ABSTRACT
The calculation of leaf appearance rate (LAR) and number of accumulated or emerged leaves (NL) on the main stem are part of many crop simulation models. The purpose of this study was to adapt and evaluate a model (WE model) for simulating the main stem LAR and NL in potato (Solanum tuberosum L.). The WE model is a non-linear multiplicative model that takes into account the effect of genotype and environmental factors on LAR. A linear model (Phyllochron model) was also used as a comparison with the WE model. A series of field experiments with 14 planting dates over two years (2003 and 2004) was carried out in Santa Maria, RS, Brazil, using the cultivar Asterix. Coefficients of the WE model and the phyllochron model were estimated with data from four planting dates in 2003, and the models were validated with data from the other ten plantings, which are independent data. The statistics used to quantify model performance was the root mean square error (RMSE). The WE model was a better predictor of NL (RMSE=2.0 leaves) than the phyllochron model (RMSE=3.7 leaves). The WE model has coefficients with biological meaning and a non-linear temperature response function, which renders generality and robustness to this LAR model.
O cálculo da taxa de aparecimento de folhas (LAR) e do número de folhas acumuladas ou emergidas (NL) na haste principal são parte de muitos modelos de simulação de cultivos agrícolas. O objetivo deste estudo foi adaptar e avaliar um modelo (modelo WE) para simular a LAR e o NL na haste principal de batata (Solanum tuberosum L.). O modelo WE é um modelo multiplicativo não linear que leva em conta o efeito do genótipo e de fatores ambientais sobre LAR. Um modelo linear (modelo do filocrono) também foi usado como comparação com o modelo WE. Uma série de experimentos de campo com 14 épocas de plantio durante dois anos (2003 e 2004) foi conduzido em Santa Maria, RS. A cultivar usada foi Asterix. Os coeficientes dos modelos WE e filocrono foram estimados com dados de quarto épocas de plantio em 2003 e os modelos foram avaliados com dados independentes de outras dez épocas de plantio. A estatística usada para quantificar o desempenho dos dois modelos foi a raiz do quadrado médio do erro (RMSE). O modelo WE foi um melhor preditor de NL (RMSE=2,0 folhas) do que o modelo filocrono (RMSE=3,7 folhas). O modelo WE tem coeficientes com significado biológico e uma função não linear de resposta a temperatura que conferem generalidade e robustes a este modelo de LAR.
ABSTRACT
The calculation of leaf appearance rate (LAR) and number of accumulated or emerged leaves (NL) on the main stem are part of many crop simulation models. The purpose of this study was to adapt and evaluate a model (WE model) for simulating the main stem LAR and NL in potato (Solanum tuberosum L.). The WE model is a non-linear multiplicative model that takes into account the effect of genotype and environmental factors on LAR. A linear model (Phyllochron model) was also used as a comparison with the WE model. A series of field experiments with 14 planting dates over two years (2003 and 2004) was carried out in Santa Maria, RS, Brazil, using the cultivar Asterix. Coefficients of the WE model and the phyllochron model were estimated with data from four planting dates in 2003, and the models were validated with data from the other ten plantings, which are independent data. The statistics used to quantify model performance was the root mean square error (RMSE). The WE model was a better predictor of NL (RMSE=2.0 leaves) than the phyllochron model (RMSE=3.7 leaves). The WE model has coefficients with biological meaning and a non-linear temperature response function, which renders generality and robustness to this LAR model.
O cálculo da taxa de aparecimento de folhas (LAR) e do número de folhas acumuladas ou emergidas (NL) na haste principal são parte de muitos modelos de simulação de cultivos agrícolas. O objetivo deste estudo foi adaptar e avaliar um modelo (modelo WE) para simular a LAR e o NL na haste principal de batata (Solanum tuberosum L.). O modelo WE é um modelo multiplicativo não linear que leva em conta o efeito do genótipo e de fatores ambientais sobre LAR. Um modelo linear (modelo do filocrono) também foi usado como comparação com o modelo WE. Uma série de experimentos de campo com 14 épocas de plantio durante dois anos (2003 e 2004) foi conduzido em Santa Maria, RS. A cultivar usada foi Asterix. Os coeficientes dos modelos WE e filocrono foram estimados com dados de quarto épocas de plantio em 2003 e os modelos foram avaliados com dados independentes de outras dez épocas de plantio. A estatística usada para quantificar o desempenho dos dois modelos foi a raiz do quadrado médio do erro (RMSE). O modelo WE foi um melhor preditor de NL (RMSE=2,0 folhas) do que o modelo filocrono (RMSE=3,7 folhas). O modelo WE tem coeficientes com significado biológico e uma função não linear de resposta a temperatura que conferem generalidade e robustes a este modelo de LAR.
