Modeling the growth, yield and N dynamics of wheat for decoding the tillage and nitrogen nexus in 8-years long-term conservation agriculture based maize-wheat system

C.M. Parihar Dipaka Ranjan Sena Prakash Chand Ghasal Shankar Lal Jat Yashpal Singh Saharawat Mahesh Gathala Upendra Singh Hari Sankar Nayak (2024, [Artículo])

Context: Agricultural field experiments are costly and time-consuming, and their site-specific nature limits their ability to capture spatial and temporal variability. This hinders the transfer of crop management information across different locations, impeding effective agricultural decision-making. Further, accurate estimates of the benefits and risks of alternative crop and nutrient management options are crucial for effective decision-making in agriculture. Objective: The objective of this study was to utilize the Crop Environment Resource Synthesis CERES-Wheat model to simulate crop growth, yield, and nitrogen dynamics in a long-term conservation agriculture (CA) based wheat system. The study aimed to calibrate the model using data from a field experiment conducted during the 2019-20-2020-21 growing seasons and evaluation it with independent data from the year 2021–22. Method: Crop simulation models, such as the Crop Environment Resource Synthesis CERES-Wheat (DSSAT v 4.8), may provide valuable insights into crop growth and nitrogen dynamics, enabling decision makers to understand and manage production risk more effectively. Therefore, the present study employed the CERES-Wheat (DSSAT v 4.8) model and calibrated it using field data, including plant phenological phases, leaf area index, aboveground biomass, and grain yield from the 2019-20-2020-21 growing seasons. An independent dataset from the year 2021–22 was used for model evaluation. The model was used to investigate the relationship between growing degree days (GDD), temperature, nitrate and ammonical concentration in soil, and nitrogen uptake by the crop. Additionally, the study explored the impact of contrasting tillage practices and fertilizer nitrogen management options on wheat yields. The experimental site is situated at ICAR-Indian Agricultural Research Institute (IARI), New Delhi, representing Indian Trans-Gangetic Plains Zone (28o 40’N latitude, 77o 11’E longitude and an altitude of 228 m above sea level). The treatments consist of four nitrogen management options, viz., N0 (zero nitrogen), N150 (150 kg N ha−1 through urea), GS (Green seeker based urea application) and USG (urea super granules @150 kg N ha−1) in two contrasting tillage systems, i.e., CA-based zero tillage (ZT) and conventional tillage (CT). Result: The outcomes exhibited favorable agreement between the model’s simulations and the observed data for crop phenology (With less than 2 days variation in 50% onset of flowering), grain and biomass yield (Root mean square error; RMSE 336 kg ha−1 and 649 kg ha−1, respectively), and leaf area index (LAI) (RMSE 0.28 & normalized RMSE; nRMSE 6.69%). The model effectively captured the nitrate-N (NO3−-N) dynamics in the soil profile, exhibiting a remarkable concordance with observed data, as evident from its low RMSE = 12.39 kg ha−1 and nRMSE = 13.69%. Moreover, as it successfully simulated the N balance in the production system, the nitrate leaching and ammonia volatilization pattern as described by the model are highly useful to understand these critical phenomena under both conventional tillage (CT) and CA-based Zero Tillage (ZT) treatments. Conclusion: The study concludes that the DSSAT-CERES-Wheat model has significant potential to assess the impacts of tillage and nitrogen management practices on crop growth, yield, and soil nitrogen dynamics in the western Indo-Gangetic Plains (IGP) region. By providing reliable forecasts within the growing season, this modeling approach can facilitate better planning and more efficient resource management. Future implications: The successful implementation of the DSSAT-CERES-Wheat model in this study highlights its applicability in assessing crop performance and soil dynamics. Future research should focus on expanding the model’s capabilities by reducing its sensitivity to initial soil nitrogen levels to refine its predictions further. Moreover, the model’s integration with decision support systems and real-time data can enhance its usefulness in aiding agricultural decision-making and supporting sustainable crop management practices.

Nitrogen Dynamics Mechanistic Crop Growth Models Crop Simulation CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA NITROGEN CONSERVATION AGRICULTURE WHEAT MAIZE CROP GROWTH RATE SIMULATION MODELS

Emmer wheat eco-geographic and genomic congruence shapes phenotypic performance under mediterranean climate

Dana Fuerst SHAILESH YADAV Rajib Roychowdhury Carolina Sansaloni Sariel Hübner (2022, [Artículo])

Emmer Wheat CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA WHEAT GENETIC VARIATION CLIMATE PHENOLOGY YIELDS MEDITERRANEAN CLIMATE

Estrategia de atención para la introducción de agua potable y saneamiento en comunidades rurales dispersas

EDUARDO LOPEZ RAMIREZ Gemma Millán ROBERTO ROMERO PEREZ RICARDO VICTOR LOPEZ MERA JOSE LUIS MARTINEZ RUIZ Denise Soares (2017, [Documento de trabajo])

El objetivo del presente proyecto ha sido generar una propuesta de política pública que permita el diseño, la elaboración e implementación de acciones para dotar, en el corto plazo, de agua potable a comunidades rurales dispersas en México y que sea acorde al entorno social y ambiental de éstas. El proyecto asume que la identificación, cuantificación, caracterización y análisis de las localidades rurales dispersas, así como el conocimiento de sus condiciones sociales, culturales y económicas, posibilite elaborar una política pública de atención, basada en el conocimiento de su entorno social y ambiental, que permita dotar de mejores servicios de agua potable a dichas localidades. El presente estudio inició con el primer momento de la política pública, es decir “el diseño”, el cual necesariamente debe realizarse a partir de un diagnóstico del problema que se desea resolver (en este caso la situación de las localidades rurales dispersas).

