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Potencial de uso de modelos de simulación de cultivos de trigo para la toma de
decisiones de manejo en sistemas de producción de Uruguay
Ing. Agr. Sebastián Mazzilli Departamento de Producción Vegetal
Facultad de Agronomía - EEMAC
VALDIVIA-CHILE
16-17-18 de DICIEMBRE 2013
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• Ing. Agr. Oswaldo Ernst.
• Ing. Agr. Gonzalo Ferreira
• Ing. Agr. (PhD) Armen Kermanian
Equipo del proyecto
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FPTA-INIA Objetivo del proyecto
• Calibrar y validar el modelo de simulación CropSyst para las condiciones locales de producción – Se logró a través de ensayos parcelarios específicos, utilizando
información generada en experimentos diseñados para otros fines pero con información suficiente y el registros de chacras comerciales.
• Con el modelo validado fue posible evaluar alternativas de
manejo, en especial fecha de siembra y fertilización para escenarios climáticos en base al pronóstico ENSO.
• Fue posible evaluar la distribución de rendimientos y por tanto el riesgo asociado para la producción de trigo, soja y maíz para combinaciones de: – Clima – Perfiles de suelo (zonas agrícolas en expansión y tradicional)
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CROPSYST Modelo utilizado
• Cropping systems simulation model.
• Nivel de organización: Cultivo.
• Escala Temporal: Diaria.
• Controles del crecimiento:
– Radiación solar y temperatura.
– Disponibilidad de agua.
– Disponibilidad de nitrógeno.
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• Fenología.
• Producción de biomasa.
• Partición de biomasa.
• Balance de agua.
• Balance de nitrógeno.
• Respuesta a CO2
• Erosión.
• Escurrimiento.
• Salinidad de agua y suelo.
• Congelamiento de suelo
Procesos simulados CROPSYST
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• Siembra.
• Fertilización nitrogenada.
• Labranzas.
• Manejo de residuos (Retiro, quema, etc)
• Riego.
• Corte (pasturas)
Manejos simulados CROPSYST
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Procesos no simulados CROPSYST
• Componentes de rendimiento.
• Calidad de grano.
• Nutrientes (excepto N).
• Plagas, enfermedades, malezas.
• Efectos bióticos de rotaciones.
• Otros estreses (granizo, alcalinidad).
• Intersiembra.
• Erosión eólica.
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• 64 parámetros para c/cultivo o variedad
• Parámetros de suelo – Mínimo: textura por horizonte
– Numero de curva (escurrimiento)
• Inputs Climáticos: – Tmax, Tmin, Radsol,
– HRmax, HRmin
– % HR
– Viento
Inputs y parámetros CROPSYST
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• Para cada estrato de suelo:
– Contenido hídrico
– Contenido de N (nitrato y amonio)
– Salinidad
• Salinidad de napa
• Residuos
• Concentración de CO2
Condiciones iniciales CROPSYST
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• Datos de cultivo diarios:
– fenología, biomasa, área foliar…
• Balance de agua (ETo, Eo, To, ET…)
• Balance de N
• Resumen anuales
– Rendimiento.
– Biomasa acumulada.
– etc.
Output CROPSYST
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Diagrama conceptual CROPSYST
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Antecedentes ROU CROPSYST
• Tesis Baroffio y Ramos (2009) – SOJA.
• Tesis Berrutti (2009) – MAÍZ.
• Tesis D´Ottone (2010) – TRIGO.
• FPTA 283 – (Mazzilli-Ernst)
– Trigo.
– Cebada
– Soja
– Maíz
– Sorgo
– Girasol
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Calibración – Validación (Rendimiento) CROPSYST
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
0 2000 4000 6000 8000 10000
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Ob
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(K
g/h
a)
Rendimiento Simulado (Kg/ha)
Calibración
Validación
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
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Rendimiento Simulado (Kg/ha)
Calibración
Validación
0
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6000
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Rendimiento Simulado (Kg/ha)
Calibración
Validación
0
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Rendimiento Simulado (Kg/ha)
Calibración
Validación
Cebada Trigo
Maíz Soja
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Calibración – Validación (Biomasa TRIGO) CROPSYST
0
2000
4000
6000
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10000
12000
14000
16000
18000
20000
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000
Bio
mas
a O
bse
rvad
o (
Kg
ha-1
)
Biomasa Simulado (Kg ha-1)
Calibración - Biomasa
Validación - Biomasa
Calibración =RelRMCE = 13% Validación = RelRMCE = 23%
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• ENSO: (El Niño / Southern Oscillation)
– Año «Niño»: Precipitaciones por encima de lo normal.
