[Εξώφυλλο]

Συμβολή στην μελέτη της ανάπτυξης και συγκομιδής σιτηρών στην Ελλάδα με αγρομετεωρολογικά μοντέλα

Κωνσταντίνος Ι. Συμεωνίδης

Περίληψη


Η παρούσα διατριβή ειδίκευσης σκοπό έχει την κατανόηση της επίδρασης του κλίματος στην καλλιέργεια των δημητριακών ώστε να βοηθήσει στην ανάπτυξη αξιόπιστων διαχειριστικών συστημάτων που θα επιτρέψουν την πρόβλεψη της στρεμματικής απόδοσης και τη βελτίωση της ποιότητας της παραγωγής. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκε η επίδραση εδαφοκλιματικών παραμέτρων στη συμπεριφορά και την παραγωγικότητα τριών ποικιλιών σκληρού σίτου Triricum turgidum (Simeto, Mexicali, Σιφνος). Τα πειράματα που χρησιμοποιήθηκαν έλαβαν χώρα την περίοδο 2003-2010 στο αγρόκτημα του Ινστιτούτου Σιτηρών στη Θέρμη Θεσσαλονίκης. Οι παρατηρήσεις που ελήφθησαν για κάθε καλλιεργητική περίοδο, αφορούσαν την ημερομηνία εμφάνισης του αρτίβλαστου, την ημερομηνία ξεσταχυάσματος και την παραγωγή σπόρου. Επιπλέον, για την τελευταία καλλιεργητική περίοδο (2009-2010) ελήφθησαν η ημερομηνία άνθησης και φυσιολογικής ωρίμανσης καθώς και το βάρος χιλίων κόκκων. Βάσει των δεδομένων αγρού διερευνήθηκε ο βαθμός στον οποίο το μοντέλο CERES-Wheat μπορεί να προβλέψει τις σχέσεις καλλιέργειας και εδαφοκλιματικών συνθηκών. Η ρίζα του μέσου τετραγωνικού σφάλματος (RMSE) για την ημερομηνία ξεσταχυάσματος κυμάνθηκε μεταξύ 1,13 d και 1,88 d και 0,52 d και 1,27 d για τη βαθμονόμηση και αξιολόγηση του μοντέλου, αντίστοιχα. Το RMSE για την τελική
παραγωγή σπόρου ήταν, κατά μέσο όρο, 210 kg/ha για τη βαθμονόμηση και αξιολόγηση του μοντέλου. Επίσης, το μοντέλο προσέγγισε σωστά την πραγματικότητα, όσον αφορά την επίδραση των παραγόντων (κλίμα, ιδιότητες εδάφους, ημερομηνία σποράς και ποικιλίας) στη μεταβλητότητα της παραγωγής. Η μελέτη αυτή έδειξε ότι το CERES-Wheat έχει τις δυνατότητες να προσομοιώσει ικανοποιητικά την επίδραση εδαφοκλιματικών παραγόντων στην απόδοση και πρωιμότητα του σκληρού σίτου στη Βόρεια Ελλάδα.
Λέξεις Κλειδιά: Ceres-wheat, σκληρός σίτος, βαθμονόμηση/αξιολόγηση αγρομετεωρολογικού μοντέλου

This study aims to understand the effect of climate on cereal cultivation to help develop reliable management systems that could allow yield prediction and quality improvement. For this purpose, the impacts of soil and climatic factors on the phenological development and productivity of three varieties of durum wheat, Triricum turgidum (Simeto, Mexicali, Sifnos), were studied. The experiments were conducted in the period 2003-2010 at the Farm Grain Institute in Thermi, Thessaloniki. The observations obtained for each season, were the seedling emergence date, the end of ear growth date, and the seed production. Moreover, for the last growing season (2009-2010), the flowering and physiological maturity date as well as the weight per thousand grains was observed. Based on field data, the extent to which the CERES-Wheat model can predict the relationship between cultivation and soil and climatic conditions was also investigated. The root mean squared error (RMSE) for end of ear growth ranged from 1.13 d to 1.88 d for model calibration and from 0.52 to 1.27 d for model validation. The RMSE of final grain yield was, on average, 210 kg/ha for model calibration and validation. The model described well the data regarding the influence of factors (climate, soil properties, sowing date and variety) in the volatility of production. This study showed that CERES-Wheat has the capacity for simulating satisfactorily the impacts of soil and climate factors on durum wheat performance and earliness in Northern Greece.
Keywords: Ceres-wheat, Durum Wheat, Crop model calibration and validation


Πλήρες Κείμενο:

PDF

Αναφορές


Δαλιάνης Κ., (1983), «Χειμερινά Σιτηρά», Οργανισμός Εκδόσεως Διδακτικών Βιβλίων, Αθήνα.

