Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Crop models are important tools to improve the management and yield of agricultural systems. These improvements are helpful to meet the growing food and fuel demand without increase the crop areas. The conventional approach for calibrating/validating a crop model considers few to many experiments. However, few experiments could lead to higher uncertainties and a large number of experiments is too expensive. Traditionally, the classical procedure use to share an experimental dataset one part to calibrate and the other to validate the model. However, if only few experiments are available, split it could increase the uncertainties on simulation performance. On the other hand, to calibrate/validate the model using several experiments is too expensive and time consuming. Methods that can optimize these procedures, decreasing the processing time and costs, with a reliable performance are always welcome. The first chapter of this study was conducted to evaluate and compare a statistically robust method with the classical calibration/validation procedure. These two procedure, were applied to estimate the genetic coefficients of the CROPGRO-soybean model, using multiple experiments. The cross-validation leave-one-out method, was applied to 21 experiments, using the NA 5909 RG variety, across a southern state of Brazil. The cross-validation reduced the classical calibration/validation procedure average RMSE from 2.6, 4.6, 4.8, 7.3, 10.2, 677 and 551 to 1.1, 4.1, 4.1, 6.2, 6.3, 347 and 447 for emergence, R1, R3, R5, R7 (days), grains.m-2 and kg.ha-1, respectively. There was stability in the estimated ecotype and genetic coefficient among the 21 experiments. Considering the wide range of environment conditions, the CROPGRO-soybean model provided robust predictions of phenology, biomass and grain yield. Finally, to improve the calibration/validation procedure performance, the cross-validation method should be used whenever possible. For the second chapter of this study, the main objectives were to evaluate the calibration/validation uncertainties using different numbers of experiments and to find out the minimum number of experiments required for a reliable CROPGRO-Soybean simulation. This study also used 21 field experiments (BMX Potencia RR variety) sown in eight different locations of Southern Brazil between 2010 and 2014. The experiments were grouped in four classes (Individual sowings, season/year per location, experimental sites, and all data together). As the grouping level increase, the developmental stages RRMSE (%), decreased from 22.2% to 7.8% from individual sowings to all data together, respectively. The use of only one individual sowings experiment could lead to a RRMSE of 28.4, 48, and 36% for R1, LAI and yield, respectively. However, the largest decrease occurred from the individual sowings to the season/year per location. Then, is recommended, use at least the season/year per location (early, recommended and late sowing dates) class. It will allow understand the behavior of the variety, avoiding the high costs of several experiments and keeping a reliable performance of the model. / Modelos agrícolas são ferramentas importantes para aprimorar técnicas de manejo e consequentemente a eficiência dos sistemas agrícolas. Esse acréscimo na eficiência são úteis para atender a crescente demanda de alimentos e combustíveis, sem avançar a fronteira agrícola. A calibração e validação de um modelo agrícola, historicamente considerou conjuntos de dados que variam de poucos á muitos experimentos. Poucos experimentos podem aumentar as incertezas e muitos experimentos tem alto custo financeiro e demanda de tempo. Pelo método de partição em dois grupos, o conjunto de experimentos é dividido em duas partes, uma para calibrar e a outra validar o modelo. Se apenas um conjunto pequeno de experimentos está disponível, dividi-los pode prejudicar o desempenho do modelo. Assim, métodos que otimizem esses processos, diminuindo o tempo e o custo de experimentos necessários para a calibração e validação, são sempre bem vindos. O objetivo do primeiro capítulo desta tese, foi comparar o método tradicionalmente utilizado na calibração e validação de modelos com um método mais robusto (cross-validation). Ambos os métodos foram aplicados para estimar os coeficientes genéticos na calibração e validação do modelo CROPGRO-soybean, utilizando múltiplos experimentos. Um conjunto com os 3 experimentos mais detalhados foram utilizados para calibração utilizando o método de partição em dois grupos. Já o método cross-validation, foi aplicado utilizando 21 experimentos. A cultivar NA5909 RG foi selecionada por ser uma das mais cultivadas no sul do Brasil nos últimos 5 anos, conduzida em experimentos distribuídos em oitos locais do Estado do Rio Grande do Sul durante as safras de 2010/2011 ate 2013/2014. O método cross-validation reduziu os RMSEs encontrados no método tradicionalmente utilizado de 2.6, 4.6, 4.8, 7.3, 10.2, 677 e 551 para 1.1, 4.1, 4.1, 6.2, 6.3, 347 e 447 para emergência, R1, R3, R5, R7 (em dias), grãos.m-2 e