
R 2 (1: 1) f
APSIM-Trigo
0,90
0,87
0,82
0,91
0,81
CERES-Trigo
0,87
0,91
0,93
0,92
0,89
a Error cuadrático medio.
b Error cuadrático medio normalizado.
c Índice de acuerdo de Wilmot.
d Coeficiente de masa residual.
e Eficiencia del modelo.
f Coeficiente de determinación para la línea 1 a 1 ( p <0.05; n = 8).
Cuadro 9
Índices de evaluación de modelos para evaluar el desempeño comparativo de los modelos APSIM-Trigo y CERES-Trigo en la predicción del índice de área foliar (m 2 m À2 ) para cultivares de trigo de primavera.
Año de cultivo
Modelos de cultivo
Tatara
NARC-2009
Sehar-2006
SKD-1
F-Sarhad
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
2009-10
APSIM-Trigo
4.9
5.2
4.2
4.4
3.4
3,5
3,5
3,7
3.8
4.3
CERES-Trigo
5.1
4.3
3.4
3.6
4.2
2010-11
APSIM-Trigo
5,0
5.2
4.3
4.5
3,5
3.6
3.6
3.8
3,7
3.9
CERES-Trigo
5.1
4.4
3.4
3,7
3.8
Índices de evaluación de modelos
RMSE (m 2 m À2 )a
APSIM-Trigo
0,23
0,31
0,14
0,22
0,32
CERES-Trigo
0,16
0,32
0,09
0,11
0,20
RMSE normal (%) b
APSIM-Trigo
4,65
7.11
4,00
6.03
8,39
CERES-Trigo
3,20
7.25
2,62
3,14
5.28
Índice D c
APSIM-Trigo
0,89
0,96
0,97
0,88
0,91
CERES-Trigo
0,91
0,96
0,99
0,90
0,93
CRM d
APSIM-Trigo
0,040
0,030
0,020
0,050
0,080
CERES-Trigo
0,020
0,020
0,003
0,020
0,050
MEmi
APSIM-Trigo
0,82
0,99
0,97
0,87
0,65
CERES-Trigo
0,92
0,99
0,99
0,85
0,74
R 2 (1: 1) f
APSIM-Trigo
0,91
0,97
0,96
0,90
0,83
CERES-Trigo
0,93
0,97
0,98
0,91
0,86
a Error cuadrático medio.
b Error cuadrático medio normalizado.
c Índice de acuerdo de Wilmot.
d Coeficiente de masa residual.
e Eficiencia del modelo.
f Coeficiente de determinación para la línea 1 a 1 ( p <0.05; n = 8).
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401
391

Página 9
Fig. 3. Índice de área foliar (LAI) medido y simulado (Sim) de cinco cultivares Tatara, NARC-2009, Sehar-2006, SKD-1 y F-Sarhad sembrados el 19 de noviembre de 2009-2011 en
Islamabad.
392
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401

Página 10
durante 2010-11, mientras que el más bajo (7,63 t ha À1 ) fue para Sehar-2006 durante
ing 2009-10. La biomasa de todos los demás cultivares se mantuvo entre estos
dos extremos. La comparación entre observado y simulado
Los valores de Tatara revelaron que ambos modelos simulaban con precisión
biomasa (ME P 0,85). Los índices de evaluación del modelo confirmaron estos
resultados. Los valores de los índices estadísticos para APSIM-Trigo para simular
ula biomasa del cultivar Tatara fueron RMSE = 0.40 t ha À1 , Normal-
RMSE = 2,98%, índice D = 0,89, CRM = À0,010, ME = 0,56 y
R 2 = 0,92. De manera similar, los índices de evaluación del modelo para CERES-Wheat
para el mismo cultivar fueron RMSE = 0,12 t ha À1 , Normal-RMSE = 0,94%,
Índice D = 0,89, CRM = À0,007, ME = 0,95 y R 2 = 0,93. En general
Ambos modelos fueron precisos en la simulación de biomasa en la madurez.