ABSTRACT
Response functions used in crop simulation models are usually different for different physiological processes and cultivars, resulting in many unknown coefficients in the response functions. This is the case of African violet (Saintpaulia ionantha Wendl.), where a generalized temperature response for leaf growth and development has not been developed yet. The objective of this study was to develop a generalized nonlinear temperature response function for leaf appearance rate and leaf elongation rate in African violet. The nonlinear function has three coefficients, which are the cardinal temperatures (minimum, optimum, and maximum temperatures). These coefficients were defined as 10, 24, and 33ºC, based on the cardinal temperatures of other tropical species. Data of temperature response of leaf appearance rate and leaf elongation rate in African violet, cultivar Utah, at different light levels, which are from published research, were used as independent data for evaluating the performance of the nonlinear temperature response function. The results showed that a generalized nonlinear response function can be used to describe the temperature response of leaf growth and development in African violet. These results imply that a reduction in the number of input data required in African violet simulation models is possible.
Funções de resposta usadas em modelos de simulação de culturas freqüentemente são diferentes para diferentes processos fisiológicos e cultivares, fazendo com que muitos coeficientes das funções de respostas sejam desconhecidos. Este é o caso da violeta africana (Saintpaulia ionantha Wendl.), em que uma função geral de resposta à temperatura para o crescimento e desenvolvimento folhar ainda não foi desenvolvida. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma função geral de resposta não linear da taxa de aparecimento de folhas e da taxa de elongação folhar à temperatura para violeta africana. A função não linear tem três coeficientes, que são as temperaturas cardeais (temperaturas mínima, ótima e máxima). Estes coeficientes foram definidos como 10, 24 e 33ºC, com base nas temperaturas cardinais de outras espécies tropicais. Dados independentes da taxa de aparecimento de folhas e taxa de elongação folhar em violeta africana (cultivar Utah), cultivada em diferentes temperaturas e níveis de densidade de fluxo de radiação fotossinteticamente ativa, publicados na literatura, foram usados para avaliar a função de resposta proposta. Os resultados mostraram a possibilidade do uso de uma mesma função matemática para descrever a resposta do crescimento e desenvolvimento folhar à temperatura em violeta africana. Estes resultados indicam que é possivel reduzir o número de coeficientes em modelos de simulação para esta espécie vegetal.
ABSTRACT
Response functions used in crop simulation models are usually different for different physiological processes and cultivars, resulting in many unknown coefficients in the response functions. This is the case of African violet (Saintpaulia ionantha Wendl.), where a generalized temperature response for leaf growth and development has not been developed yet. The objective of this study was to develop a generalized nonlinear temperature response function for leaf appearance rate and leaf elongation rate in African violet. The nonlinear function has three coefficients, which are the cardinal temperatures (minimum, optimum, and maximum temperatures). These coefficients were defined as 10, 24, and 33ºC, based on the cardinal temperatures of other tropical species. Data of temperature response of leaf appearance rate and leaf elongation rate in African violet, cultivar Utah, at different light levels, which are from published research, were used as independent data for evaluating the performance of the nonlinear temperature response function. The results showed that a generalized nonlinear response function can be used to describe the temperature response of leaf growth and development in African violet. These results imply that a reduction in the number of input data required in African violet simulation models is possible.
Funções de resposta usadas em modelos de simulação de culturas freqüentemente são diferentes para diferentes processos fisiológicos e cultivares, fazendo com que muitos coeficientes das funções de respostas sejam desconhecidos. Este é o caso da violeta africana (Saintpaulia ionantha Wendl.), em que uma função geral de resposta à temperatura para o crescimento e desenvolvimento folhar ainda não foi desenvolvida. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma função geral de resposta não linear da taxa de aparecimento de folhas e da taxa de elongação folhar à temperatura para violeta africana. A função não linear tem três coeficientes, que são as temperaturas cardeais (temperaturas mínima, ótima e máxima). Estes coeficientes foram definidos como 10, 24 e 33ºC, com base nas temperaturas cardinais de outras espécies tropicais. Dados independentes da taxa de aparecimento de folhas e taxa de elongação folhar em violeta africana (cultivar Utah), cultivada em diferentes temperaturas e níveis de densidade de fluxo de radiação fotossinteticamente ativa, publicados na literatura, foram usados para avaliar a função de resposta proposta. Os resultados mostraram a possibilidade do uso de uma mesma função matemática para descrever a resposta do crescimento e desenvolvimento folhar à temperatura em violeta africana. Estes resultados indicam que é possivel reduzir o número de coeficientes em modelos de simulação para esta espécie vegetal.