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PHENOGLAD: UM MODELO DE SIMULAÇÃO DO
DESENVOLVIMENTO EM GLADÍOLO
Nereu Augusto Streck, Lilian Osmari Uhlmann, Camila Coelho Becker, Rômulo Pulcinelli
Benedetti, Andrea Schwertner Charão, Natalia Teixeira Schwab, Fernanda Alice Antonello
Londero Backes, Bruna San Martin Rolim Ribeiro e Waleska Bolson Silveira.
Departamento de Fitotecnia/Centro de Ciências Rurais (UFSM). Departamento de Linguagens e Sistemas de Computação/Centro de Tecnologia (UFSM).
© 2016 por Universidade Federal de Santa Maria. Todos os direitos reservados (All
rights reserved).
1. INTRODUÇÃO 2. O SOFTWARE E SEUS DESENVOLVEDORES 3. INSTALAÇÃO DO SOFTWARE PHENOGLAD 4. FUNCIONAMENTO DO PHENOGLAD 5. USANDO O SOFTWARE PHENOGLAD 6. RESULTADOS 7. VALIDAÇÃO DO MODELO 8. DIREITOS, PERMISSÃO E CONDIÇÕES DE USO 9. DÚVIDAS E INFORMAÇÕES 10. AGRADECIMENTOS 11. REFERÊNCIAS 12. LISTA DE ABREVIATURAS
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1. INTRODUÇÃO
O PhenoGlad é um modelo matemático dinâmico determinístico que calcula a
emissão de folhas e o desenvolvimento (fenologia) da cultura do gladíolo no passo de tempo
de um dia. Possui aplicações de campo, como simular o dia de ocorrência dos estágios de
desenvolvimento da cultura, incluindo o ponto de colheita e alertas sobre danos nas hastes
florais por altas e baixas temperaturas. Utiliza como dados de entrada a temperatura mínima e
máxima diárias do ar.
É permitido ao usuário selecionar se deseja iniciar a simulação a partir da data de
plantio ou da data de emergência da cultura e selecionar a cultivar a partir de uma lista. Se a
cultivar desejada não consta na lista, o usuário pode optar por realizar a simulação simulando
o ciclo de desenvolvimento (Precoce, Intermediário I, Intermediário II ou Tardio). O usuário
também pode optar por realizar a simulação até o ponto de colheita da cultura (R2) ou até o
final do ciclo (R5) e realizar a simulação com vários anos simultaneamente, indicando o
número de anos a simular (simulações de longo prazo). A dinâmica de emissão de folhas e os
estágios de desenvolvimento da cultura do gladíolo são simulados de acordo com a escala
fenológica da cultura, proposta por Schwab et al. (2015).
O PhenoGlad é uma ferramenta com aplicações de campo, que poderá ser utilizada no
ensino, pesquisa e extensão, por estudantes de graduação e pósgraduação, professores,
pesquisadores, produtores e extensionistas.
A lista de abreviaturas dos termos utilizados no PhenoGlad está no item 12 deste
Manual.
2. O SOFTWARE E SEUS DESENVOLVEDORES
O software PhenoGlad foi desenvolvido por professores e estudantes de graduação e
pósgraduação da UFSM.
O software contém duas partes: (a) o código fonte do modelo em FORTRAN com as
equações e subrotinas que descrevem a emissão de folhas e a fenologia da cultura do
gladíolo e (b) a interface em Java que permite ao usuário rodar o modelo de desenvolvimento
da cultura do gladíolo a partir de uma tela de fácil entendimento e interatividade.
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A parte (a) do PhenoGlad foi desenvolvido durante o projeto de pesquisa da
dissertação de mestrado da Engenheira Agrônoma aluna do Programa de PósGraduação em
Agronomia (PPGAgro) Lilian Osmari Uhlmann, sob a supervisão do Prof. Nereu Augusto
Streck, do Departamento de Fitotecnia/Centro de Ciências Rurais da UFSM.
A parte (b) do PhenoGlad foi desenvolvida por Rômulo Pulcinelli Benedetti, aluno de
graduação do Curso de Ciência da Computação da UFSM, sob supervisão da Profa. Andrea
Schwertner Charão, do Departamento de Linguagens e Sistemas de Computação/Centro de
Tecnologia da UFSM.
3. INSTALAÇÃO DO SOFTWARE PHENOGLAD
O PhenoGlad é um software gratuito. Para obter uma cópia do programa o usuário
deve acessar o sítio oficial do programa em www.ufsm.br/phenoglad e realizar o download
do programa PhenoGlad clicando no ícone “PhenoGlad(1.0).jar” na aba “Downloads” do site.