pero la simulación CERES-Wheat estuvo más cerca de los valores observados
como lo confirman los índices de evaluación del modelo (Tabla 10). La figura 4 muestra
el transcurso del tiempo de bio-
masa para todos los cultivares. La biomasa más alta se observó para Tatara
que fue simulado con precisión por ambos modelos. El secuencial
La distribución de biomasa observada y simulada siguió un sigmoide
patrón. Se observaron tendencias similares para todos los demás cultivares, sin embargo,
nunca, permaneció más bajo que para Tatara. El simulado arriba
La biomasa seca del suelo concuerda bien con los valores observados. Sin embargo,
hubo una ligera sobreestimación por parte de los modelos. La figura 4 también muestra
la
razonablemente
bien
acuerdo entre
observado
y
biomasa simulada de trigo de primavera en la madurez durante el período 2009-10
y temporada de crecimiento de la cosecha de trigo 2010-11. Ambos modelos simulados
biomasa de trigo en madurez muy bien (RMSE (t ha À1 ) para APSIM-
Trigo = 0,15-0,4, RMSE (tha À1 ) para CERES-Trigo = 0,08-0,17,
ME para APSIM-Trigo = 0,86–0,97 y ME para CERES-Trigo =
0,86-0,97; Tabla 10 )
3.2.4. Rendimiento de grano (t ha À 1 )
Los modelos APSIM-Wheat y CERES-Wheat simularon rendimiento de grano
muy bien ( Tabla 11 ). Los rendimientos de grano simulados por trigo
modelos estaban en el rango de 2,41 a 4,68 t ha À1, que estaba cerca de
el rendimiento observado (2,39–4,60 t ha À1 ). El mayor rendimiento de grano fue
observado para Tatara durante los años utilizados para la evaluación del modelo
seguido por NARC-2009, mientras que el más bajo se registró para
Sehar-2006 (Cuadro 11). El rendimiento de grano fue mayor entre todos los cultivos.
vars durante el año agrícola 2010-11 en comparación con 2009-10.
Hubo una buena correlación entre lo observado y lo simulado.
rendimiento de grano para todos los cultivares. Índices de evaluación del modelo RMSE
(0,12-0,31 t ha À1 para APSIM-Trigo; 0,04-0,18 t ha À1 para CERES-
Trigo), RMSE normal (4.05-11.85% para APSIM-Wheat; 1.12–
6,94% para CERES-Trigo), índice D (0,76–0,96 para APSIM-Trigo;
0.84–0.98 para CERES-Trigo), CRM (À0.110–0.047 para APSIM-
Trigo; À0.003–0.008 para CERES-Wheat), ME (0.82-0.95 para
APSIM-Trigo; 0.97-0.98 para CERES-Wheat) y R 2 (0.82-0.97 para
APSIM-Trigo; 0.93-0.98 para CERES-Wheat) confirman la robustez
ness de ambos modelos para simular el rendimiento de grano con gran precisión.
3.3. Aplicación del modelo: determinación del impacto de la variabilidad climática
sobre el rendimiento de grano de trigo
El impacto del aumento de temperatura en el rendimiento de grano de todo el trigo
Los cultivares se evaluaron usando cinco niveles de temperatura ( Fig. 5 ). Todos
cultivares representaron una disminución del rendimiento de grano con el aumento de la temperatura
tura. El rendimiento de Tatara se mantuvo más alto en respuesta al aumento
la temperatura. El rendimiento de ambos modelos para simular grano
el rendimiento fue similar. Sin embargo, el efecto del aumento de CO 2 en el grano
El rendimiento del trigo de primavera simulado por ambos modelos mostró una tendencia
de rendimiento creciente ( Fig.6). La respuesta de la relación de rendimiento a niveles elevados
El CO 2 se calculó considerando el rendimiento a una concentración de CO 2 de 370 ppm.
