RESUMO
Water deficit is one of the most important abiotic stress limiting upland rice yield in the "Cerrado" region of Brazil. Selecting drought tolerant cultivars is an important strategy to overcome this constraint. Two greenhouse experiments were conducted at Santo Antônio de Goiás, state of Goiás, Brazil, to compare the response of normalized transpiration rate (NTR) of three modern (BRS Primavera, BRSMG Curinga and BRS Soberana) and one traditional (Douradão) upland rice cultivars to soil water deficit during the vegetative and reproductive growth stages. This information will support breeding strategies to improve rice yield in a drought-prone target population environments (TPE) in Brazil. NTR and the total fraction of transpirable soil water (FTSW) were calculated, plotted and adjusted according to a sigmoid non-linear model. The p factor, defined as the fraction of available soil water that can be removed from the root zone before water deficit occurs, was calculated by assuming that it occurs when NTR is equal to 0.95. Modern cultivars had a higher value of p for the reproductive phase than for the vegetative phase. In addition, these cultivars are better adapted to express their potential yield in regions with low intensity and occurrence of water stress and the traditional cultivar is enable to better support adverse conditions of water stress. It can be concluded that there is need to precisely characterize drought patterns in TPEs. This information can focus the breeding program to improve drought tolerance in modern upland rice cultivars.
A deficiência hídrica é considerada um dos mais importantes estresses abióticos que limitam a produtividade do arroz de terras altas no Cerrado. Uma estratégia para minimizar os efeitos da estiagem durante o período chuvoso na produtividade do arroz de terras altas é o uso de cultivares com mecanismos de tolerância à seca. Foram conduzidos dois experimentos em casa de vegetação em Santo Antônio de Goiás, GO, Brasil, para avaliar a resposta da taxa de transpiração normatizada (NTR) de três cultivares modernas (BRS Primavera, BRSMG Curinga e BRS Soberana) e uma tradicional (Douradão) de arroz de terras altas ao déficit hídrico no solo nas fases vegetativa e reprodutiva. Essa informação visa apoiar estratégias de melhoramento para incrementar a produtividade do arroz em ambientes para população alvo (TPEs) propensos à seca no Brasil. Foram calculadas a NTR e a fração da água do solo transpirável (FTSW) e esses dados foram ajustados segundo um modelo sigmoidal não linear. O fator p, definido como a fração de água disponível no solo que pode ser retirada da zona radicular antes de ocorrer deficiência hídrica, foi calculado assumindo-se que ele ocorre quando NTR for igual a 0,95. Para os cultivares modernos foram observados valores maiores do fator p na fase reprodutiva que na vegetativa. Esses cultivares expressam melhor seu rendimento potencial em regiões com baixa intensidade e ocorrência de deficiência hídrica, e o cultivar tradicional está habilitado a melhor suportar condições adversas de deficiência hídrica. Há necessidade de caracterizar precisamente os padrões de seca nas TPEs. Essa informação pode direcionar o programa de melhoramento para incrementar a tolerância à deficiência hídrica nas cultivares modernas de arroz de terras altas.
RESUMO
Water deficit is one of the most important abiotic stress limiting upland rice yield in the "Cerrado" region of Brazil. Selecting drought tolerant cultivars is an important strategy to overcome this constraint. Two greenhouse experiments were conducted at Santo Antônio de Goiás, state of Goiás, Brazil, to compare the response of normalized transpiration rate (NTR) of three modern (BRS Primavera, BRSMG Curinga and BRS Soberana) and one traditional (Douradão) upland rice cultivars to soil water deficit during the vegetative and reproductive growth stages. This information will support breeding strategies to improve rice yield in a drought-prone target population environments (TPE) in Brazil. NTR and the total fraction of transpirable soil water (FTSW) were calculated, plotted and adjusted according to a sigmoid non-linear model. The p factor, defined as the fraction of available soil water that can be removed from the root zone before water deficit occurs, was calculated by assuming that it occurs when NTR is equal to 0.95. Modern cultivars had a higher value of p for the reproductive phase than for the vegetative phase. In addition, these cultivars are better adapted to express their potential yield in regions with low intensity and occurrence of water stress and the traditional cultivar is enable to better support adverse conditions of water stress. It can be concluded that there is need to precisely characterize drought patterns in TPEs. This information can focus the breeding program to improve drought tolerance in modern upland rice cultivars.