Para a utilização do programa, o sistema operacional deve ser o Windows e é
necessário ter instalada a máquina virtual Java (JVM) no computador, versão 1.8 ou superior,
pois o programa foi desenvolvido em Java e não pode ser executados sem a JVM. A máquina
virtual Java pode ser baixada acessando o site www.java.com/download/. Esse link também
está disponível da aba “Downloads” no site PhenoGlad.
4. FUNCIONAMENTO DO PHENOGLAD
O modelo PhenoGlad simula a fenologia da cultura do gladíolo baseado em três fases
principais de desenvolvimento, de acordo com a escala fenológica de desenvolvimento
proposta para a cultura do gladíolo por Schwab et al. (2015): fase de brotação dos cormos,
que vai do plantio (PL) até a emergência (VE) da cultura (Fig. 1a), fase vegetativa, do VE até
o início do espigamento (R1.0) (Fig. 1c) e fase reprodutiva, do R1.0 até a senescência
completa dos floretes da haste (R5). Durante a fase vegetativa, ocorre a emissão de folhas,
que inicia no VE até o aparecimento da folha bandeira (VF), quando é definido o número
final de folhas (FLN) (Fig. 1b). Durante a fase reprodutiva, os estágios de desenvolvimento
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são: R0= diferenciação da espiga floral, R1.0= espigamento, R2= desenvolvimento dos
botões florais, R3= início da antese, R3.4= metade da antese, R3.5= início da senescência,
R3.6= metade dos floretes senescentes, R4= antese completa e R5= final da senescência dos
floretes (Fig. 1d).
Figura 1. Representação esquemática da linha do tempo e da sequência do desenvolvimento de gladíolo no modelo PhenoGlad. O ciclo de desenvolvimento é dividido em fases principais (a, c, d) e subfases (sub divisões de cada fase principal). A sequência dos estágios vegetativos (V1, V2, V3,…,Vn) em (b) compreendem o aparecimento de folhas que ocorre durante a fase vegetativa. As equações usadas para simulação de cada fase e subfase estão apresentadas na figura. O número de codificação de cada estágio de desenvolvimento está apresentado na linha do tempo em (e). LAR= taxa de aparecimento de folhas (folhas dia1), LARmax= taxa máxima de aparecimento de folhas (folhas dia1), f(T)= função de resposta à temperatura, CF= fator de correção para uma maior taxa de aparecimento foliar das folhas superiores, VF= folha bandeira, r= taxa de desenvolvimento (dia1), rmaxs= taxa máxima de desenvolvimento (dia1) durante a base de brotação dos cormos, rmaxv= taxa máxima de desenvolvimento (dia1) durante a fase vegetativa, rmaxh= taxa máxima de desenvolvimento (dia1) durante a subfase de espigamento, rmaxf= taxa máxima de desenvolvimento (dia1) durante a subfase de florescimento. A seta tracejada em (d) indica que os estágios de desenvolvimento reprodutivos R3.4 e R3.5 ocorrem simultaneamente.
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4.1. EMISSÃO DE FOLHAS
A taxa diária de aparecimento de folhas (LAR) é calculada no modelo PhenoGlad
usando a metodologia descrita em Wang e Engel (1998):
LAR= LARmax . f(T) (1)
onde LAR é a taxa diária de aparecimento de folhas, LARmax é a taxa máxima diária de
aparecimento de folhas (folhas dia1), e f(T) é a função de resposta à temperatura (que varia
de 0 – 1). A f(T) é uma versão da função beta:
f(T) = [2(T Tb)α (Topt Tb)α (T Tb)2α] / (ToptTb) 2α if Tb ≤ T ≤ TB
f(T) = 0 if T < Tb or T > TB (2)
α = ln2 / ln [(TBTb) / (ToptTb)] (3)
onde Tb, Topt and TB são as temperaturas cardinais (minima, ótima e máxima) para LAR,
respectivamente. T é a temperatura média diária do ar, calculada através da média da
temperatura mínima e máxima diárias. LARmax é cultivar específico. As temperaturas
cardinais para LAR são Tb = 2°C (SHILLO; HALEVY, 1976; HERTOGH, 1996), Topt =
27°C (INTERNATIONAL FLOWER BULB CENTRE, 2011), e TB = 45°C (SHILLO;
HALEVY, 1976; INTERNATIONAL FLOWER BULB CENTRE, 2011). A curva gerada
pelas equações (2) e (3) com estas temperaturas cardinais para LAR é apresentada na Fig. 2
(linha verde, correspondente à fase vegetativa, que é quando ocorre a emissão de folhas). O
número de folhas acumuladas (CLN) é calculado iniciando no VE e acumulando valores
diários de LAR, isto é, CLN = ∑LAR até o aparecimento da última folha verdadeira. No
estágio R1, um fator de correção (CF), específico para cada cultivar, é adicionado ao CLN
para levar em consideração a maior taxa de aparecimento foliar das últimas folhas e, neste
dia, é quando o número final de folhas (FLN) é definido.