tración como línea de base. El resultado muestra que la tasa de rendimiento aumenta de
1.0 a 1.53 para Tatara en el caso de CERES-Wheat mientras estaba en el
rango de 1.0-160 simulado por APSIM-Wheat en respuesta a ele-
CO 2 vaciado . De manera similar, para NARC-2009 el aumento simulado en
la relación de rendimiento en respuesta al aumento de CO 2 de 370ppm a
970 ppm según el modelo CERES-Wheat fue 1.0-1.62 mientras que el rango fue
1.0–1.60 para APSIM-Wheat. El aumento de la relación para Sehar-2006 en
La respuesta al CO 2 elevado fue 1.0-1.62 y 1.0-1.67 para CERES-
Modelos Wheat y APSIM-Wheat respectivamente. Tendencias similares fueron
simulado por ambos modelos para todos los demás cultivares ( Fig. 6 ).
Tabla 10
Índices de evaluación de modelos para evaluar el desempeño comparativo de los modelos APSIM-Trigo y CERES-Trigo en la predicción de la acumulación de biomasa (t ha À1 ) para el trigo de primavera
cultivares.
Año de cultivo
Modelos de cultivo
Tatara
NARC-2009
Sehar-2006
SKD-1
F-Sarhad
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
2009-10
APSIM-Trigo
12,97
13.01
11.12
11.23
7,63
7.72
8,81
8,85
10.35
10.55
CERES-Trigo
12,92
11.19
7,69
8,79
10.30
2010-11
APSIM-Trigo
13.21
13.28
11.21
11.21
7,91
7,93
9.03
9.14
10.55
10,67
CERES-Trigo
13.26
11.20
7,89
9.07
10,52
Índices de evaluación de modelos
RMSE (t ha À1 ) a
APSIM-Trigo
0,40
0,15
0,18
0,18
0,16
CERES-Trigo
0,12
0,17
0,08
0,18
0,13
RMSE normal (%) b
APSIM-Trigo
2,98
1,30
2,31
2,06
1,56
CERES-Trigo
0,94
1,53
1.09
2.01
1,21
Índice D c
APSIM-Trigo
0,89
0,91
0,93
0,93
0,97
CERES-Trigo
0,90
0,92
0,95
0,93
0,98
CRM d
APSIM-Trigo
0,010
0,010
0,020
0,010
0,010
CERES-Trigo
0,007
0,014
0,009
0,010
0,010
MEmi
APSIM-Trigo
0,86
0,86
0,85
0,85
0,88
CERES-Trigo
0,95
0,88
0,97
0,86
0,93
R 2 (1: 1) f
APSIM-Trigo
0,92
0,95
0,96
0,97
0,97
CERES-Trigo
0,93
0,96
0,98
0,97
0,98
a Error cuadrático medio.
b Error cuadrático medio normalizado.
c Índice de acuerdo de Wilmot.
d Coeficiente de masa residual.
e Eficiencia del modelo.
f Coeficiente de determinación para la línea 1 a 1 ( p <0.05; n = 8).
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401
393

Página 11
El efecto combinado del aumento de temperatura y CO 2 en
rendimiento de grano de trigo reveló que con un aumento de 1 o 2 grados en
temperatura, el aumento de CO 2 tuvo un efecto positivo en el rendimiento de grano
de trigo para todos los cultivares. El rendimiento de grano fue un 35% mayor en
Fig. 4. Biomasa medida y simulada (Sim) de cinco cultivares Tatara, NARC-2009, Sehar-2006, SKD-1 y F-Sarhad sembrados el 19 de noviembre de 2009-2011 en Islamabad.
