Published June 15, 2015 | Version v1
Publication Open

Calibration and Validation of CERES-Wheat (Triticum Aestivum) Model for Simulating Fertilizer Application Rates in Management Zones

Creators

  • 1. Bahauddin Zakariya University
  • 2. University of Agriculture Faisalabad
  • 3. Pir Mehr Ali Shah Arid Agriculture University

Description

Precision agriculture requires precise urea fertilizer application rates for site-specific applications to maximize crop yield across the management zones (MZs). A two years (2010-11 to 2011-12) field experimental study was conducted at Postgraduate Agricultural Research Station, University of Agriculture, Faisalabad, Pakistan to simulate urea fertilizer application rates for four MZs using CERES-Wheat (Triticum Aestivum) model. The model was calibrated using grain yield data of urea fertilizer application rate of 247 kg-urea/ha during growing season of 2010-11 in MZ 1. It was validated against two years independent yield data sets for all treatments ranging from no urea application to 247 kg-urea/ha application in each MZ. The model simulations were found to be acceptable for calibration as well as validation period, as the model evaluation indicators showed root mean square error of 314 kg/ha having its range from 77 to 566 kg/ha, model efficiency of 66% ranging from 24 to 98%, mean percent difference of -4.83%, ranging from -9.93 to 3.70%, against all observed grain yield data in four MZs. Scenario simulations revealed that urea fertilizer application rates of 221, 210 , 208 and 197 kg-urea/ha simulated maximum wheat grain yield of 3679, 3582, 3689, 3690 kg/ha, in MZs of 1, 2, 3 and 4, respectively. These simulated urea fertilizer application might be used to maximize wheat grain yield for each MZs within the field. Furthermore, field verification should be required by applying the simulated urea fertilizer application rates in each MZ.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تتطلب الزراعة الدقيقة معدلات استخدام دقيقة للأسمدة اليوريا للتطبيقات الخاصة بالموقع لزيادة إنتاجية المحاصيل عبر مناطق الإدارة (MZs). أجريت دراسة تجريبية ميدانية لمدة عامين (2010-11 إلى 2011-12) في محطة الدراسات العليا للبحوث الزراعية، جامعة الزراعة، فيصل أباد، باكستان لمحاكاة معدلات استخدام الأسمدة اليوريا لأربعة MZs باستخدام نموذج CERES - Wheat (Triticum Aestivum). تمت معايرة النموذج باستخدام بيانات إنتاجية الحبوب لمعدل استخدام سماد اليوريا البالغ 247 كجم يوريا/هكتار خلال موسم النمو 2010-11 في MZ 1. تم التحقق من صحته مقابل مجموعات بيانات العائد المستقلة لمدة عامين لجميع العلاجات التي تتراوح من عدم استخدام اليوريا إلى استخدام 247 كجم من اليوريا/هكتار في كل MZ. وُجد أن عمليات محاكاة النموذج مقبولة للمعايرة بالإضافة إلى فترة التحقق من الصحة، حيث أظهرت مؤشرات تقييم النموذج متوسط خطأ الجذر التربيعي البالغ 314 كجم/هكتار والذي يتراوح مداه من 77 إلى 566 كجم/هكتار، وكفاءة النموذج بنسبة 66 ٪ تتراوح من 24 إلى 98 ٪، ومتوسط فرق في المائة قدره -4.83 ٪، يتراوح من -9.93 إلى 3.70 ٪، مقابل جميع بيانات إنتاجية الحبوب المرصودة في أربع MZs. كشفت محاكاة السيناريوهات أن معدلات استخدام الأسمدة اليوريا البالغة 221 و 210 و 208 و 197 كجم - يوريا/هكتار تحاكي الحد الأقصى لمحصول حبوب القمح البالغ 3679 و 3582 و 3689 و 3690 كجم/هكتار، في MZs من 1 و 2 و 3 و 4 على التوالي. يمكن استخدام هذه الأسمدة المحاكية لليوريا لزيادة إنتاجية حبوب القمح لكل MZs داخل الحقل. علاوة على ذلك، يجب أن يكون التحقق الميداني مطلوبًا من خلال تطبيق معدلات تطبيق الأسمدة اليوريا المحاكاة في كل MZ.

Translated Description (French)

L'agriculture de précision nécessite des taux d'application d'engrais à l'urée précis pour les applications spécifiques au site afin de maximiser le rendement des cultures dans les zones de gestion (ZG). Une étude expérimentale sur le terrain de deux ans (2010-2011 à 2011-2012) a été menée à la station de recherche agricole de troisième cycle de l'Université de l'agriculture de Faisalabad, au Pakistan, pour simuler les taux d'application d'engrais urée pour quatre ZM à l'aide du modèle CERES-Blé (Triticum Aestivum). Le modèle a été étalonné à l'aide des données de rendement céréalier du taux d'application d'engrais à base d'urée de 247 kg d'urée/ha pendant la saison de croissance de 2010-2011 dans la ZM 1. Il a été validé par rapport à des ensembles de données de rendement indépendants sur deux ans pour tous les traitements allant de l'absence d'application d'urée à l'application de 247 kg d'urée/ha dans chaque ZM. Les simulations du modèle ont été jugées acceptables pour l'étalonnage ainsi que pour la période de validation, car les indicateurs d'évaluation du modèle ont montré une erreur quadratique moyenne de 314 kg/ha ayant sa plage de 77 à 566 kg/ha, une efficacité du modèle de 66 % allant de 24 à 98 %, une différence moyenne en pourcentage de -4,83 %, allant de -9,93 à 3,70 %, par rapport à toutes les données de rendement en grains observées dans quatre zones métropolitaines. Les simulations de scénarios ont révélé que des taux d'application d'engrais urée de 221, 210 , 208 et 197 kg-urée/ha simulaient un rendement maximal en grains de blé de 3679, 3582, 3689, 3690 kg/ha, dans des ZM de 1, 2, 3 et 4, respectivement. Cette application simulée d'engrais à base d'urée pourrait être utilisée pour maximiser le rendement en grains de blé pour chaque ZM dans le champ. En outre, une vérification sur le terrain doit être requise en appliquant les taux d'application d'engrais à base d'urée simulés dans chaque ZM.

