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

• Ing. Agr. Oswaldo Ernst.

• Ing. Agr. Gonzalo Ferreira

• Ing. Agr. (PhD) Armen Kermanian

Equipo del proyecto

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)

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.

• 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

• Siembra.

• Fertilización nitrogenada.

• Labranzas.

• Manejo de residuos (Retiro, quema, etc)

• Riego.

• Corte (pasturas)

Manejos simulados CROPSYST

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.

• 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

• Para cada estrato de suelo:

– Contenido hídrico

– Contenido de N (nitrato y amonio)

– Salinidad

• Salinidad de napa

• Residuos

• Concentración de CO2

Condiciones iniciales CROPSYST

• 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

Diagrama conceptual CROPSYST

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

Calibración – Validación (Rendimiento) CROPSYST

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 2000 4000 6000 8000 10000

Re

nd

imie

nto

Ob

serv

ado

(K

g/h

a)

Rendimiento Simulado (Kg/ha)

Calibración

Validación

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 2000 4000 6000 8000 10000

Re

nd

imie

nto

Ob

serv

ado

(K

g/h

a)

Rendimiento Simulado (Kg/ha)

Calibración

Validación

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 5000 10000 15000

Re

nd

imie

nto

Ob

serv

ado

(K

g/h

a)

Rendimiento Simulado (Kg/ha)

Calibración

Validación

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Re

nd

imie

nto

Ob

serv

ado

(K

g/h

a)

Rendimiento Simulado (Kg/ha)

Calibración

Validación

Cebada Trigo

Maíz Soja

Calibración – Validación (Biomasa TRIGO) CROPSYST

0

2000

4000

6000

8000

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%

• 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

Precipitaciones (Oct-Nov-Dic) CLIMA

Niña Neutro Niño0

150

300

450

600

750

Pre

cip

ita

cio

ne

s (

mm

)

Serie 1950-2008 - Mercedes

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

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

RENDIMIENTO SEGÚN ENSO (DIEA 2002-2013) TRIGO

3031 2810

3030

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Niña Neutro Niño

Re

nd

imie

nto

(K

g h

a-1)

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

RENDIMIENTO SEGÚN FECHA DE SIEMBRA (Simulación) TRIGO

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

5 Mayo 10 Junio 10 Julio

Re

nd

imie

nto

(K

g h

a-1)

Niña Neutro Niño

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

Re

nd

imie

nto

Re

lati

vo

RENDIMIENTO SEGÚN FECHA DE SIEMBRA TRIGO

(FUCREA 1868 chacras: 2009-2012) Mazzilli et al, 2012

Cambian los cultivares

0%

49%

61% 66%

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

2009 2010 2011 2012

Re

nd

imie

nto

Re

lati

vo

RENDIMIENTO SEGÚN FECHA DE SIEMBRA (Zona Centro) TRIGO

(FUCREA: Zafras 2009-2012) Mazzilli et al, 2012

% Chacras sembradas antes del 1/6

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

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Re

nd

imie

nto

(kg

ha-1

)

Profundidad del perfil (cm)

P(50) P(10) P(90)

Rendimiento alcanzable Profundidad de perfil

Efecto de la fertilización en TRIGO Ejemplo 3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Re

nd

imie

nto

re

lati

vo a

l máx

imo

sin

d

efic

ien

cias

de

nit

róge

no

(%

)

Perfil de suelo

Relación con rendimiento Materia Orgánica

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Re

nd

imie

nto

re

lati

vo a

l máx

imo

sin

d

efic

ien

cias

de

nit

róge

no

(%

)

Materia orgánica original (%)

• 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

GRACIAS