Εθνική Στατιστική Υπηρεσία της Ελλάδος (Ε.Σ.Υ.Ε.), http://www.statistics,gr

Καραμάνος Α., (1992), «Τα σιτηρά των Εύκρατων Κλιμάτων», Ανωτάτη Γεωπονική Σχολή Αθηνών, Αθήνα.

Μαυρομμάτης Θ., Mearns, L.O., and Carbone , G.J, 2000. Αξιολόγηση του CROPGRO –Soybean μοντέλου και της ευαισθησίας του σε διαφορετικές μεθόδους εκτίμησης εδαφικών παραμέτρων στις ΝΑ Ηνωμένες Πολιτείες. Στα πρακτικά του 5ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Μετεωρολογίας – Κλιματολογίας – Φυσικής Της Ατμόσφαιρας, Θεσ/νίκη 2000, σελ. 453-460.

Μετζάκης Δ., (1998), «Ειδική Γεωργία Ι-Σιτηρά», Τμήμα Φυτικής Παραγωγής, Τ.Ε.Ι. Ηπείρου, Άρτα.

Παπακώστα Δ., (1997), «Σημειώσεις Ειδικής Γεωργίας Ι (Σιτηρά, Ψυχανθή, Χορτοδοτικά Φυτά», Τμήμα Γεωπονίας, Α.Π.Θ., Θεσσαλονίκη.

Σφήκας Α., (1995), «Ειδική Γεωργία Ι. Σιτηρά, Ψυχανθή και Χορτοδοτικά Φυτά», Α.Π.Θ., Εκδόσεις: Υπηρεσία Δημοσιευμάτων, Θεσσαλονίκη.

Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης & Τροφίμων, (2001), http://www.minagric.gr Υπουργείο Γεωργίας & Ινστιτούτο Σιτηρών, (1991), «Οι Ελληνικές ποικιλίες σιτηρών και η καλλιέργειά τους», Αθήνα.

Φασούλας, Α. και Σενλόγλου, Ν. (1966) Η προσαρμοστικότητα των φυτών μεγάλης καλλιέργειας στην Ελλάδα, Θεσσαλονίκη, σελ.: 118-120, 125-130.

Φολίνας, Ν. (1995) Φυτά Μεγάλης Καλλιέργειας, Αθήνα, σελ.: 135-137.

Agathos N. (1988). Fertilizing annual crops. Agricultural Technology, vol 38a.

Alexandrov, V.A., Hoogenboom, G., 2001. The impact of climate variability and change on crop yield in Bulgaria. Agric. Forest Meteorol. 104, 315–327.

Anonymous, 1992a. World Grain Statistics 1992. International Wheat Council London.

Bozzini A. 1988. Origin, distribution, and production of durum wheat in the world. In Fabriani G and Lintas C (ed). Durum: Chemistry and Technology. AACC, Minnesota, USA. pp 1-16.

Carbone, C.J., Mearns, L.O., Mavromatis, T., Sadler, E.J., and stooksbury, D., 2003. Evaluating CROPGRO-Soybean performance for use in climate impact studies. Agronomy Journal, 95, 537 – 544.

Ciambelli A., Vicari A., Vicari M. (1989). Grano duro in semina diretta nell’entroterra siciliano. Inf. Agr., 37. 33-36.

Fetcher, J., Allison, B.E., Sivakumar, M.V.K., van der Ploeg, R.R., Bley, J., 1991. An evaluation of the SWATRER and CERES-Millet models for southwest Niger. In: Sivakumar, M.V.K., Wallace, J.S., Renard, C., Giroux, C. (Eds.), Soil Water Balance in the Sudano-Sahhellian Zone. International Association of Hydrological Sciences, Wallingford, UK, pp. 505–513.

Gabrielle B, Denoroy P, Gosse G, Justes E, Andersen MN (1998). Development and evaluation of a CERES-type model for winter oilseed rape. Field Crops Res. 57: 95-111.

Gabrielle B, Roche R, Angas P, Cantero-Martinez C, Cosentino L, Mantineo M, Langensiepen M, Hénault C, Laville P, Nicoullaud B, Gosse G (2002). A priori parameterisation of the CERES soil-crop models and tests against several European data sets. Agronomie. 22 : 119-132.

Gao, W., Mavromatis, T., and Mearns, L.O., 1998. Validation and soil sensitivity tests with CERES – Wheat and Rice in the Southeastern United States. In the proceedings of the international Symposium on Modeling for Crop – Climate – Soil –Pest System and its applications on Sustainable Crop Production, 22-26 June 1998, Nanjing, China, 220- 227pp.