Translated Description (Spanish)

La agricultura de precisión requiere tasas precisas de aplicación de fertilizantes de urea para aplicaciones específicas del sitio para maximizar el rendimiento del cultivo en las zonas de gestión (ZM). Se realizó un estudio experimental de campo de dos años (2010-11 a 2011-12) en la Estación de Investigación Agrícola de Postgrado, Universidad de Agricultura, Faisalabad, Pakistán, para simular las tasas de aplicación de fertilizantes de urea para cuatro ZM utilizando el modelo CERES-Wheat (Triticum Aestivum). El modelo se calibró utilizando datos de rendimiento de grano de la tasa de aplicación de fertilizante de urea de 247 kg-urea/ha durante la temporada de crecimiento de 2010-11 en MZ 1. Se validó contra conjuntos de datos de rendimiento independientes de dos años para todos los tratamientos que van desde la no aplicación de urea hasta la aplicación de 247 kg-urea/ha en cada MZ. Se encontró que las simulaciones del modelo eran aceptables para la calibración, así como para el período de validación, ya que los indicadores de evaluación del modelo mostraron un error cuadrático medio de 314 kg/ha con un rango de 77 a 566 kg/ha, una eficiencia del modelo del 66% que varía de 24 a 98%, una diferencia porcentual media de -4.83%, que varía de -9.93 a 3.70%, contra todos los datos de rendimiento de grano observados en cuatro MZ. Las simulaciones de escenarios revelaron que las tasas de aplicación de fertilizante de urea de 221, 210 , 208 y 197 kg-urea/ha simularon un rendimiento máximo de grano de trigo de 3679, 3582, 3689, 3690 kg/ha, en MZ de 1, 2, 3 y 4, respectivamente. Esta aplicación simulada de fertilizante de urea podría usarse para maximizar el rendimiento de grano de trigo para cada MZ dentro del campo. Además, se debe requerir la verificación de campo aplicando las tasas de aplicación de fertilizante de urea simulado en cada MZ.

Files

26854.pdf

Files (678.2 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:73d61f69405ebdb2c9a86c2e1a2d3e12
678.2 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
معايرة والتحقق من صحة نموذج CERES - Wheat (Triticum Aestivum) لمحاكاة معدلات استخدام الأسمدة في مناطق الإدارة
Translated title (French)
Étalonnage et validation du modèle CERES-Blé (Triticum Aestivum) pour la simulation des taux d'application d'engrais dans les zones de gestion
Translated title (Spanish)
Calibración y validación del modelo CERES-Wheat (Triticum Aestivum) para simular tasas de aplicación de fertilizantes en zonas de gestión

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1578631347
DOI
10.5539/jas.v7n7p115

Is supplement to
https://openalex.org/W4300102058 (Other)
https://openalex.org/W2412007572 (Other)
https://openalex.org/W2383148373 (Other)
https://openalex.org/W2351982960 (Other)
https://openalex.org/W2313478313 (Other)
https://openalex.org/W2061437188 (Other)
https://openalex.org/W2060227305 (Other)
https://openalex.org/W2055498297 (Other)
https://openalex.org/W2051255974 (Other)
https://openalex.org/W2041998237 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1546500057
  • https://openalex.org/W1562245305
  • https://openalex.org/W1974928331
  • https://openalex.org/W1978674305
  • https://openalex.org/W1979372021
  • https://openalex.org/W1983688288
  • https://openalex.org/W1985314000
  • https://openalex.org/W1988877757
  • https://openalex.org/W1993995685
  • https://openalex.org/W2000670332
  • https://openalex.org/W2028555769
  • https://openalex.org/W2029016169
  • https://openalex.org/W2033904036
  • https://openalex.org/W2039537278
  • https://openalex.org/W2041594537
  • https://openalex.org/W2045954429
  • https://openalex.org/W2046498873
  • https://openalex.org/W2064653927
  • https://openalex.org/W2085712483
  • https://openalex.org/W2090626510
  • https://openalex.org/W2096000206
  • https://openalex.org/W2103672747
  • https://openalex.org/W2120340282
  • https://openalex.org/W2126034361
  • https://openalex.org/W2130577844
  • https://openalex.org/W2138861775
  • https://openalex.org/W2146397982
  • https://openalex.org/W2150066085
  • https://openalex.org/W2156237270
  • https://openalex.org/W2156910223
  • https://openalex.org/W2168087266
  • https://openalex.org/W2186238601
  • https://openalex.org/W2189537389
  • https://openalex.org/W2235836063
  • https://openalex.org/W2337538365
  • https://openalex.org/W2468025113
  • https://openalex.org/W2734670846
  • https://openalex.org/W2737760386
  • https://openalex.org/W2915800198
  • https://openalex.org/W294408676
  • https://openalex.org/W3124210761