Abastecimiento de agua Seguridad hídrica Factores socioeconómicos Zonas rurales CIENCIAS SOCIALES

Análisis de la reproducción de procesos atmosféricos que afectan el clima mexicano mediante simulaciones regionales del clima

José Antonio Salinas Prieto (2018, [Documento de trabajo])

Se realizó un estudio del clima regional mexicano que incluye su variabilidad y su cambio a largo plazo, el cual aporta información y conocimiento para evaluar las causas de los impactos regionales bajo el escenario de cambio climático RCP8.5 tanto en el período futuro cercano 2015-2039, como en el lejano 2070-2099, al comparar los cambios de procesos atmosféricos respecto al período base histórico 1980-2009.

Factores meteorológicos Cambio climático Impacto ambiental Simulación CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Análisis de la actividad de ondas del este y su impacto en la variabilidad intraestacional de precipitación en el trópico mexicano

MAURA GONZALEZ ROBLES (2021, [Tesis de doctorado])

Tesis (Doctora en Ciencias y Tecnología del Agua) -- Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Coordinación de Desarrollo Profesional e Institucional. Subcoordinación de Posgrado.

En este trabajo se analizaron los sistemas atmosféricos que aportan variabilidad climática a México y Centroamérica, es decir: la Corriente en Chorro del Caribe (CCC) y las ondas del este (OE). Ambos sistemas aportan humedad, principalmente en Centroamérica, Golfo de México y Océano Pacífico; además, son importantes para los trópicos al modular la convección cuya variabilidad puede afectar el número de huracanes en el Atlántico y modificar la precipitación causando estragos como deslaves, inundaciones, daños en infraestructura y socioeconómicos. Los datos utilizados en este estudio son de Reanálisis ERA-Interim, con resolución temporal horaria y espacial de 75 km; para la precipitación se utilizaron datos de ERA-5, con resolución espacial de 9 km. La CCC y las OE son fenómenos que interactúan a escala local con diferentes tipos de sistemas característicos de latitudes tropicales con variabilidad estacional, anual e interanual. Para analizar la variabilidad se identificaron y analizaron años Niño, Niña y neutro significativos, esto por ser la causa de la mayor variabilidad climática en el trópico. El análisis de variabilidad aplicado es de largo plazo (30 años) e incluyó, entre otros resultados, obtener la magnitud del viento en un punto máximo del núcleo de la CCC (14.25°N y 73.5°W) por año; en junio, julio y agosto (JJA) (septiembre, octubre y noviembre, SON) y se encontró tanto en julio y en el trimestre de JJA, la CCC es más intensa durante años Niño (Niña) ya que varía entre 12 a 18 m/s (menor a 12 m/s), con una extensión zonal de entre 8° a 14° (menor a 10°) y meridional de entre 5° a 6° respectivamente (menor a 4°) lo que da como resultado cambios en los valores de cizalla ideales para contribuir con la ciclogénesis, los cuales deben ser mayores a 10 m/s (7.5 m/s) y menores a 16 m/s (12.2 m/s).

Corrientes en chorro del Caribe Ondas del este Factores meteorológicos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Maize ZmBES1/BZR1-3 and-9 transcription factors negatively regulate drought tolerance in transgenic arabidopsis

Fuai Sun XUECAI ZHANG Haoqiang Yu (2022, [Artículo])

BZR1s CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA ARABIDOPSIS DNA BINDING PROTEINS PLANT PROTEIN TRANSCRIPTION FACTORS DROUGHT GENE EXPRESSION REGULATION GENETICS MAIZE METABOLISM TRANSGENIC PLANTS ABIOTIC STRESS

The Scaling Scan: Un outil pratique pour déterminer les opportunités et les défis liés à la mise à l’échelle soutenible des innovations

Lennart Woltering (2023, [Libro])

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA INNOVATION ADOPTION SOCIAL INCLUSION ENVIRONMENTAL FACTORS SCALING UP

Point placement of late vegetative stage nitrogen splits increase the productivity, N-use efficiency and profitability of tropical maize under decade long conservation agriculture

Hari Sankar Nayak C.M. Parihar Shankar Lal Jat ML JAT Ahmed Abdallah (2022, [Artículo])

Non-Linear Growth Model Nitrogen Remobilization Right Placement Precision Nitrogen Management CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA GROWTH MODELS NITROGEN NUTRIENT MANAGEMENT

Análisis de la precipitación inducida por forzamiento orográfico, ante el paso de frentes fríos en la porción norte de Chiapas y Sierra de Tabasco

JORGE ENRIQUE HERNANDEZ CARRILLO (2019, [Tesis de maestría])

Tesis (Maestro en Ciencias y Tecnología del Agua) -- Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Coordinación de Desarrollo Profesional e Institucional. Subcoordinación de Posgrado.

El objetivo de la investigación fue verificar de forma objetiva la metodología empírica de pronóstico utilizada en el CHMRTG, mediante el uso de técnicas estadísticas que identifiquen el grado asociación de las variables modeladas de razón de mezcla y viento, con la lámina de precipitación observada, debido al paso de frentes fríos en la porción norte de Chiapas y la sierra de Tabasco. En función de los resultados, recomendar su uso o desestimación de dicha herramienta, en el análisis y pronóstico meteorológico.

Factores meteorológicos Medidas de precipitación Modelos matemáticos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

The Scaling Scan: Una herramienta práctica para determinar oportunidades y desafíos para escalar innovaciones de manera sostenible

Lennart Woltering (2023, [Libro])

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA INNOVATION ADOPTION SOCIAL INCLUSION ENVIRONMENTAL FACTORS SCALING UP