PREPCLIM
Titlul proiectului: „Sistem pentru identificarea ideotipurilor de porumb, date de semănat optime și fertilizare cu azot în contextul schimbărilor climatice
Cod proiect: PN-III-P2-2.1-PED-2019-5302
Nr contractului: 464PED (UEFISCDI)
Domeniu: Mediu și schimbări climatice
Consorțiu:
Instituție coordonatoare: INSTITUTUL NAŢIONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE AGRICOLĂ - FUNDULEA
www.incda-fundulea.ro
Partner 1: ADMINISTRAȚIA NAȚIONALĂ DE METEOROLOGIE RA
www.meteoromania.ro
Rezultatele parțiale ale proiectului pot fi accesate la:
www.meteoromania.ro/prepclim
Valoarea totală de la buget: 594 625,00 RON
Valoarea totală cofinanțare (surse proprii ANM): 113 655,00 RON
Valoarea totală a Contractului: 708 280,00 RON
Executanți:
| Cătălin Lazăr | INCDA Fundulea | Director de proiect |
| Mihaela Caian | ANM | Responsabil partener |
| Zenaida Chițu | ANM | |
| Aristița Busuioc | ANM | |
| Alexandru Dumitrescu | ANM | |
| Oana Alexandra Oprea | ANM | |
| Daniel Alexandru | ANM | |
| Elena Petcu | INCDA Fundulea | |
| Ion Toncea | INCDA Fundulea | |
| Ion Ciocăzanu | INCDA Fundulea | |
| Emil Georgescu | INCDA Fundulea | |
| George Cizmaș | INCDA Fundulea | |
| Caterina Băduț | INCDA Fundulea | |
| Victor Petcu | INCDA Fundulea | |
| Musat Daniela | INCDA Fundulea | |
| Constantin Guruianu | INCDA Fundulea | |
| Iuliana Constantin | INCDA Fundulea | |
| Ileana Bostan | INCDA Fundulea | |
| Dumitra Sergentul | INCDA Fundulea | |
| Ligia Măcelaru | INCDA Fundulea | |
| Lidia Cana | INCDA Fundulea | |
| Cătălin Savin | INCDA Fundulea |
Rezumat
Conform raportul AR5/IPCC (2013) schimbările climatice au început sa fie deja evidente iar perspectivele apar astăzi mai îngrijorătoare decât in urmă cu câteva decenii. Deși in ultimii ani s-a înregistrat un progres în studiul impactului schimbărilor climatice asupra culturilor și producției agricole, acestea sunt rareori direct aplicabile pentru a furniza soluții validate pentru viitor, datorită complexității extrem de mari a factorilor ce intervin la scară locală a culturii, prin interacțiunea atmosferă/sol/procese fenologice/ecosisteme, etc. Contrar studiilor de impact, furnizarea unui agro-ideotip presupune utilizarea modelarii cuplate: climatice-fenologice, la rezoluții foarte înalte, capabile să reprezinte procesele de scară foarte fina implicate. Aceste modelari, aplicate pentru o serie larga de simulări de senzitivitate in care sunt analizate combinații ale parametrilor-cheie pentru aceste procese (e.g. fertilizarea, data însămânțării, etc.) conduc la identificarea ideotipului adaptat condițiilor climatice viitoare. Acest proiect își propune dezvoltarea unui sistem integrat pentru identificarea ideotipurilor de porumb adaptate condițiilor climatice viitoare pentru Romania (Călărași), compatibile cu producții mari, stabile și risc scăzut de poluare a apei freatice. Nucleul acestui sistem consta in realizarea unui modelari cuplate climatice-fenologice, pe baza celor mai avansate tehnici de rafinare spațială (downscaling dinamic si statistic). Sistemul open-source va fi ușor aplicabil altor culturi sau areale prin prisma interfețelor software ce vor fi dezvoltate pentru: fluxul de date, analiza si cuantificarea riscurilor climatice extreme și direcționarea outputului către un nou serviciu ERRIS agro-climatic.
Obiectiv
Obiectivul acestui proiect constă în dezvoltarea unui sistem integrat pentru identificarea ideotipurilor pentru plantele de cultură, a detaliilor tehnologice optime de semănat și fertilizarea cu azot pentru schimbările climatice așteptate pentru orizontul de timp 2020-2050. Chiar dacă sistemul demonstrativ (TRL4) va fi creat și testat pentru porumb (simulările fiind efectuate cu un ansamblu de modele climatice pentru doua scenarii RCP în platforma DSSAT (Jones et al., 2003) pentru diferite date de semănat și niveluri de fertilizare cu azot (atât sub formă anorganică cât și sub formă de compost) pentru zona Fundulea, concepția sistemului va fi modulară, astfel încât pentru viitoarele eforturi de cercetare (TRL 5) va fi posibil ca sistemul să fie adaptat pentru orice combinație dintre o arie geografică (celule de grid sau puncte) și mai multe modele climatice sau de simulare a creșterii plantelor de cultură pre cum și pentru alte măsuri agrotehnice. Potențialul principalei linii de prelucrare a sistemului (axată pe modelarea fenologiei, date de semănat și fertilizare cu azot în noile condiții climatice) va li amplificat de către modele auxiliare (care vor aduce linia de procesare de la TRL2 la TRL3/TRL4). Aceste modele auxiliare vor permite o mai bună exploatare a rezultatelor agregate produse de linia principală.