Hinkle, D., W. Wiersma, and S. Jurs. 1994. Applied statistics for the behavioral sciences (3rd ed.). Houghton Mifflin Company, Boston.

Hoogenboom, G., Wilkens, P.W., Thornton, P.K., Jones, J.W., Hunt, L.A., Imamura, D.T., 1999. Decision support system for agrotechnology transfer v3.5. In:

Hoogenboom, G., Wilkens, P.W., Tsuji, G.Y. (Eds.), DSSAT version 3, vol. 4 (ISBN 1-886684-04-9). University of Hawaii, Honolulu, HI, pp. 1/36.

Hunkár M (1994). Validation of crop simulation model CERES-Maize. Quarterly J. Hungarian Meteorology Series 98: 37-46.

Hume, C.J. and Callander, B.A. 1990. Agro meteorology and model building. Outlook on Agriculture. 22: 243-350.

Iglesias A, Rosenzweig C, Pereira D (2000). Agricultural impacts of climate change in Spain: developing tools for a spatial analysis. Global Environ. Change 10: 69-80.

Irmak, A., Jones, J.W., Mavromatis, T., Welch S.M., Boote, K.J. and Wilkerson, G.G., 2000. Evaluating methods for simulating soybean cultivar responses using cross Validation, Agronomy Journal, 92, 1140-1149

Jones, J.W., Tsuji, G.Y., Hoogenboom, G., Hunt, L.A., Thornton, P.K., Wilkens, P.W., Imamura, D.T., Bowen, W.T., Singh, U., 1998. Decision support system for agrotechnology transfer; DSSAT v3. In: Tsuji, G.Y., Hoogenboom, G., Thornton, P.K. (Eds.), Understanding Options for Agricultural Production. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, the Netherlands, pp. 157/177.

Jones, J.W., Hunt, L.A., Hoogenboom, G., Godwin, D.C., Singh, U., Tsuji, G.Y., Pickering, N.B., Thornton, P.K., Bowen, W.T., Boote, K.J., Ritchie, J.T., 1994. Input and output files. In: Tsuji, G.Y., Uehara, G., Balas, S. (Eds.), Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) Version 3, vol. 2. University of Hawaii, Honolulu, HI, pp. 1/94.

Jones, C.A., Kiniry, J.R., 1986. CERES-Maize: A Simulation Model of Maize Growth and Development. Texas A&M University Press, College Station, Texas.

Jones, C.A., Dyke, P.T., Williams, J.R., Kiniry, J.R., Benson, V.W., Griggs, R.H., 1991. EPIC: an operational model for evaluation of agricultural sustainability. Agricultural Systems 37, 341/350.

Jones J.W. Ritchie, J.T., 1991. Crop growth models In: Hoffman, G.J, Howell, T.A., Solomon, K.H. (Eds.), Management of Farm Irrigation Systems, American Society for Agricultural Engineering, pp. 63/89.

Kounduras D., Gagianas A., Fotiadis N. (1987). The effect o water and nitrogen on yield and quality of common wheat. Agricultural Research, 11 363-378.

Landau S, Mitchell RAC, Barnett V, Colls JJ, Craigon J, Moore KL, Payne RW (1998).Testing winter wheat simulation models’ predictions against observed UK grain yields. Agric. For. Meteorol. 89: 85-99.

Mavromatis, T., Boote, K.J., Jones J.W., Irmak, A., Shinde, D. and Hoogenboom, G., 2000. Developing genetic coefficients for crop simulation models with data from crop performance trials, Crop Science, 41,40-51.

Mavromatis, T., Boote, K.J., Jones, J.W., Wilkerson , G.G. and Hoogenboom, G., 2001. Repeatability of model genetic coefficient derived from soybean performance trials across different states, crop Science, 42, 76-89.

Mavromatis, T and Jones, P.D., 1998. Comparison of climate change scenario construction methodologies for impact assessment studies. Agricultural and Forest meteorology , 91,51-67.

Mavromatis, T and Jones, P.D., 1999. Evaluation of HADCM 2 and direct use of daily GCM data in impact assessment studies. Climatic Change 41, 583-614.

Mavromatis T. and Stathis, D.,2010. Response of the water balance in Greece to temperature and precipitation trends. Theoretical and Applied Climatology DOI 10.1007/soo704-010-032o-9.