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Figura 2 ‒Função de resposta à temperatura f(T) usada no modelo PhenoGlad para simular as fases de desenvolvimento do gladíolo: fase de brotação (Tb = 5°C, Topt = 25°C and TB = 35°C), fase vegetativa (Tb = 2°C, Topt = 27°C and TB = 45°C) e fase reprodutiva (Tb = 6°C, Topt = 25°C and TB = 42°C).
4.2. DESENVOLVIMENTO (FENOLOGIA) DA CULTURA
Iniciando a partir do plantio, os estágios de desenvolvimento (DVS) são calculados
através do acúmulo de valores da taxa de desenvolvimento diário. DVS é 1 no PL, 0 no VE,
0.8 no R1.0, 1.0 no R2, 1.13 no R3, 1.32 no R3.4 e no R3.5, 1.56 no R3.6, 1.84 no R4 e 2 no
R5 (Fig. 2e). A taxa diária de desenvolvimento (dia1) é calculada segundo a metodologia
proposta por Wang e Engel (1998):
r = rmax . f(T) (4)
onde r é a taxa diária de desenvolvimento (dia1), rmax é a taxa máxima diária de
desenvolvimento (dia1) sob temperatura ótima e f(T) é a função de resposta à temperatura. O
rmax é genótipo dependente e varia de acordo com a fase e a subfase de desenvolvimento
(Fig. 2a, 2c e 2d): rmaxs= taxa máxima de desenvolvimento (dia1) durante a fase de brotação,
rmaxv= taxa máxima de desenvolvimento (dia1) durante a fase vegetativa, rmaxh= taxa
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máxima de desenvolvimento (dia1) durante a sub fase de espigamento e rmaxf= taxa máxima
de desenvolvimento (dia1) durante a sub fase de florescimento.
A função de resposta à temperatura f(T) é a mesma das equações (2) e (3), usando a
temperatura média diária do ar, calculada a partir da média da temperatura mínima e máxima
diárias do ar. Cada fase de desenvolvimento possui temperaturas cardinais específicas. Na
fase de brotação, as temperaturas cardinais são: Tb = 5°C (SHILLO; SIMCHON, 1973), Topt
= 25°C (a partir de experimentos realizados em ambiente controlado), e TB = 35°C (a partir
de experimentos realizados em ambiente controlado). Na fase vegetativa, as temperaturas
cardinais são: Tb = 2°C (SHILLO; HALEVY, 1976; HERTOGH, 1996), Topt = 27°C
(INTERNATIONAL FLOWER BULB CENTRE, 2011) e TB = 45°C (SHILLO; HALEVY,
1976, INTERNATIONAL FLOWER BULB CENTRE, 2011) e durante a fase reprodutiva:
Tb = 6°C (HERTOGH, 1996; BURG, 2004), Topt = 25°C (INTERNATIONAL FLOWER
BULB CENTRE, 2011) e TB = 42°C (SHILLO; HALEVY, 1976; INTERNATIONAL
FLOWER BULB CENTRE, 2011). A fase reprodutiva inclui as sub fases de espigamento e
florescimento. O formato da curva da f(T) para as diferentes fases de desenvolvimento está
representada na Fig. 2.
4.3. DANOS POR BAIXAS E ALTAS TEMPERATURAS
Danos devido a ocorrência de baixas temperaturas em gladíolo são consideradas no
modelo PhenoGlad da seguinte forma: se a temperatura mínima é menor do que 2°C durante
pelo menos três dias consecutivos, a partir do DVS = 0 (VE) até DVS = 2.0 (R5) então a
cultura é morta pela ocorrência de geada. Se a temperatura mínima é menor ou igual a 2°C
durante um dia ou 2°C ≤ Tmin ≤ 3°C durante 3 dias consecutivos a partir do DVS ≥ 0.64,
então há a morte da espiga pela ocorrência de geada mas as folhas são somente levemente
danificadas (manchas entre as nervuras).