Rezultate
| Etapa I Decembrie 2020 |
Etapa II Decembrie 2021 |
| Etapa III Octombrie 2022 |
|
Platforme de interacțiune cu actualii și viitorii utilizatori
Un nou serviciu Agro-Climatic accesibil prin două platforme a fost creat și dezvoltat în cadrul acestui proiect.
Platforma 1: furnizează informații și date despre indicatorii climatici, indicatorii agro-climatici și extremele climatice proiectate pentru orizontul de timp 2050 din perspectiva RCP4.5 și RCP8.5, pentru regiunea de sud a României la nivel de unitate administrativ teritorială (UAT).
Fig. P1: Platforma de acces la Baza de date Agro-Climatice
Platforma 2: este interfața de operare a Serviciului Agro-Climatic interactiv, pentru climatul actual și viitor (Fig. P2), care realizează on-line, în timp „near-real” simulări numerice scenariilor de management cerute de utilizator pentru climatul actual și proiecții climatice (scenarii RCP45/ RCP85). Furnizează in output conform opțiunii utilizatorului, având ca rezultat parametrii/ intervalele/ informațiile cerute de către utilizator, pentru orizontul de timp / regiunea cerută de utilizator și capabil sa selecteze chiar o soluţie optimă de cultivar ca răspuns la cerința de management a utilizatorului. Această platformă conține un serviciu interactiv cu utilizatorul prin care acesta poate să ceară și configureze simulări numerice de scenarii de management agro-climatic. Sistemul efectuează pentru utilizator rularea in timp real a modelelor cuplate: climat / fenologie, și furnizează rezultatele: date de fenologie, producție, poluare cu N și C dar mai ales oferă posibilitatea de a identifica ideotipul de cultura care răspunde cerințelor utilizatorului în contextul scenariului climatic si de management cerut de utilizator. Utilizatorul are posibilitatea să facă alegerea segmentului de timp, a UAT-ului, a orizontului temporal (viitor), a scenariului climatic de forțaj radiativ (slab, moderat, intens (RCPs)) și a măsurilor agrotehnice aplicate (Fig. P2)
Fig. P2: Platforma de acces la Serviciul Agro-Climatic interactiv
Prezentarea platformei Prepclim nr. 1 ( regasita la link-ul http://193.26.129.82/ )cu interfata Utilizator (celula „USER_BOX”)
Exemple de: i) interogare (celule bleu), ii) tratare a interogării (figuri centrale) și iii) rezultate (figuri centrale, informații – celule roșii)
Acest serviciu informatic a fost deja publicat pe EERIS
PREPCLIM
Title:
System for identification of maize ideotypes, optimal sowing dates and nitrogen fertilization under climatic changes
Contract number: 464PED (UEFISCDI)
Abstract:
The Fifth Assessment Report (AR5) of the IPCC presents strong evidence that climate change poses now one of the major threats to the planet expected to increase even more in the next decades, affecting all natural systems and rising a high priority on agro-impacts. Although significant progress has been achieved in research studies of climate change impact on crops and agro-production, these were rarely applicable to provide validated solutions for future, due to the high complexity of implied factors arising at the culture scale, from interactions among atmosphere, soil, phenology, ecosystems, etc. In opposite to impact studies, finding an ideotype involves using interactively coupled climate-phenological models at high resolutions for properly solving the fine scales processes involved. These models, applied for a large variety of cross-parameter sensitivity-simulations (e.g., sewing date, fertilization type) are optimally combined in relation with the future regional climate conditions. These simulations outcome can offer a proper profile of the abiotic-stress for future cultivar and hybrids and identifies their main vulnerabilities to climate change for region and time-slice in future. This project aims to develop a demonstrator-system for the identification of phenological maize ideotypes that are compatible with high and stable production and low pollution risk of the ground water by nitrates compounds, under RCP multi-model climate scenarios. The core of the system relies on developing a coupled high-resolution (below 5 km) climate-phenological modeling chain for ideotype identification, based on advanced scale-refining techniques (combined dynamical-statistical downscaling) for Romania. The open-access system will be easily applied for other species/areas through software-interfaces designed for data handling, regional climate-extremes analysis, and tools for directing system's outcome towards a new ERRIS agro-climate service.
Objective:
The aim of this project is to develop an integrated system for identification of crop ideotypes, optimal sowing dates and nitrogen fertilization under climatic changes for the time horizon (2025-2050). Even if, the demonstration system (TRL4) will be created and tested for maize (simulated with the weather files generated by an ensemble of climate models under two RCP scenarios (Representative Pathway Concentrations RCP4.5, RCP8.5) in DSSAT platform (Jones et al., 2003) for different sowing dates and nitrogen fertilization levels (both chemical and manure) in Fundulea area, the conception of the system will be modular, so it will be possible for a future research effort (TRL5) to be applied for any combination of geographical area (grid cells or points) and more climatic and crop models as well as for other agrotechnological measures. The potential of the main processing line of the system (aiming phenology, sowing dates and impact of nitrogen fertilization under the new climatic conditions) will be enhanced by auxiliary models (they will be bringing the processing line from TRL2 to TRL3/TRL4). These auxiliary models will permit a better exploitation of the aggregated results of the main line.