CO2-response function of radiation use efficiency in rice for climate change scenarios

Abstract

-The objective of this work was to evaluate a generalized response function to the atmospheric CO 2 concentration [f(CO 2 )] by the radiation use efficiency (RUE) in rice. Experimental data on RUE at different CO 2 concentrations were collected from rice trials performed in several locations around the world. RUE data were then normalized, so that all RUE at current CO 2 concentration were equal to 1. The response function was obtained by fitting normalized RUE versus CO 2 concentration to a Morgan-Mercer-Flodin (MMF) function, and by using Marquardt's method to estimate the model coefficients. Goodness of fit was measured by the standard deviation of the estimated coefficients, the coefficient of determination (R 2 ), and the root mean square error (RMSE). The f(CO 2 ) describes a nonlinear sigmoidal response of RUE in rice, in function of the atmospheric CO 2 concentration, which has an ecophysiological background, and, therefore, renders a robust function that can be easily coupled to rice simulation models, besides covering the range of CO 2 emissions for the next generation of climate scenarios for the 21 st century.Index terms: Oryza sativa, global warming, modeling, photosynthesis. Função de resposta a CO 2 na eficiência de uso da radiação em arroz para cenários de mudanças climáticasResumo -O objetivo deste trabalho foi avaliar uma função de resposta generalizada à concentração de CO 2 atmosférico [f (CO 2 )] pela eficiência de uso de radiação (RUE) em arroz. Os dados experimentais de RUE, em diferentes concentrações de CO 2 , foram coletados de ensaios sobre o arroz realizados em diferentes locais do mundo. Os dados de RUE foram normalizados de modo que todos os valores de RUE, na atual concentração de CO 2 , foram iguais a 1. A função de resposta foi obtida pelos valores de RUE normalizados versus a concentração de CO 2 , ajustados à função de Morgan-Mercer-Flodin (MMF), com uso do método de Marquardt para estimar os coeficientes do modelo. O ajuste da função foi medido pelo desvio-padrão dos coeficientes estimados, o coeficiente de determinação (R²) e a raiz do quadrado médio do erro (RQME). A f(CO 2 ) descreve uma resposta não linear sigmoidal da RUE em arroz, em função da concentração do CO 2 atmosférico, o que tem significado ecofisiológico e, portanto, é uma função robusta que pode ser facilmente acoplada a modelos de simulação de arroz, além de abranger as emissões de CO 2 para a próxima geração de cenários climáticos para o século 21.Termos para indexação: Oryza sativa, aquecimento global, modelagem, fotossíntese.

Forecasting the rice yield in Rio Grande do Sul using the SimulArroz model

“…As an example of the MARS project in Europe, it is possible to couple this method, as a new tool to predict rice yield, and helps the national supply company (Companhia Nacional de Abastecimento -Conab), to improve the actual rice monitoring and forecast (Bussay et al, 2015). Crop models are powerful tools that can be used to generate information for management by farmers, government policy makers, and as a teaching tool (Streck et al, 2011). Here, we validated an easy method to improve the national forecasting system through the SimulArroz rice model application.…”

“…Here, we validated an easy method to improve the national forecasting system through the SimulArroz rice model application. Moreover, it is also possible to monitor the regional environmental footprint and climate change impacts, and to help Brazilian politics on decision-making (Streck et al, 2012;Supit et al, 2012). As Brazil is one of the most important food suppliers for the world, it is necessary to present reliable and technology-based solutions, to generate more accurate information on yield forecast.…”

Acúmulo de matéria seca e produtividade em híbridos de arroz irrigado simulados com o modelo SimulArroz

“…O efeito da temperatura sobre a EUR é descrito com uma função de resposta com quatro temperaturas cardinais (Soltani et al, 2001), de modo que a EUR é máxima quando a temperatura média diária do ar se situa na faixa ótima (22 a 32°C) e é multiplicada por um fator de correção menor que 1 em temperaturas sub e supra ótimas, que reduz linearmente a EUR até zero, quando a temperatura é igual ou menor que 9°C ou igual ou maior que 45°C. A concentração de CO 2 utilizada foi 390 ppm (Streck et al, 2012) ), a qual foi calculada com base no brilho solar pela equação de Angstron, modificada por Prescott e Penman (Estefanel et al, 1990), e CER é o coeficiente de extinção da radiação no dossel, considerado como 0,4 até a antese e 0,6 após a antese (Bouman et al, 2004).…”