394
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401

Pagina 12
promedio entre todos los cultivares desde la línea de base hasta un aumento de 2 ° C en la temperatura
atura simulada por el modelo de cultivo APSIM-Wheat y CERES-Wheat
(Figura 7). Sin embargo, Tatara mostró un aumento más estable en grano.
rendimiento con aumento de temperatura y CO 2 en comparación con otros cultivos
tivars. Aumento adicional de la temperatura de 3 a 4 y de 4 a 5 ° C
con una mayor concentración de CO 2 resultó en una caída en el grano
rendimiento entre todos los cultivares (Figura 7).
4. Discusión
Resultados de la simulación de APSIM-Wheat y CERES-Wheat en
Nuestros hallazgos mostraron que ambos modelos se pueden utilizar como herramienta adecuada.
en la selección de cultivares apropiados y para investigar el
efecto de la variabilidad climática en el crecimiento y rendimiento del trigo. Fenología
de trigo tiene una fuerte influencia en el desarrollo y rendimiento de grano de
La cosecha (Ceglar et al., 2011). En nuestros estudios APSIM-Wheat pre
etapas fenológicas dictadas como antesis y madurez cerca de la
valores observados ( Makowski et al., 2006). Índices de evaluación del modelo
confirmó la robustez de APSIM-Wheat para simular la flor-
épocas de crecimiento y madurez del trigo de primavera ( Cuadro 7 y 8). En APSIM-
Trigo, el tiempo de floración fue controlado por tt_floral_initiation y
vern_sens mientras que el tiempo de madurez fue determinado por tt_start_grain_-
llenar. Por tanto, para calibrar la fenología del trigo en APSIM estos
Se deben considerar tres parámetros ( Zhao et al., 2014). Cómo-
nunca, en CERES-Wheat las fechas de floración y madurez se consideraron
controlado por parámetros como P1V, P1D, P5 y PHINT ( Andarzian
et al., 2015 ) en el archivo de genotipo. Sin embargo, para mejorar la precisión
y eliminar las discrepancias entre los fenómenos predichos y observados
etapas lógicas, ajuste de los parámetros P1, P2, P3 y P4 en
el archivo Ecotype también se hizo en este estudio como se sugirió anteriormente
(Johnen et al., 2012). La fenología precisa es la primera prioridad para calcular
modelos de cultivo ibrateArchontoulis et al., 2014). Estimando la cosecha
fenología con precisión, los modelos serán capaces de capturar todos los genotípicos
variaciones que afectan el desarrollo del área foliar, la producción de biomasa
y rendimiento de grano ( Robertson et al., 2002). La fenología de cultivos podría
ser modificado por el manejo de cultivos como la selección de cultivares (temprano,
maduración media y tardía), y ayudaría a maximizar la cosecha
producir. APSIM-Trigo y CERES-Trigo calibrados y validados
( Mohanty et al., 2012; Timsina et al., 2008; Timsina y
Humphreys, 2006 ) la simulación indicó predicciones buenas a justas
del tiempo de floración y madurez de los cultivares de trigo según lo indicado por
diferentes puntuaciones de validación (Tabla 7 y 8 ).
La capacidad de APSIM-Wheat y CERES-Wheat para simular hojas
índice de área estaba cerca de los valores observados que confirmaron la
robustez de ambos modelos para simular el LAI de cultivares de trigo de primavera
( Figura 3). El LAI máximo fue en Tatara y fue bien predicho por
ambos modelos de trigo (ME P 0.82). Índice de área foliar en APSIM-Trigo
aumentó rápidamente en el presente estudio después de la emergencia hasta que el flujo-
etapa de ering y fue controlado por vern_sens (vernalización sen-
sitividad) (Zhang et al., 2013 ). Cambiar el parámetro de vern_sens
resultó en un aumento o disminución de LAI ( Zhao et al., 2014 ).
Mientras tanto, en el caso de CERES-Trigo, ajuste del SLAS
y los parámetros PARUE dieron como resultado una mejor simulación del área foliar
( Andarzian et al., 2015).