A deficiência hídrica é considerada um dos mais importantes estresses abióticos que limitam a produtividade do arroz de terras altas no Cerrado. Uma estratégia para minimizar os efeitos da estiagem durante o período chuvoso na produtividade do arroz de terras altas é o uso de cultivares com mecanismos de tolerância à seca. Foram conduzidos dois experimentos em casa de vegetação em Santo Antônio de Goiás, GO, Brasil, para avaliar a resposta da taxa de transpiração normatizada (NTR) de três cultivares modernas (BRS Primavera, BRSMG Curinga e BRS Soberana) e uma tradicional (Douradão) de arroz de terras altas ao déficit hídrico no solo nas fases vegetativa e reprodutiva. Essa informação visa apoiar estratégias de melhoramento para incrementar a produtividade do arroz em ambientes para população alvo (TPEs) propensos à seca no Brasil. Foram calculadas a NTR e a fração da água do solo transpirável (FTSW) e esses dados foram ajustados segundo um modelo sigmoidal não linear. O fator p, definido como a fração de água disponível no solo que pode ser retirada da zona radicular antes de ocorrer deficiência hídrica, foi calculado assumindo-se que ele ocorre quando NTR for igual a 0,95. Para os cultivares modernos foram observados valores maiores do fator p na fase reprodutiva que na vegetativa. Esses cultivares expressam melhor seu rendimento potencial em regiões com baixa intensidade e ocorrência de deficiência hídrica, e o cultivar tradicional está habilitado a melhor suportar condições adversas de deficiência hídrica. Há necessidade de caracterizar precisamente os padrões de seca nas TPEs. Essa informação pode direcionar o programa de melhoramento para incrementar a tolerância à deficiência hídrica nas cultivares modernas de arroz de terras altas.
RESUMO
Simulation models are important tools for the analysis of cultivated systems to estimate the performance of crops in different environments. The CROPGRO- model (DSSAT) was calibrated and validated using Carioca bean (Phaseolus vulgaris L.) to estimate yield and the development of the crop, sown in three row spacings (0.4, 0.5, and 0.6 m) and two fertilization rates (300 and 500 kg ha-1 of 4-30-16 N-P-K), in Santo Antônio de Goiás, GO, Brazil. To calibrate the model a combination of the genetic coefficients that characterize the phenology and morphology of the dry bean crop was used to obtain the best possible fit between predicted and observed anthesis and physiological maturity dates, leaf area index (LAI), total dry matter (TDM), yield components, and grain yield for the 0.6 m row spacing. To test the model the experimental records of the 0.4 and 0.5 m row spacings were used. In both, calibration and test, the performance of the model was evaluated plotting observed and predicted values of LAI and TDM versus time, using the r², and the agreement index (d) as statistical criteria. In relation to yield and yield components the percent difference between the observed and predicted data was calculated. The model appeared to be adequate to simulate phenology, grain yield and yield components for the Carioca bean cultivar, related to different levels of fertilization and row spacing, either during calibration or the testing phase. During the test, the grain yield was overestimated by less than 15.4%, indicating a potential use for the calibrated model in assessing climatic risks in this region.