Danos pela ocorrência de altas temperaturas no modelo PhenoGlad são assim
simulados: se a temperatura máxima é maior ou igual a 34°C, durante três dias consecutivos
durante a fase reprodutiva (a partir de R1 até R5), o modelo avisa o usuário sobre uma
queimadura severa nas sépalas se a simulação for realizada até R2 (ponto de colheita) ou se a
simulação for até R5 (final do florescimento), o modelo emite um aviso de risco de
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queimadura severa e risco dos 3 ou 4 últimos floretes da espiga não abrirem. Estes níveis de
temperatura foram selecionados baseados nas observações em experimentos de campo.
Por fim, se a temperatura máxima for maior do que 48°C durante o DVS = 0 até DVS
= 2, a temperatura letal superior é atingida (SHILLO; HALEVY, 1976) e a cultura é morta
pelo calor. Esta situação foi incluída no modelo para tornálo mais realístico quando ele é
forçado em climas extremos, como em cenários futuros de mudança climática.
5. USANDO O SOFTWARE PHENOGLAD
Após o download do programa “PhenoGlad(1.0).jar”, vá até a pasta de destino do
download e clique duas vezes no arquivo. A tela inicial vai aparecer (Figura 3).
Figura 3 ‒Tela inicial do programa PhenoGlad onde o usuário deve informar os dados de entrada para realizar a simulação.
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A interface gráfica do programa PhenoGlad é de fácil uso, mesmo para usuários que
não tenham tido experiência anterior com modelagem matemática. O simulador é composto
de três abas principais (Fig. 3): a primeira denominada “Simulação”, onde são inseridos os
dados necessários para uma simulação, e as abas “Tabelas” e “Gráficos”, onde são
apresentados os resultados em forma textual e gráfica.
A aba “Simulação” apresenta cinco passos (Figura 3):
5.1. PASSO 1:
O primeiro passo é inserir os dados meteorológicos para realizar a simulação. Para
isso, clicar em “Inserir dados meteorológicos”, e abrir o arquivo .txt com os dados
meteorológicos diários organizados na seguinte ordem:
Ano, Dia do Ano (Dia) (de 1 a 365 ou 366 em anos bissextos), temperatura mínima
(TMin) e temperatura máxima (TMax) com cabeçalho compatível com o mostrado abaixo
(Fig. 4).
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Figura 4 ‒Exemplo de arquivo de entrada com os dados meteorológicos diários para serem lidos no programa PhenoGlad. O arquivo deve ser no formato de texto (*.txt) contendo as variáveis Ano, Dia (1 a 365 ou 366, em ano bissexto), TMin (ºC) e Tmax (ºC). O separador decimal das variáveis temperatura mínima e temperatura máxima deve ser o ponto com uma casa decimal (ex: 23.6ºC).
O programa PhenoGlad requer um valor diário de cada variável meteorológica, assim,
se os dados obtidos forem do INMET, ele fornece dados horários de temperatura. Para tornar
o arquivo compatível com o PhenoGlad, é preciso filtrar o maior valor de temperatura
máxima e o menor valor de temperatura mínima de cada dia.
5.2. PASSO 2:
Selecionar a cultivar desejada ou ciclo de desenvolvimento para realizar a simulação .
É permitido ao usuário selecionar a cultivar desejada a partir de uma lista, na qual são
disponibilizadas dez cultivares de gladíolo com diferentes cores dos floretes e tamanho de
ciclo. As cultivares são: White Friendship (floretes de cor branca), Purple Flora (roxo), Rose
Friendship (rosa) (Fig. 5A, B, C), Amsterdã (branca), T704 (lilás), Peter Pears (alaranjado)
(Fig. 6A, B, C), Green Star (verde), Jester (amarela com parte interna em vermelho), White
Goddess (branca) (Fig. 7A, B, C) e Gold Field (amarela) (Fig. 8A).
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Figura 5 ‒Cultivares de gladíolo de ciclo precoce disponibilizadas no programa PhenoGlad: White Friendship (A), Purple Flora (B), Rose Friendship (C).
Figura 6 ‒Cultivares de gladíolo de ciclo Intermediário I disponibilizadas no programa PhenoGlad: Amsterdã (A), T704 (B) e Peter Pears (C).
Figura 7 ‒Cultivares de gladíolo de ciclo Intermediário II disponibilizadas no programa PhenoGlad: Green Star (A), Jester (B) e White Goddess (C).
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Figura 8 ‒Cultivar de gladíolo de ciclo Tardio disponibilizadas no programa PhenoGlad: Gold Field (A).