– Año «Niña»: Precipitaciones por debajo de lo normal.
– Año «Neutro»: Sin tendencia clara de precipitaciones.
Manejo del cultivo según pronóstico climático EJEMPLO 1
Niña; 15; 24%
Neutro; 32; 52%
Niño; 15; 24%
Fuente: Center for Ocean- Atmospheric Prediction Studies http://coaps.fsu.edu/jma.shtml. Serie 1950-2012
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Precipitaciones (Oct-Nov-Dic) CLIMA
Niña Neutro Niño0
150
300
450
600
750
Pre
cip
ita
cio
ne
s (
mm
)
Serie 1950-2008 - Mercedes
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UBICACIÓN DEL PERÍODO CRÍTICO Fecha siembra
03-Sep 13-Sep 23-Sep 03-Oct 13-Oct 23-Oct 02-Nov
Fecha de floración
5 de mayo
10 de junio
10 de julio
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RENDIMIENTO SEGÚN ENSO (Simulación – Zona Litoral) TRIGO
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0 2000 4000 6000 8000 10000
Pro
bab
ilid
ad a
cum
ula
da
(%)
Rendimiento (Kg ha-1)
Niña
Neutro
Niño
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RENDIMIENTO SEGÚN ENSO (DIEA 2002-2013) TRIGO
3031 2810
3030
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Niña Neutro Niño
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Probabilidad de fusariosis de espiga TRIGO
ENSO % Años C/Condiciones
Octubre Noviembre
Niña 50% 25%
Neutro 38% 23%
Niño 40% 60%
Cálculo según Mazzilli et al, 2011
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RENDIMIENTO SEGÚN FECHA DE SIEMBRA (Simulación) TRIGO
0
1000
2000
3000
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5000
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5 Mayo 10 Junio 10 Julio
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Niña Neutro Niño
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abc ab a a bc c bc
d d
e
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Abril Mayo Junio Julio
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vo
RENDIMIENTO SEGÚN FECHA DE SIEMBRA TRIGO
(FUCREA 1868 chacras: 2009-2012) Mazzilli et al, 2012
Cambian los cultivares
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0%
49%
61% 66%
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
2009 2010 2011 2012
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RENDIMIENTO SEGÚN FECHA DE SIEMBRA (Zona Centro) TRIGO
(FUCREA: Zafras 2009-2012) Mazzilli et al, 2012
% Chacras sembradas antes del 1/6
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Rendimiento alcanzable según suelo y localidad Ejemplo 2
Zona Unidad de Suelo Perfil (*) P(10)
RIESGO P(50)
P(90)
ALCANZABLES
Centro
San Jorge J18-01 2610 4921 5875
Paso Cohelo G14-18 4733 5476 6366
Itapebi M13-04 1023 3622 5632
Litoral oeste
Isla Mala M25-05 3836 5753 6741
Libertad L27-10 3433 5667 6726
Young O17-06 1623 5008 6000
Este-Noreste
Fraile Muerto E16-21 5074 5763 6347
Alferez F29-20 4738 5713 6347
J.P.Varela F23-01 4638 5693 6347
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0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
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(kg
ha-1
)
Profundidad del perfil (cm)
P(50) P(10) P(90)
Rendimiento alcanzable Profundidad de perfil
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Efecto de la fertilización en TRIGO Ejemplo 3
0
10
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30
40
50
60
70
80
90
100
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l máx
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(%
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Perfil de suelo
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Relación con rendimiento Materia Orgánica
0
20
40
60
80
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8
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l máx
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(%
)
Materia orgánica original (%)
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• Es posible calibrar y validar el modelo de simulación CropSyst para las condiciones locales de producción.
• Con el modelo validado es posible evaluar alternativas de manejo, en especial fecha de siembra y fertilización para escenarios climáticos en base al pronóstico ENSO.
• Fue posible evaluar la distribución de rendimientos y por tanto el riesgo asociado para la producción para combinaciones de clima y perfiles de suelo ubicados en las distintas zonas agrícolas
• Este tipo de trabajos permite estimar el riesgo de producción asociado a cada zona así como establecer hipótesis de para trabajos experimentales específicos en las distintas zonas.
• Es fundamental realizar un proceso de capacitación de técnicos e investigadores, de manera de generar una masa crítica de gente trabajando con el modelo a nivel local que permita potenciar los resultados de este proyecto.
Consideraciones finales
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GRACIAS