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Tese

Functional, structural and agrohydrological sugarcane crop modelling: towards a simulation platform for Brazilian farming systems (2018)

  • Authors:
  • Autor USP: VIANNA, MURILO DOS SANTOS - ESALQ
  • Unidade: ESALQ
  • Sigla do Departamento: LEB
  • Subjects: CANA-DE-AÇÚCAR; SISTEMAS DE CULTIVO
  • Keywords: Modelagem de culturas; Modelo de cultura baseado em processos; Modelo funcional estrutura de plantas
  • Language: Inglês
  • Abstract: A cultura da cana-de-açúcar é a principal fonte de açúcar e a segunda maior fonte de biocombustíveis do mundo. O Brasil é o maior produtor mundial desde a década de 80 e atualmente representa metade da produção mundial, enquanto que ao mesmo tempo o etanol e a biomassa correspondem a mais de 15% da fonte de energia do país. Contudo, a produtividade comercial da cana-de-açúcar brasileira atingiu um limiar de cerca de 75 t ha-1 e para atender à crescente demanda de açúcar e etanol, a cultura expandiu-se fortemente para a região centro-oeste, onde a irrigação é obrigatória para manter os níveis de produção e diminuir riscos de quebra de safra. Para dar suporte a tomada de decisão e avanço científico sobre onde e como a cultura deve se expandir e/ou aumentar a produtividade, é necessária uma visão heurística do sistema agrícola brasileiro que pode ser traduzida matematicamente para um modelo de cultura. Desta forma, os efeitos do manejo e tipo de solo, variabilidade climática e fatores econômicos na produtividade de culturas agrícolas podem ser avaliados quantitativamente por meio de modelos de culturas baseados em processos (MBP). No entanto, em contraste a outras culturas, a cana-de-açúcar possui apenas dois MBPs disponíveis para usuários finais (DSSAT-CANEGRO e APSIM-Sugar) que requerem calibração e parametrização para melhor representar o sistema agrícola de cana-de-açúcar do Brasil. Portanto, este estudo teve como objetivo desenvolver, calibrar e avaliar diferentesabordagens de modelagem de culturas voltadas a produção de cana-de-açúcar no Brasil, para servir como ferramenta de tomada de decisão para o setor público e privado, auxilio no manejo da água e avaliação dos impactos nas mudanças climáticas. Portanto, uma nova versão do modelo baseado em processo de cana-de-açúcar (SAMUCA) foi desenvolvida para operar a nível de fitômeros, incluindo os efeitos no crescimento e desenvolvimento da cana com base na cobertura da palha no solo, competição por luz no processo de perfilhamento e acúmulo de sacarose com base nas relações fonte-dreno. O modelo foi incorporado em uma plataforma modular dedicada a simular o sistema solo-planta-atmosfera e manejo do sistema agrícola. Além disso, a versão anterior do SAMUCA também foi reestruturada e acoplada à plataforma agro-hidrológica SWAP ("Soil, Water, Atmosphere and Plant") com objetivo de aprimorar as simulações de balanço hídrico no solo e efeito no crescimento da cana-de-açúcar. Por fim, um Modelo Funcional-Estrutural de Plantas (MFEP) para a cana-de-açúcar foi desenvolvido integrando os principais componentes da cultura a nível de órgãos (fitômeros) com base em uma abordagem de fonte-dreno e um modelo robusto de radiação que foram introduzidos em uma plataforma de modelagem tridimensional (GroIMP). As três abordagens foram avaliadas e seu desempenho foi determinado com base em condições experimentais para diferentes regiões brasileiras. O desempenho da nova versão do modelo SAMUCA emexperimento de longo prazo e em diferentes condições brasileiras foi satisfatório e os índices de concordância foram próximos de outros modelos de cana-de-açúcar amplamente utilizados (CANEGRO e APSIM-Sugar). Além disso, a plataforma de simulação de culturas modulada pode ser usada para hospedar mais modelos de culturas e integrar novas características do sistema de cultivo brasileiro. O acoplamento do modelo SWAP-SAMUCA foi realizado e apesar não apresentar melhorias expressivas no desempenho do modelo em simular os componentes da cultura (com erro médio quadrático [RMSE] 6% menor), a habilidade do modelo SWAP-SAMUCA em simular o teor de água no solo mostrou-se consideravelmente superior em comparação ao modelo original (RMSE 32% menor). O MFEP para cana-de-açúcar foi capaz de simular o desenvolvimento do dossel, o processo de perfilhamento e o acúmulo de sacarose ao nível de órgãos e planta de forma satisfatória. Além de sua capacidade em simular com precisão a interceptação da radiação por cada estrutura do dossel, podendo auxiliar na compreensão do processo de competição intraespecífica entre perfilhos, a estrutura do MFEP da cana-de-açúcar também pode ser usada no apoio à pesquisa focando os mecanismos de acúmulo de sacarose e translocação de açúcares bem como em estudos de consórcio em cana-de-açúcar, como têm sido realizado com sucesso para outras culturas nos últimos anos
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 06.04.2018
    • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      VIANNA, Murilo dos Santos. Functional, structural and agrohydrological sugarcane crop modelling: towards a simulation platform for Brazilian farming systems. 2018. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2018. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11152/tde-01082018-150704/. Acesso em: 20 maio 2024.

    • APA

      Vianna, M. dos S. (2018). Functional, structural and agrohydrological sugarcane crop modelling: towards a simulation platform for Brazilian farming systems (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Piracicaba. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11152/tde-01082018-150704/

    • NLM

      Vianna M dos S. Functional, structural and agrohydrological sugarcane crop modelling: towards a simulation platform for Brazilian farming systems [Internet]. 2018 ;[citado 2024 maio 20 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11152/tde-01082018-150704/

    • Vancouver

      Vianna M dos S. Functional, structural and agrohydrological sugarcane crop modelling: towards a simulation platform for Brazilian farming systems [Internet]. 2018 ;[citado 2024 maio 20 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11152/tde-01082018-150704/

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