Se a cultivar desejada não consta na lista, o usuário pode selecionar o ciclo de
desenvolvimento (Precoce, Intermediário I, Intermediário II ou Tardio).
Figura 9 ‒ Ciclos de desenvolvimento de gladíolo disponibilizados no programa PhenoGlad.
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5.3. PASSO 3:
Definir se a simulação irá começar na data de plantio ou na data de emergência da
cultura. Digitar a data de plantio ou emergência (no formato dia/mês/ano) e escolher o
número de anos a simular, caso o usuário queira simular vários anos e assim será realizada
uma simulação com a mesma data de plantio ou emergência em vários anos (Fig. 10).
Figura 10 ‒Tela do programa PhenoGlad mostrando a data de plantio com o ano inicial da simulação. Neste caso, a simulação será feita em cinco anos com a mesma data de plantio (15 de janeiro) em cada um deles.
5.4. PASSO 4:
Escolher se deseja realizar a simulação até o ponto de colheita da cultura (estágio R2)
ou até o final do ciclo (estágio R5) (Fig. 11). O estágio R2 é o ponto de colheita comercial
recomendado para as hastes de gladíolo, que é quando os três primeiros floretes da espiga
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mostram a cor da flor. Também há a opção de simular até o final do ciclo (estágio R5), que é
o final do florescimento. Estes estágios seguem a escala de desenvolvimento proposta para
gladíolo por Schwab et al. (2015).
Figura 11 ‒Tela inicial do PhenoGlad, mostrando as duas opções do modelo em simular até o ponto de colheita das hastes (estágio R2) ou ciclo total da cultura (estágio R5). 5.5. PASSO 5:
Após realizados os quatro passos anteriores, clicar no botão de simulação (seta em
roxo) no canto inferior direito para executar a simulação. Quando a seta em roxo ficar verde e
aparecer um “V” no lugar do “play”, é só ir na aba Resultados para acessar os resultados da
simulação.
Os alertas para danos por baixas e altas temperaturas, se ocorrerem durante o ciclo de
desenvolvimento, são indicados pelo aparecimento de um botão piscante com um ponto de
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exclamação no canto inferior esquerdo da tela juntamente com uma mensagem no caso de ser
logo após a simulação. Esta mensagem indica o tipo de dano, o dia do ano, a data e o DVS no
dia que o dano ocorreu. A cor deste botão indica a natureza do alerta: botão amarelo significa
danos que não resultam na morte da planta (queimaduras nas sépalas e pétalas da espiga) e
botão vermelho significa danos que resultam na morte da planta (temperatura letal inferior e
superior, ou seja, morte por congelamento e morte por calor, respectivamente). Ao clicar no
alerta, se a mensagem estiver visível, irá desaparecer. Caso a mensagem não esteja visível, ao
clicar no alerta ela irá aparecer. A mensagem permanecerá constantemente visível enquanto
não se clicar no alerta.
6. RESULTADOS
Após a realização de uma rodada do modelo os resultados da simulação são gravados
na mesma pasta pasta em que o arquivo “PhenoGlad(1.0).jar” encontrase. A cada simulação
realizada, o programa automaticamente cria uma nova pasta com nome contendo
características da simulação. Por exemplo, uma nova pasta com o nome:
“PL(15jan2011)JESTER_R5_5”
referese a uma simulação realizada com a data de plantio em 15 de janeiro de 2011, com a
cultivar Jester, até o ciclo total (R5) simulada para 5 anos. O ano que aparece compondo o
nome da pasta gerada referese ao primeiro ano simulado (2011 no caso acima). Dentro desta
pasta, aparecerão os arquivos .txt com o resultado detalhado de cada ano de simulação. Já
uma pasta com o nome:
“EM(13nov2015)PRECOCE_R2_1”
referese a uma simulação realizada com a data de emergência em 13 de novembro de 2015,
com o grupo de ciclo de desenvolvimento Precoce, até o ponto de colheita (R2) simulada para
1 ano. Mesmo que a simulação for realizada até R2 o arquivo .txt com o resultado detalhado
da simulação aparecerá até o final do ciclo de desenvolvimento (até R5).
O usuário pode visualizar, na forma gráfica, os dados meteorológicos usados na
simulação (Fig. 12).
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Figura 12 ‒Tela de resultados do programa PhenoGlad com os dados meteorológicos usados na simulação.
Na aba “Desenvolvimento da cultura” é apresentada a evolução dos estágios
vegetativos e estágios de desenvolvimento (DVS) da cultura do gladíolo na forma de gráfico
(Fig. 13A). É possível visualizar cada variável individualmente desmarcando as demais
variáveis nas caixas ao lado do gráfico, deixando marcada somente a variável de interesse.