kg.ha-1, respectivamente. Foi observado estabilidade na maioria das estimativas de coeficientes genéticos, o que sugere a possibilidade de utilizar um menor número de experimentos no processo. Considerando a ampla faixa de condições ambientais, o modelo apresentou desempenho satisfatório na previsão fenológica, de biomassa e produtividade. Para otimizar os processos de calibração e validação, indica-se que o método cross-validation seja utilizado sempre que possível. No segundo capítulo, o principal objetivo foi avaliar o desempenho do uso de diferentes números de experimentos, e estimar o número mínimo necessário para garantir desempenho satisfatório do modelo CROPGRO-soybean. Esse estudo também utilizou 21 experimentos, com a cultivar BMX Potência RR. Os experimentos foram organizados em quatro grupos: Grupo 1 (semeaduras individuais), grupo 2 (ano agrícola por local), grupo 3 (local experimental) e grupo 4 (todos os experimentos juntos). Conforme o número de experimentos aumentou, a variabilidade dos coeficientes e os erros relativos (RRMSE) diminuíram. O primeiro grupo apresentou os maiores erros relativos, com até 28.4, 48 e 36% de erros nas simulações de R1, IAF e produtividade, respectivamente. O maior decréscimo nos erros relativos, ocorreu quando avançamos do grupo 1 para o grupo 2. Em alguns casos os erros foram reduzidos em mais que duas vezes. Assim, considerando o elevado custo financeiro e a demanda de tempo que os grupos 3 e 4 apresentam, recomenda-se a escolha de pelo menos o grupo 2, com 3 experimentos no mesmo ano agrícola. Essa estratégia vai permitir um melhor entendimento sobre o desempenho da cultivar, além de calibrar e validar o modelo CROPGRO-soybean, evitando os altos custos de vários experimentos, garantindo o desempenho satisfatório do modelo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The SimulArroz is an ecophysiological dynamic processes-based model for simulating the growth, development and grain yield of rice. In order to have scientific credibility, a simulation model has to be tested and exposed to different cropping conditions. Although this model is in use, constant studies and improvements have to be pursued so that new versions are released and able to accurately describe the complex interactions of factors that influence the growth, development and grain yield of rice. The objectives of this thesis were (i) to develop a generalized response function to atmospheric CO2 concentration [f(CO2)] for radiation use efficiency (EUR) in rice and (ii) to evaluate the performance of the SimulArroz model for simulating biomass of rice crop in the central region of Rio Grande do Sul State and grain yield in different rice production regions of the Rio Grande do Sul State with the original model and if the incorporation of a Radiation Use Efficiency (RUE) response function that varies with crop development. Independent data on RUE and grain yield from the literature were used to develop a RUE response function to CO2 and to test the ability of the model to predict grain yield. To test the biomass production with model, a field experiment was conducted in Santa Maria, RS, during the 2011/2012 and 2012/2013 growing seasons, with four cultivars IRGA 421 (very early cycle), BRS Querencia (early cycle) , IRGA 424 (mid cycle) and SCSBRS Tio Taka (long cycle) and three sowing dates in the first year (October, 17th, November, 18th, and December, 19th of 2011) and one sowing date in the second year (October 19th, 2012). The SimulArroz model is efficient in simulating the growth, development, and grain yiel of rice in the state of Rio Grande do Sul, being able to do it in climate change scenarios. / O SimulArroz é um modelo ecofisiológico, dinâmico, baseado em processos para simular o crescimento, o desenvolvimento e a produtividade da cultura do arroz. Um modelo matemático para ter credibilidade científica, precisa ser testado e exposto à diferentes situações de cultivo. Apesar de este modelo estar em uso, necessita constante estudo e aperfeiçoamento para que novas versões sejam lançadas e consigam descrever com precisão as complexas interações dos fatores que influenciam o crescimento, o desenvolvimento e a produtividade de grãos da cultura do arroz. Os objetivos desta tese foram (i) desenvolver uma função matemática de resposta generalizada à concentração de CO2 atmosférico [f (CO2)] pela eficiência de uso de radiação (EUR) em arroz e (ii) avaliar o desempenho do modelo SimulArroz em simular a produção de biomassa da cultura do arroz na região central do Rio Grande do Sul e a produtividade grãos em diferentes regiões orizícolas do Rio Grande do Sul com a EUR original do modelo e com a incorporação de uma função de EUR dependente do ciclo de desenvolvimento da cultura. Dados independentes de EUR e produtividade de grãos na literatura foram usados para construir a f (CO2) e testar a predição de produtividade de grãos do modelo SimulArroz. Para testar a produção de biomassa do modelo, foi conduzido um experimento de campo em Santa Maria, RS, nos anos agrícolas 2011/2012 e 2012/2013, com quatro cultivares, IRGA 421 (ciclo muito precoce), BRS Querência (ciclo precoce), IRGA 424 (ciclo médio) e SCSBSS Tio Taka (ciclo tardio) e três datas de semeadura no ano agrícola 2011/12 (17 de outubro, 18 de novembro e 19 de dezembro de 2011) e uma data de semeadura no ano agrícola 2012/2013 (19 de outubro de 2012). O modelo SimulArroz é eficiente em simular o crescimento, desenvolvimento, produtividade da cultura do arroz no Estado do Rio Grande do Sul, sendo capaz de fazê-lo em cenários de mudança climática