La producción de biomasa está directamente relacionada con la cantidad de energía solar
radiación interceptada por el cultivo y eficiencia del uso de la radiación
para producir biomasa, que es un rasgo específico del cultivo. La habilidad
de los modelos APSIM-Wheat y CERES-Wheat para predecir la biomasa
en la cosecha en el medio ambiente de secano confirma los modelos,
picante para simular la biomasa en la madurez. Nuestros resultados mostraron que
Los modelos basados ​​en procesos tienen un buen potencial para simular la biomasa de cultivos.
producción ( Arora et al., 2007). Dado que la producción de biomasa tiene
fuerte relación con el rendimiento de grano (Dettori et al., 2011 ) modelos
que simulan con precisión la biomasa podrían considerarse robustas.
En nuestros hallazgos, la producción de biomasa en APSIM-Trigo se consideró
controlado por los parámetros de iniciación vern_sens y tt_floral (Zhao
et al., 2014) mientras que en CERES-Trigo PARUE y PARU2 son los principales
parámetros que controlan la producción de biomasa.
El rendimiento de grano es el producto de la intercepción de radiación por cultivo.
dosel, eficiencia de uso de radiación (RUE) e índice de cosecha. Rendimiento pre
La dicción en la agricultura de precisión es muy importante para la mejora
del manejo de cultivos ( Pantazi et al., 2016). Los resultados de la simulación
Ciones de ambos modelos mostraron que el rendimiento se mantuvo cerca de
los valores observados entre todos los cultivares según lo confirmado por la validación
puntuaciones de habilidades deTabla 11 ). En los parámetros APSIM-Wheat que
Cuadro 11
Índices de evaluación de modelos para evaluar el desempeño comparativo de los modelos APSIM-Trigo y CERES-Trigo en la predicción del rendimiento de grano (t ha À1 ) para cultivares de trigo de primavera.
Año de cultivo
Modelos de cultivo
Tatara
NARC-2009
Sehar-2006
SKD-1
F-Sarhad
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
Obs
Sim
2009-10
APSIM-Trigo
4.36
4,40
3,65
3,71
2,39
2,49
2,71
2,75
3.13
3.33
CERES-Trigo
4.45
3,72
2,41
2,72
3,23
2010-11
APSIM-Trigo
4.60
4.47
3,73
3,80
2,66
2,79
2,93
2,97
3.33
3,41
CERES-Trigo
4,68
3,75
2,70
2,94
3.39
Índices de evaluación de modelos
RMSE (t ha À1 ) a
APSIM-Trigo
0,21
0,27
0,31
0,12
0,16
CERES-Trigo
0,05
0,04
0,18
0,06
0,09
RMSE normal (%) b
APSIM-Trigo
4.35
6,74
11,85
4.05
4,71
CERES-Trigo
1,13
1.12
6,94
1,99
2,89
Índice D c
APSIM-Trigo
0,81
0,76
0,89
0,96
0,93
CERES-Trigo
0,91
0,84
0,97
0,98
0,95
CRM d
APSIM-Trigo
0,019
0.047
À0.110
0,030
0,030
CERES-Trigo
0,003
0,004
0,030
0,008
0,010
MEmi
APSIM-Trigo
0,82
0,90
0,95
0,94
0,92
CERES-Trigo
0,97
0,97
0,98
0,98
0,97
R 2 (1: 1) f
APSIM-Trigo
0,82
0,84
0,97
0,93
0,94
CERES-Trigo
0,98
0,93
0,99
0,95
0,97
a Error cuadrático medio.
b Error cuadrático medio normalizado.
c Índice de acuerdo de Wilmot.
d Coeficiente de masa residual.
e Eficiencia del modelo.
f Coeficiente de determinación para la línea 1 a 1 ( p <0.05; n = 8).