Quando é rodada uma simulação para vários anos, o usuário pode visualizar o resultado da
simulação para os diferentes anos simulados nas abas Tabelas e Gráficos (Fig. 13B).
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Figura 13 ‒Tela de resultados do programa PhenoGlad com a evolução dos estágios vegetativos e estágios de desenvolvimento (DVS) da cultura em uma simulação com 1 ano (A) e uma simulação com 5 anos (B)..
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Os resultados da simulação podem ser visualizados de forma resumida em uma tabela
(Fig. 14). Nesta tabela é informado a data de ocorrência e o dia juliano dos principais estágios
de desenvolvimento vegetativos e reprodutivos da cultura, os dias após o plantio (DAP, se a
simulação for iniciada a partir da data de plantio) ou dias após a emergência (DAE, se a
simulação iniciar a partir da data de emergência), o número de folhas (NF) e a definição de
cada um dos estágios.
Também há a opção de visualizar o arquivo .txt com os resultados detalhados da
simulação, no qual é informado o dia do ano (Dia), o ano da simulação (Ano), a temperatura
mínima (TMin), máxima (TMax) e média (TMed) de cada dia, a função de resposta à
temperatura calculada pelo modelo (fTMed), a evolução diária dos estágios de
desenvolviemnto do modelo (DVS), o número de folhas acumulado diariamente (CLN) e os
estágios vegetativos (V_Stage), que é resultado do arredondamento dos valores de CLN (Fig.
15). Este resultado da simulação fica armazenado na mesma pasta em que o programa foi
salvo.
Figura 14 ‒Tela de resultados do programa PhenoGlad com a tabela resumida de resultados de uma simulação informando a data de ocorrência dos estágios de desenvolvimento vegetativos e reprodutivos da cultura.
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Figura 15 ‒Arquivo de texto com os resultados gerados pelo programa PhenoGlad com os resultados detalhados da simulação das seguintes variáveis: Dia, Ano, TMin, TMax, TMed, fTMed, DVS, CLN, V_Stage.
7. VALIDAÇÃO DO MODELO
A validação da emissão de folhas e fenologia do modelo PhenoGlad foi realizada com
dados de número de folhas (CLN) e estágios de desenvolvimento (DVS) coletados em
experimentos de campo realizados em Santa Maria, Itaqui, Frederico Westphalen e numa
lavoura comercial de gladíolo no RS e em Curitibanos, em SC. Um resumo dos resultados da
avaliação do modelo com os dados independentes é apresentado na Fig. 16.
O desempenho do modelo em simular o CLN e o número final de folhas (FLN) em
todas as datas de plantio e locais está na Fig. 16A e 16B. A Fig. 16C mostra o desempenho
geral do modelo em simular os estágios de desenvolvimento de gladíolo a partir da data de
emergência e a partir do plantio (Fig. 16D). O modelo teve bom desempenho em simular o
CLN, o FLN e a fenologia da cultura do gladíolo, com um desempenho levemente superior
quando iniciou a partir da data de emergência do que quando iniciou no plantio.
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Figura 16 ‒Número de folhas observado versus simulado (A), número final de folhas (B), e dias após o plantio (DAP) com o modelo PhenoGlad rodando a partir da emergência (C) e dias após o plantio (DAP) com o modelo PhenoGlad rodando a partir da data de plantio (D) dos estágios de desenvolvimento emergência (VE), espigamento (R1), desenvolvimento dos botões florais (R2), início da antese (R3), metade da antese (R3.4), início da senescência da haste floral (R3.5), metade da senescência da haste floral (R3.6), final da antese (R4) e senescência completa da haste floral (R5). Dados de todos os locais no Rio Grande do Sul (Santa Maria, Itaqui e Frederico Westphalen) e datas de plantio nos anos 2011 a 2014 estão agrupados. A linha sólida é a linha 1:1. As inserções são os resíduos. RMSE = raíz do quadrado médio do erro, BIAS= índice BIAS, dw= índice de concordância, r= coeficiente de correlação, MSEs= erro sistemático, MSEu= erro não sistemático, n= número de observações.
