Parameterization and evaluation of DSSAT/CANEGRO model for Brazilian sugarcane varieties

O aumento da importância da cultura da cana-de-açúcar nos últimos anos atraiu de investimentos ao setor sucro-alcooleiro, tornando o planejamento estratégico uma ferramenta essencial na orientação para expansão da cultura em novas áreas e otimização da produção nas áreas tradicionais de cultivo. A modelagem agrícola, por isso, ganhou importância por contribuir neste sentido. Existem diversos modelos de simulação de cana-de-açúcar sendo utilizados em todo o mundo, sendo o DSSAT/CANEGRO um dos mais utilizados. O modelo DSSAT/CANEGRO foi baseado no modelo CERES-MAIZE e desenvolvido na África do Sul. Incluído no conjunto de modelos Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT versão 3.1), e atualizado na versão 4.5 do DSSAT, vem sendo aplicado em diversas regiões do mundo para análise e avanço no conhecimento dos sistemas de produção de cana-deaçúcar. O objetivo do trabalho foi a parametrização e avaliação do modelo calibrado para 5 variedades brasileiras de cana-de-açúcar: CTC 4, CTC 7, CTC 20, RB 86 7515 e RB 83 5486. Foram realizadas medidas em campo experimental em duas localidades para as variedades CTC 4, CTC 7, CTC 20 e obtenção de dados bibliográficos para as variedades RB 86-7515 e RB 83-5486. Uma análise de sensibilidade local, utilizando dados climáticos e pedológicos de Piracicaba foi realizada para determinar a dependência das variáveis simuladas em relação às variações nos parâmetros do modelo. Em seguida, realizou-se a parametrização do modelo utilizando a técnica GLUE (do ingles, generalized likelihood uncertainity estimation). A avaliação das cinco variedades estudadas foi feita utilizando o R²; índice D de Willmott e quadrado médio dos desvios como indicadores estatísticos. Para a variável de índice de área foliar, as variedades CTC 4, CTC 7, CTC 20 apresentaram índice D variando entre 0,870 e 0,944, sendo com indicadores estatísticos similares para as variáveis altura de colmo (D=0,80), perfilhamento (D=0,90) e teor de sacarose (D=0,50). A variedade RB 83-5486 apresentou resultados próximos aos observados para as variáveis de teor de sacarose e massa fresca do colmo. Os piores resultados foram obtidos para a variedade RB 86- 7515, com D=0,743 para massa fresca do colmo, D=0,821 para altura de colmo, D=0,873 para perfilhamento e D=0,665 para massa seca de colmo. O modelo teve melhor desempenho para as condições de Piracicaba, Pradópolis, Guariba e Porto Feliz, no Estado de Sao Paulo, em comparação com as condições de solo e clima de Couripe, Estado de Alagoas.The importance of sugarcane crop has increasing during the last years, attracting more investments to the sugarcane sector. Thus, the strategic planning has becoming an essential tool to guide the sugarcane expansion to new areas, as well as to help optimize the traditional production systems. To do so, crop modelling has a great usefulness. There are several models for sugarcane crop simulation around the world, and DSSAT/CANEGRO is one of the most used. DSSAT/CANEGRO model was based in the CERES-MAIZE model and developed in South Africa. It was included in Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT 3.1), and updated in DSSAT 4.5 version. It has been applied in many sites around the world to analyze sugarcane productions systems and advance the knowledge regarding the crop. This research aimed to parameterize and evaluation DSSAT/CANEGRO for 5 Brazilian sugarcane varieties: CTC 4, CTC 7, CTC 20, RB 86 7515 e RB 83 5486. CTC 4, CTC 7 and CTC 20 experimental data came from two experimental fields in the State of Sao Paulo and RB 86-7515 and RB 83-5486 varieties data came from bibliographic references. A local sensibility analysis was performed using weather and soil data from Piracicaba to determine the dependency of simulated variables on changes in key parameters. The model was parameterized using the GLUE (generalized likelihood uncertainity estimation) method. The evaluation of five varieties was done using R², Willmott´s index (D) and root mean square error as statistical indicators. D index ranged from 0,870 and 0,944 for green leaf area index for CTC 4, CTC 7 and CTC 20 varieties. The model evaluation was also conducted for the following variables: stalk height (D=0,80), tillering (D=0,90) and sucrose content (D=0,50). The same was done for RB 83-5486 variety using the following variables: sucrose content and stalk fresh mass. The worst results were obtained for variety RB 86-7515, with the following statistics in the validation procedure: (stalk fresh mass D=0,743; stalk height, D=0,821; tillering, D=0,873; stalk dry mass, D=0,665). DSSAT/CANEGRO performed better for Piracicaba, Pradópolis, Guariba and Porto Feliz (State of Sao Paulo) in comparison to the weather and soil conditions of Couripe (State of Alagoas)