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401
395

Página 13
tienen una fuerte influencia en el rendimiento de grano son tt_iniciación floral y
tt_start relleno de grano, granos por unidad de masa del tallo, tamaño máximo de grano y
tasa de llenado de grano potencial. Sin embargo, en el caso de CERES-Wheat
TRGF (archivo de especies), G1, G2 y G3 fueron los parámetros en el
archivo de genotipo que controla el rendimiento de grano ( Hunt y Boote, 1998 ). Allí-
Por lo tanto, al ajustar estos parámetros, el rendimiento de grano de un cultivar específico
podría aumentarse o disminuirse, pero debe ajustarse después de la primera
calibrando la fenología del cultivo ( Ma et al., 2011 ). El impacto
de aumento de temperatura en el rendimiento de cinco genotipos de trigo
Los resultados de APSIM-Trigo y CERES-Trigo mostraron una tendencia negativa
( Fig.5 ) que podría deberse al desarrollo acelerado del cultivo.
etapas y disminución de la producción de biomasa. El aumento de temperatura
tura también resultó en el acortamiento del ciclo de vida de los cultivos (Sayre y col.,
1997 ) y, en última instancia, una menor interceptación de la radiación solar y
disminución de la producción de biomasa (Heng y col., 2007). Variabilidad climática
ity en forma de temperatura más alta resultó en el acortamiento de la cosecha
ciclo de vida y pérdida de rendimiento ( Alexandrov y Hoogenboom, 2000). En
el presente estudio Tatara, mostró una sostenibilidad significativa en el rendimiento
en comparación con otros cultivares con aumento de temperatura.
Dado que la variabilidad de la temperatura se identifica como un futuro importante
factor determinante del rendimiento, los modelos de cultivos podrían brindar una oportunidad
nidad para minimizar el riesgo proporcionando opciones relacionadas con el cultivar
Fig. 5. Impacto del aumento de temperatura en el rendimiento de cinco genotipos de trigo simulados por APSIM-Wheat y DSSAT-CERES-Wheat.
396
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401

Página 14
trozos escogidos. Del mismo modo, Pantazi et al. (2016) desarrollado y evaluado
un modelo de predicción de rendimiento para el trigo. Nuestros resultados son consistentes con
una serie de estudios de simulación en diferentes escenarios climáticos
(Dettori et al., 2011; Özdog˘an, 2011; Palosuo et al., 2011 ) donde
destacaron la reducción del rendimiento debido al aumento de temperatura.
Reducción del rendimiento de trigo debido al aumento estacional de 2-4 ° C en la temperatura.
La peratura también fue reportada por investigadores anteriores ( Wheeler et al.,
2000 ).
Resultados simulados de CO 2 elevado en el rendimiento de grano de trigo
representó tendencias crecientes entre todos los cultivares (Figura 6). En general
CO 2 elevado aumento del rendimiento de los cultivos al aumentar el CO 2 intercelular
concentración (aumento de las tasas de fotosíntesis neta) y reducción
conductancia estomática (transpiración reducida) ( Asseng et al.,
2004). Además, el efecto combinado del aumento de temperatura
y CO 2 condujeron a un mayor rendimiento de trigo, pero después de un aumento de 3 ° C en la temperatura
peratura, el rendimiento comenzó a disminuir con niveles elevados de CO 2
en
cultivares sensibles a la temperatura ( Fig.7). Nuestros hallazgos confirman
que el efecto negativo de temperaturas más cálidas podría ser contrarrestado
desgarrado por el aumento de la tasa de crecimiento de cultivos por cultivares resistentes
a niveles elevados de CO 2 atmosférico (Wheeler y col., 2000). Similitud,
Fig. 6. Impacto del aumento de la concentración de CO 2 en el rendimiento de cinco genotipos de trigo simulados por DSSAT-CERES-Wheat y APSIM-Wheat.
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401
397

Página 15
Dias de Oliveira et al. (2015) informaron que aumentaron los niveles elevados de CO 2
rendimiento de grano en trigo al mejorar el número de granos por mazorca. Su
El trabajo profundizó en que el CO 2 elevado resultó en un aumento
Tasa fotosintética neta de las hojas y disponibilidad de asimilados de carbono.