Mavromatis T., 2011. Changes in exceptional hydrological and meteorological weekly event frequencies in Greece. Climatic Change DOI 10.1007/s10584-011-0095-8

Mavromatis, T., and Jones, P.D., 1998. Evaluation of CERES-Wheat in central France during 1976 to 1992. In: course on Climate Change Impact on Agriculture and Forestry (eds D. Peter, G. Maracchi and A. Chazi) Proceedings of the European School of Climatology and Natural Hazards 16-23 March 1996, Volterra, Italy, 419-434pp.

Mearns , L.O., Mavromatis , T., Tsvetsinskaya, E., Hays, C. and Easterling, W, 1999. Comparative Responses of EPIC and CERES Crop Models to High and Low Resolution Climate Change Scenarios. Journal of Geophysical Research , 104 (D6),6623 -6646.

Murthy, V.R.K. 2002. Basic principles of Agricultural Meteorology. Book syndicate publishers, Koti, Hyderabad, India.

Murthy, V.R.K. 2003. Crop Growth Modeling and its Applications in Agricultural Meteorology. Satellite Remote Sensing and GIS Applications in Agricultural Meteorology pp. 235-261

Natalini S., Porfiri O. (1988). Andamento climatico e ciclo del frumento dullo nelle Marche. Inf. Agr, 40. 49-50.

Norman J.M. 1979. Modeling the complete crop canopy. In Barfield, B.J. and Gerber, J.F. (Eds.), Modification of the Aerial Environment of Plants. St. Josephs, MI: American Society of Agricultural Engineers.

Penning de Vries, F.W.T., Jansen, D.M., Berge, H.F.M., and Bakenta, A. 1989. Simulation of crop Physiological Processes of Growth in Several Annual Crops. Simulation Monograph. Wageningen, Netherlands: PUDOC Scientific Publishers.

Poehlman, J.M., 1987. Breeding field crops. Van Nostrand Reinhold. New York Ruiz-Nogueira B, Boote KJ, Sau F (2001). Calibration and use of CROPGRO- soybean model for improving soybean management under rainfed conditions in Galicia, Northwest Spain. Agric. Syst. 68: 151-173.

R. E. Shannon, “Introduction to the Art and Science of Simulation”, Proceedings of the 1998 Winter Simulation Conference.

Saarikko RA (2000). Applying a site based crop model to estimate regional yields under current and changed climates. Ecol. Modell. 131: 191-206.

Semenov MA, Wolf J, Evans LG, Eckersten H, Iglesias A (1996). Comparison of wheat simulation models under climate change. II. Application of climate change scenarios. Clim. Res. 7: 271-281.

Singh, U., Wilkens, P.W., Chude, V., Oikeh, S., 1999. Predicting the effect of nitrogen deficiency on crop growth duration and yield. In: Proceedings of the Fourth International Conference on Precision Agriculture, ASA-CSSA-SSSA, Madison, Wisconsin, USA, pp. 1379–1393.

Thornton, P.K., W.T. Bowen, A.C. Ravelo, P.W. Wilkens, G. Farmer, J. Brock and J.E. Brink. 1997. Estimating millet production for famine early warning: an application of crop simulation modelling using satellite and ground-based data in Burkina Faso. Agricultural and Forest Meteorology 83: 95-112.

Tsuji, G.Y., Uehara, G., Balas, S. (Eds.), Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) Version 3. University of Hawaii, Honolulu, Hawaii 1994.

Tsvetsinskaya, E.A., Mearns, L.O., Mavromatis, T., Gao, W., McDaniel, L.R., and Downton, M.W., 2003. The effect of spatial scale of climate change scenarios on simulated maize, winter wheat, and rice production in the southeastern United States. Climatic Change, 60, 37-72.

Vavilov, N.I. 1992. Origin and geography of cultivated plants. Cambridge Univ. Press, Cambridge, UK.

Welch, S.M., Wilkerson, G.G., Whiting, K., Sun, N., Vagts, T., Buol, G., and Mavromatis, T., 2002. Estimating model genetic coefficients from private- sector veriety performance trial data. Transactions of the ASAE, 45(4), 1163 - 1175.

Whisler, F.D., Acock, B., Baker, D.N., Fye, R.F., Hodges, H.F., Lambert, J.R., Lemmain, H.E., Mckinion, J.M., and Ready, V.R. 1986. Crop simulation models in agronomic systems. Advances in Agronomy. 40: 141-208.

Zalud Z, Stralkova R, Pokorny E, Podesvova J (2001). Estimation of winter wheat nitrogen stress using the CERES crop model. Rostl. Vyroba. 47: 253-259.


Εισερχόμενη Αναφορά

  • Δεν υπάρχουν προς το παρόν εισερχόμενες αναφορές.