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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2021.tde-13092021-085434
Document
Author
Full name
Lucas Fillietaz Balcão
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2021
Supervisor
Committee
Santos, Patricia Menezes (President)
Andreucci, Mariana Pares
Sentelhas, Paulo Cesar
Title in English
APSIM - Tropical Pasture parameterization for biomass production, light and water competition in a silvopastoral system with B. brizantha cv. Piatã and E. urograndis
Keywords in English
Agroforestry system
Livestock-forest integration
Process modelling
Abstract in English
The SSP are characterised by associating trees with herbaceous forages in the same area with the presence of animals. In general, the prognosis about productivity is correlated with meteorological variables, such as air temperature and precipitation. To estimate the productive capacity of agricultural systems, mathematical modelling can be used. The present work aims to parameterise the APSIM model (Agricultural Production Systems sIMulator) to estimate the production of forage biomass in a SSP, as well as the competition for light and water. In the first stage, a field experiment was carried out in a silvopastoral system, where microclimate data were collected, of forage production and soil moisture. The experimental design was completely randomised with repeated measures over time. Forage production was analysed in relation to microclimate variables. A multiple factor analysis (AFM) was performed to verify which micro- meteorological variables have a greater participation in the variability of the results. Based on this information, the APSIM model was parameterized in relation to the growth of forage plants. To evaluate the efficiency of the model, multiple linear regression analyses and coefficient of determination (R2), Nash-Sutclif Efficience (NSE), mean error (EM) and mean absolute error (EAM) were used. The APSIM-Slurp model simulated well the light interception (R2 = 0.64 NSE = 0.60). APSIM-Tropical Pasture model showed a good performance to simulate pasture biomass (R2 = 0.90 NSE = 0.72), leaf (R2 = 0.82 NSE = 0.44), stem (R2 = 0.82 NSE = 0.75) and an acceptable performance for pasture leaf area index (R2 = 0.76 NSE = 0.58).
Title in Portuguese
APSIM - Tropical Pasture, parametrização para produção de biomassa, competição por água e luz em um sistema silvipastoril com B. brizantha cv. Piatã e E. urograndis
Keywords in Portuguese
Integração pecuária-floresta
Modelagem de processos
Sistema agroflorestal
Abstract in Portuguese
Os SSP se caracterizam por associar árvores com forrageiras herbáceas numa mesma área com a presença de animais. Em geral, o prognóstico sobre a produtividade possui correlação com variáveis meteorológicas, como temperatura do ar e precipitação. Para estimar a capacidade produtiva dos sistemas agrícolas, pode ser utilizada a modelagem matemática. O presente trabalho teve como objetivo parametrizar o modelo APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator) para estimar a produção de biomassa forrageira em SSP, bem como a competição por luz e água. Na primeira etapa foi realizado um experimento à campo em um sistema silvipastoril, onde foram coletados dados microclimáticos, produção de forragem e umidade do solo. O desenho experimental foi completamente casualizado com medidas repetidas no tempo. As variáveis relacionadas à produção de forragem foram tratadas como respostas às variáveis microclimáticas. Uma análise de fatores múltiplos (AFM) foi realizada para verificar quais variáveis micrometeorológicas tem maior participação na variabilidade dos resultados. Com base nessas informações foi realizada a parametrização do modelo APSIM - Tropical Pasture com relação ao crescimento das plantas forrageiras. Para avaliar a eficiência do modelo foram utilizadas análises de regressão linear múltipla e coeficiente de determinação (R2), Nash-Sutclif Efficience (NSE), erro médio (EM) e erro médio absoluto (EMA). Após a calibração do modelo as simulações se mostraram satisfatórias, indicando que o modelo teve boa performance em simular o crescimento da pastagem e seus componentes morfológicos sob sistema silvipastoril. O modelo APSIM-Slurp simulou bem a interceptação de luz (R2 = 0,64 NSE = 0,60). O modelo APSIM-Tropical Pasture apresentou um bom desempenho para simular a biomassa da pastagem (R2 = 0,90 NSE = 0,72), folha (R2 = 0,82 NSE = 0,44), colmo (R2 = 0,82 NSE = 0,75) e um desempenho aceitável para índice de área foliar da pastagem (R2 = 0,76 NSE = 0,58).
 
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Publishing Date
2021-09-14
 
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