A habilidade do modelo PhenoGlad em simular os estágios vegetativos e reprodutivos
para seis cultivares de gladíolo cultivadas em uma lavoura comercial de gladíolo em Santa
Maria em 2015 estão representados na Fig. 17. O modelo foi rodado a partir da data de
plantio para a maioria das cultivares, exceto para a cultivar Green Star (Fig. 17C), em que o
modelo foi rodado a partir da data de emergência pois a fase de brotação dos cormos não foi
bem simulada pelo modelo. Os estágios V, o FLN e a evolução do DVS foram bem
simulados pelo modelo PhenoGlad. As setas indicam a utilidade do modelo em ser usado
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como ferramenta de apoio à tomada de decisão para realização de práticas de manejo a
campo.
Figura 17 ‒Estágios de desenvolvimento (DVS) e estágios vegetativos (Estágios V) observados e simulados com o modelo PhenoGlad rodando a partir da emergência em função de dias após o plantio para seis cultivares de gladíolo (A= Purple Flora, B= Amsterdã, C= Green Star, D= White Goddess, E= Jester, F= Gold Field) cultivados em uma lavoura comercial em Santa Maria, RS, Brasil. O modelo foi rodado a partir da data de plantio para todas as cultivares, exceto para a cultivar Green Star, que foi rodada a partir da data de emergência. As setas representam a data recomendada da adubação nitrogenada de cobertura, no estágio V3 (setas em azul) e o ponto de colheita da cultura (setas em alaranjado). A data de plantio foi em 27 de julho de 2015.
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A avaliação do modelo PhenoGlad em simular danos por frio e por calor foi realizada
a partir da tabela de contingência 2 x 2 (WILKS, 2006). Neste método, a frequência de erros
do modelo foi calculado através do número de observações do evento que o modelo foi capaz
de prever ou acurácia do modelo. A frequência de falsos alarmes (quando o evento foi
previsto para ocorrer pelo modelo mas não ocorreu) e a taxa de acerto, ou seja, a taxa correta
de previsão do número de vezes que o evento ocorreu e foi também previsto pelo modelo. A
acurácia do modelo variou de 77 a 100% e a taxa de acerto variou de 36 a 100% em Santa
Maria para previsão de danos por altas e baixas temperaturas.
Apesar de já ter sido testado, os testes do modelo PhenoGlad com dados
independentes continuarão sendo realizados pelo Grupo de Agrometeorologia da UFSM.
Fora do Rio Grande do Sul, o modelo foi testado para as condições de Santa Catarina.Assim,
o modelo PhenoGlad pode ser usado para cultivares cultivadas em outros locais do Brasil,
desde que os dados meteorológicos de entrada sejam do local onde as plantas são cultivadas.
8. DIREITOS, PERMISSÃO E CONDIÇÕES DE USO
Os direitos autorais do PhenoGlad são da Universidade Federal de Santa Maria e de
seus autores. Não é permitida a comercialização do Software PhenoGlad, em nenhuma forma.
O uso do modelo PhenoGlad é permitido em trabalhos científicos e técnicos, desde que seja
citado como “Modelo PhenoGlad” usando a referência:
UHLMANN, L. O. PhenoGlad: um modelo de simulação do desenvolvimento em
gladíolo.2016. 108p. Dissertação (Mestrado em Agronomia) Universidade Federal de Santa
Maria, Santa Maria, RS, 2016.
São de inteira responsabilidade do usuário os resultados da simulação. Os autores do
PhenoGlad não se responsabilizam pelo uso indevido do software e por resultados
decorrentes do uso errado do modelo.
Antes do primeiro uso, todo usuário do PhenoGlad deve informar à Equipe do
PhenoGlad que irá usar o software e onde usarão os resultados (pesquisa, ensino, extensão,
consultoria ou aula), enviando mensagem de email ao Prof. Nereu Augusto Streck
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9. DÚVIDAS E INFORMAÇÕES
Para informações, dúvidas, críticas e sugestões sobre o funcionamento do programa
PhenoGlad, entre em contato com a equipe PhenoGlad:
Universidade Federal de Santa Maria
Departamento de Fitotecnia, Sala 02
Centro de Ciências Rurais
Av. Roraima, 1000 – Campus Camobi, Prédio 77, Sala 02
97105900, Santa Maria – RS.