Modelos de simulação são importantes ferramentas na análise de sistemas cultivados para estimar a performance da cultura em diferentes ambientes. O modelo CROPGRO- foi calibrado e testado, utilizando-se o cultivar Carioca para estimar a produtividade e o desenvolvimento do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) sob três espaçamentos (0,4, 0,5 e 0,6 m) e duas doses de adubação (300 e 500 kg ha-1 de 4-30-16 de N-P-K), em Santo Antônio de Goiás, GO. A calibração consistiu na modificação dos coeficientes genéticos característicos da fenologia e morfologia do feijoeiro, visando obter os melhores ajustes possíveis entre os dados simulados e os observados a campo das datas de antese e maturação fisiológica, índice de área foliar (IAF), massa de matéria seca total (MMST), componentes de produção e produtividade de grãos para o espaçamento de 0,6 m. Para o teste do modelo foram utilizados os dados experimentais correspondentes aos espaçamentos de 0,4 e 0,5 m. Em ambos, calibração e teste, a aferição da performance do modelo foi efetuada plotando-se os valores observados e simulados do IAF e MMST ao longo do tempo (dias após semeadura), e utilizando-se o r² e o índice de concordância (d) como critério estatístico. Para produtividade de grãos e componentes de produção determinou-se a diferença percentual entre os valores observados e simulados. O modelo simulou satisfatoriamente a fenologia, a produtividade de grãos e os componentes de produção, para as diferentes doses de adubação e espaçamentos, tanto na fase de calibração como na de teste. Durante o teste, a produtividade de grãos foi superestimada, no máximo, em 15,4%, indicando o potencial do modelo calibrado em futura análise de riscos climáticos.
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Simulation models are important tools for the analysis of cultivated systems to estimate the performance of crops in different environments. The CROPGRO- model (DSSAT) was calibrated and validated using Carioca bean (Phaseolus vulgaris L.) to estimate yield and the development of the crop, sown in three row spacings (0.4, 0.5, and 0.6 m) and two fertilization rates (300 and 500 kg ha-1 of 4-30-16 N-P-K), in Santo Antônio de Goiás, GO, Brazil. To calibrate the model a combination of the genetic coefficients that characterize the phenology and morphology of the dry bean crop was used to obtain the best possible fit between predicted and observed anthesis and physiological maturity dates, leaf area index (LAI), total dry matter (TDM), yield components, and grain yield for the 0.6 m row spacing. To test the model the experimental records of the 0.4 and 0.5 m row spacings were used. In both, calibration and test, the performance of the model was evaluated plotting observed and predicted values of LAI and TDM versus time, using the r², and the agreement index (d) as statistical criteria. In relation to yield and yield components the percent difference between the observed and predicted data was calculated. The model appeared to be adequate to simulate phenology, grain yield and yield components for the Carioca bean cultivar, related to different levels of fertilization and row spacing, either during calibration or the testing phase. During the test, the grain yield was overestimated by less than 15.4%, indicating a potential use for the calibrated model in assessing climatic risks in this region.
Modelos de simulação são importantes ferramentas na análise de sistemas cultivados para estimar a performance da cultura em diferentes ambientes. O modelo CROPGRO- foi calibrado e testado, utilizando-se o cultivar Carioca para estimar a produtividade e o desenvolvimento do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) sob três espaçamentos (0,4, 0,5 e 0,6 m) e duas doses de adubação (300 e 500 kg ha-1 de 4-30-16 de N-P-K), em Santo Antônio de Goiás, GO. A calibração consistiu na modificação dos coeficientes genéticos característicos da fenologia e morfologia do feijoeiro, visando obter os melhores ajustes possíveis entre os dados simulados e os observados a campo das datas de antese e maturação fisiológica, índice de área foliar (IAF), massa de matéria seca total (MMST), componentes de produção e produtividade de grãos para o espaçamento de 0,6 m. Para o teste do modelo foram utilizados os dados experimentais correspondentes aos espaçamentos de 0,4 e 0,5 m. Em ambos, calibração e teste, a aferição da performance do modelo foi efetuada plotando-se os valores observados e simulados do IAF e MMST ao longo do tempo (dias após semeadura), e utilizando-se o r² e o índice de concordância (d) como critério estatístico. Para produtividade de grãos e componentes de produção determinou-se a diferença percentual entre os valores observados e simulados. O modelo simulou satisfatoriamente a fenologia, a produtividade de grãos e os componentes de produção, para as diferentes doses de adubação e espaçamentos, tanto na fase de calibração como na de teste. Durante o teste, a produtividade de grãos foi superestimada, no máximo, em 15,4%, indicando o potencial do modelo calibrado em futura análise de riscos climáticos.