Parameterization of crop simulation model “Ceres‐Maize” in Nitra‐Dolna Malanta

Abstract

Nowadays more than ever production of food depends on reasonable usage of sources. Processes like climate change, climate variability, carbon retention, long‐time food safety are becoming more and more important. Determining of reasonable crop strategy can have a significant social and economic effect. Computer‐simulative models of systems soil/plant/atmosphere can help in processes like crop growth or development. Crop simulation model CERES‐Maize program part of DSSAT v.4 was used to simulate potential maize grain yield. Field trials of Slovak Agricultural University in Nitra-Dolna Malanta were used for parameterization of the model. Model inputs included TMIN‐minimal daily temperature, TMAX‐maximal daily temperature, SRAD‐sun radiation and RAIN‐daily sum of precipitation called as ‘minimum data set’ were built into weatherman program shell. These weather data are basic for the model running. Other important input data included the soil data and agrotechnological data. Outputs of the model show that measured and simulated maize grain yields have a very close relationship. Mean relative difference from all these years reached 7,76 %. Simulated grain yields are a little bit higher in all years as compared with field trial yields. This fact can be explained by the influence of a harmful disease and insects. Successful parameterization is a good base for climate change impact studies.

Pasėlių modeliavimo modelio CERES-Maize parametrizavimas Nitra Dolná Malantoje

Santrauka. Pastaruoju metu labiau nei bet kada maisto gamyba turi būti pagrįsta tinkamu išteklių panaudojimu. Vis svarbesni tampa tokie procesai, kaip klimato šiltėjimas, jo nepastovumas, anglies kaupimasis ir saugus maisto produktų laikymas ilgą laiką. Nustačius pagrįstą pasėlių auginimo strategiją, galima pasiekti žymų socialinį ir ekonominį efektą. Kompiuteriniai sistemos dirvožemis–augalas–atmosfera modeliai gali padėti auginant pasėlius ar plečiant jų plotus. Potencialiam kukurūzų grūdų derliui modeliuoti buvo taikytas pasėlių modelis CERES-Maize, kuris yra dalis DSSAT. Slovakijos žemės ūkio universiteto Nitra Dolna Malantoje lauko sąlygomis atliktų tyrimų duomenys buvo naudoti modeliui parametrizuoti. Modelio įvesties duomenis sudarė TMIN – minimali dienos temperatūra, TMAX – maksimali dienos temperatūra, SRAD – saulės radiacija ir RAIN – suminiai dienos krituliai. Tai vadinamasis minimalus duomenų rinkinys, kurio reikia meteorologinėms sąlygoms aprašyti, jis yra būtinas sėkmingam modeliavimui. Kiti svarbūs įvesties duomenys – dirvožemio ir agro- -technologiniai duomenys. Modelio rezultatai parodė, kad apskaičiuotasis ir sumodeliuotasis kukurūzų grūdų derliai yra glaudžiai susiję. Vidutinis santykinis nuokrypis per visus šiuos metus siekė 7,76 %. Sumodeliuotas grūdų derlius visais metais buvo šiek tiek didesnis, palyginti su lauko eksperimentų duomenimis. Tokius rezultatus galima paaiškinti pavojingų ligų ir vabzdžių antpuoliu. Sėkmingas modelio parametrizavimas gali tapti puikiu pagrindu studijuojant klimato kaitos poveikį.

Reikšminiai žodžiai: pasėlių modeliavimas, DSSAT 4, CERES-Maize, parametrizavimas, oro sąlygos, dirvožemis, žemės ūkio technologijos.

Параметризация модели CERES-Maize для моделирования урожая зерна в Нитре-Долна (Маланта)

Резюме. В последнее время больше чем когда-либo производство пищевых продуктов должно быть основано на правильном использовании природных ресурсов. Все более важными становятся такие процессы, как потепление и неустойчивость климата, скопление углерода и безопасность пищевых продуктов. Определив обоснованную стратегию для производства зерна, можно достичь значительного социального и экономического эффекта. Компьютерные модели системы почва/растение/атмосфера могут способствовать выращиванию посевов и рaсширению их площадей. Для моделирования потенциального урожая кукурузы была применена модель “CERES-Maize” , являющаяся 4-й частью DSSAT. Для параметризации модели были использованы данные, полученные во время эксперимента, проводившегося в полевых условиях в Словацком аграрном университете в городе Нитрe (Долна Маланта). Исходными данными модели были TMIN – минимальная температура дня, TMAX – максимальная температура дня, SRAD – солнечная радиация, RAIN – суммарные осадки дня. Это так называемый набор минимальных данных, необходимых для описания метеорологических условий и успешного моделирования. Другими важными исходными данными являлись аграрно-технологические свойства и данные почвы. Результаты показали, что измеренный и смоделированный урожаи зерна аналогичны. Среднее относительное отклонение за все время составило 7,76 %. Смоделированный урожай был несколько больше пo сравнению с данными эксперимента. Это можно объяснить возможностями опасных болезней растений и вредом, наносимым насекомыми. Успешная параметризация модели может стать основой для исследования влияния потепления климата.

Ключевые слова: моделирование урожая зерна, DSSAT 4, CERES-Maize, параметризация, погода, почва, аграрные технологии.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : crop modeling, DSSAT 4, CERES-Maize, parametrization, weather, soil, agrotechnology