A/C Prof. Nereu Augusto Streck
Site: www.ufsm.br/phenoglad
Email: [email protected], [email protected], [email protected]
Facebook: https://www.facebook.com/phenoglad
10. AGRADECIMENTOS
Os autores do PhenoGlad agradecem ao CNPq, à CAPES, à FAPERGS e à UFSM
(Programas FIT e FIT Jr.) pelas bolsas de doutorado, mestrado, iniciação científica e
iniciação tecnológica durante os vários anos (de 2011 a 2016) em que foram realizados
experimentos de campo para calibrar e testar o modelo PhenoGlad no Rio Grande do Sul e
em Santa Catarina. Especiais agradecimentos ao Departamento de Fitotecnia da Universidade
Federal de Santa Maria, pelo apoio durante o desenvolvimento do software; aos Programas de
Pósgraduação em Agronomia (PPGAgro) e em Engenharia Agrícola (PPGEA) da UFSM,
pelas dissertações e teses que deram suporte científico para o software. Ao Departamento de
Linguagens e Sistemas de Computação e ao Curso de Ciência da Computação da UFSM, por
oferecerem condições propícias ao desenvolvimento do trabalho. Às equipes da UFSM
Campus de Frederico Westphalen, UNIPAMPA campus Itaqui e UFSC Campus
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Curitibanos, por possibilitarem que parte dos experimentos de campo fossem realizados em
suas instituições e pela valiosa ajuda na coleta de dados nos experimentos que serviram para
teste do modelo. Um especial agradecimento ao produtor de gladíolo de Santa Maria, sr.
Milton Cauzzo e à sua família, que possibilitou que realizássemos um experimento de campo
na sua propriedade para testar o modelo nas condições de uma lavoura comercial em 2015.
Agradecemos também ao sr. Adair Belli pela ajuda na obtenção dos bulbos de gladíolo
usados em todos experimentos.
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11. REFERÊNCIAS
BURG, S. P. Postharvest physiology and hypobaric storage of fresh produce. Florida: CABI Publishing; USA, 2004. 670p. HERTOGH, A. de. Holland bulb forcer’s guide. 5. ed. Hillegom: International Flower Bulb Center; Netherlands, 1996. INTERNATIONAL FLOWER BULB CENTRE. Gladiolus as cut flowers: Guidelines for cut flower production. The Netherlands: International Flower Bulb Centre, 2011. SCHWAB, N. T. et al. A phenological scale for the development of Gladiolus. Annals of Applied Biology, United Kingdom, v. 166, n. 3, p. 496507, mai. 2015a. SHILLO, R.; HALEVY, A. H. The effects of various environmental factors on flowering of gladiolus. III. Temperature and moisture, Scientia Horticulturae, Amsterdam, v. 4, n. 2, p. 147155, dez. 1976. SHILLO, R.; SIMCHON, S. Effect of water content and storage temperature of gladiolus corms on flowering. Scientia Horticulturae, Amsterdam, v. 1, n. 1, p. 5762, jan. 1973. WANG, E.; ENGEL, T. Simulation of phenological development of wheat crops. Agricultural Systems, London, v. 58, n. 1, p. 124, set. 1998. WILKS, D. S. Forecast validation. In: WILKS, D. S, edn. Statistical methods in the atmospheric sciences. 2. ed. Burlington: Elsevier, 2006. p.255336.
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12. LISTA DE ABREVIATURAS
BIAS Índice BIAS
CF Fator de correção
CLN Número de folhas acumuladas
DAP Dias após o plantio
DVS Estágio de desenvolvimento
dw Índice de concordância
f(T) Função de resposta à temperatura
FLN Número final de folhas
INMET Instituto Nacional de Meteorologia
LAR Taxa da aparecimento de folhas
LARmax Taxa máxima de aparecimento de folhas
MSEns Erro nãosistemático
MSEs Erro sistemático
PL Plantio
r Taxa de desenvolvimento diário e coeficiente de correlação
R1.0 Espigamento
R2 Desenvolvimento dos botões florais
R3 Início da antese
R3.4 Metade da antese
R3.5 Início da senescência da haste floral
R3.6 Metade da senescência da haste floral
R4 Final da antese
R5 Senescência completa da haste floral
rmax Taxa máxima de desenvolvimento diário
rmaxf Taxa máxima de desenvolvimento durante a sub fase de florescimento
rmaxh Taxa máxima de desenvolvimento durante a sub fase de espigamento
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rmaxs Taxa máxima de desenvolvimento durante a fase de brotação dos cormos
rmaxv Taxa máxima de desenvolvimento durante a fase vegetativa
RMSE Raíz do quadrado médio do erro
T Temperatura média diária do ar
Tb Temperatura basal inferior
TB Temperatura basal superior
Topt Temperatura ótima
UFSC Universidade Federal de Santa Cataria
UFSM Universidade Federal de Santa Maria
UNIPAMPA Universidade Federal do Pampa
V1 Primeira folha
V2 Segunda folha
V3 Terceira folha
VE Emergência
VF Folha bandeira
Vn Enésima folha
WE Modelo de Wang e Engel