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:49:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedro Ramos Lima.pdf: 5624359 bytes, checksum: 2e0bb0a3f44b3bf33e0a2a9e5aefca19 (MD5) Previous issue date: 2011-09-30 / From the Green Revolution took place in the world, and especially since the year 1970 in Brazil, with the use of machinery and chemicals, agricultural changes occurred globally and nationally. New áreas were occupied in Brazil, opening new frontiers for agriculture, which began to develop new crops. This work aims to show the changes occurring in the Cerrado of Goiás from state interference in agriculture, with programs, investments, research and technology allowed the creation of big business to serve the southern and external markets. The focus is to show that economic growth occurred as a result of economic development. Research shows that this is an unsustainable model of agriculture in social and environmental issue, with the contradiction between the rate of economic growth and social development. It was a conservative modernization, further concentrating land and income in the region. It occurred to urbanization of the rural exodus to cities, where the population excluded from the field moved to the cities, increasing poverty and misery in the urban centers. As a result, there was the occurrence of economic growth, increasing GDP and Trade Balance of the State of Goiás, with no economic development. That is, the agricultural model implemented has brought social and environmental burden. To address these social burdens were studied 10 municipalities with the highest agricultural VA, 2008, based on Census 2000 and 2010, where he observed the occurrence of the rural exodus at all, and no increase of poverty, since income average of these municipalities was increasing, and urban incomes than rural, with some exceptions. The age of the rural population above 50 years increased, with the young going to the cities. In all municipalities informal employment is higher than 40%, exceeding 50% in some. And the environmental burden is seen as the destruction of the headwaters of rivers, soil solidification, the indiscriminate use of water, among others. It is a historical approach with the use of material already published separately, which will be collected so that you can get a more comprehensive view of this context. / A partir da Revolução Verde ocorrida no mundo, e especialmente a partir dos anos 1970 no Brasil, com a utilização de máquinas e produtos químicos, ocorreu mudanças na agricultura mundial e nacional. Novas áreas foram ocupadas no Brasil, abrindo novas fronteiras para a agricultura, que passou a conceber novas culturas. Este trabalho visa mostrar as transformações ocorridas no Cerrado goiano a partir da interferência do Estado na agricultura, que com programas, investimentos, pesquisas e tecnologia que permitiu a criação do grande negócio para atender ao mercado sulino e externo. O foco é mostrar que em conseqüência ocorreu crescimento econômico sem desenvolvimento econômico. A pesquisa demonstra que se trata de um modelo agrícola insustentável na questão socioambiental, com contradição entre os índices de crescimento econômico e os de desenvolvimento social. Tratou-se de uma modernização conservadora, concentrando ainda mais as terras e a renda da região. Ocorreu a urbanização das cidades com o êxodo rural, onde a população excluída do campo mudou-se para as grandes cidades, aumentando a pobreza e miséria nos centros urbanos. Como consequência, houve a ocorrência de crescimento econômico, com aumento do PIB e da Balança Comercial do Estado de Goiás, sem que houvesse desenvolvimento econômico. Ou seja, o modelo agrícola implantado trouxe consigo um ônus social e ambiental. Para responder a esses ônus sociais foram estudados os 10 municípios com maiores VA agropecuários de 2008, com base nos Censos de 2000 e 2010, onde se pôde observar a ocorrência do êxodo rural em todos, e que não houve aumento da pobreza, pois a renda média desses municípios foi crescente, sendo a renda urbana superior a rural, com algumas exceções. A idade da população rural acima de 50 anos foi crescente, com o jovem indo para os centros urbanos. Na totalidade dos municípios o emprego informal é superior a 40%, sendo superior a 50% em alguns deles. E, os ônus ambientais observados é quanto à destruição das nascentes dos rios, a solidificação dos solos, a utilização indiscriminada das águas, entre outros. Trata-se de uma abordagem histórica com utilização de materiais já publicados isoladamente, que serão reunidos de forma que possa obter uma visão com maior abrangência desse contexto.