Rendimiento de grano (t ha
-1
)
Cambio de temperatura ( o C)
Fig. 7. Impacto combinado simulado del aumento de temperatura y concentración de CO 2 en cinco cultivares de trigo de primavera.
398
M. Ahmed y col. / Informática y electrónica en la agricultura 123 (2016) 384–401

Página 16
florecer. Esto redujo las tasas de muerte de las flores y aumentó la
número potencial de granos hasta 42%. Sugirieron criar
de cultivares con un mayor número potencial de floretes para tener
mayor efecto de fertilización con CO 2 en condiciones de calor y sequía terminal
estrés.
5. Conclusiones
El modelo APSIM-Trigo y CERES-trigo mostró un gran potencial
para simular estados fenológicos (floración y día de madurez), LAI,
biomasa y rendimiento de grano cercano a los datos de campo observados del cultivo.
Los índices de evaluación del modelo RMSE, Normal-RMSE, D-index, CRM,
ME y R 2 confirmaron la robustez de ambos modelos de trigo. los
Los modelos validados podrían usarse como herramientas de investigación para proporcionar diferentes
opciones de manejo entrante en condiciones de secano. APSIM-Trigo
y CERES-Trigo cinco salidas a saber. día de floración, día de madurez,
índice de área foliar, biomasa y rendimiento de grano para cinco parámetros de cultivo
se analizaron mediante ajustes de prueba y error. En el caso de
APSIM-Trigo, época de floración y madurez del cultivo de trigo
fue controlado por vern_sens, tt_floral iniciation y tt_start_-
parámetros de grain_fill mientras que en CERES-Wheat fue controlado por
parámetros P1V, P1D, P5 y PHINT. Del mismo modo, LAI en APSIM-
El trigo fue sensible a vern_sens y en el caso de CERES-Wheat
SLAS y PARUE fueron los parámetros que controlan el área foliar. Bio-
la producción en masa en APSIM-Wheat fue controlada por vern_sens
y tt_floral parámetros de iniciación en CERES-Wheat, PARUE
y PARU2 fueron los principales parámetros que controlaron la biomasa
producción. El rendimiento en APSIM-Wheat se controló mediante parámetros
ters como tt_floral iniciation, tt_start grano de llenado, granos por gramo de tallo,
tamaño de grano máximo y tasa de llenado de grano potencial mientras está en CERES-
Los parámetros de control del rendimiento de trigo fueron TRGF, G1, G2 y G3.
Ambos modelos se ejecutaron con escenarios de cambio climático de aumento
temperatura, CO 2 elevado y temperatura aumentada + elevada
CO 2 para los cinco cultivares en condiciones de secano en Pakistán. los
La tendencia mostró que el aumento de las temperaturas tuvo un efecto negativo.
sobre el rendimiento del cultivo, mientras que el CO 2 elevado tuvo un efecto positivo. Sin embargo,
el efecto combinado de aumento de la temperatura + elevado CO 2 con-
centración aumentó el rendimiento de grano hasta un aumento de 3 ° C en la temperatura
ture. Como tales, estos modelos se pueden utilizar para seleccionar cultivares que
puede aportar sostenibilidad en el rendimiento al mitigar el impacto de
aumento de la temperatura en el crecimiento y desarrollo de los cultivos.
Agradecimientos
El autor principal agradece a la Comisión de Educación Superior.
de Pakistán por el apoyo financiero proporcionado. El primer autor es
también agradecido al "Centro Nacional de Investigación Agrícola de Islamabad"
y PMAS-Arid Agriculture University Rawalpindi por brindar
las instalaciones de investigación. Los autores agradecen la revisión desconocida.
ers por su amable apoyo al sugerir mejoras a este
papel. Los autores no tienen ningún conflicto de intereses.
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