Optimierung der Sojabohnenproduktion im Südkegel

Die Auswahl der richtigen Sorten und Pflanztermine sind zwei wichtige Entscheidungen, die Sojabauern jedes Jahr treffen müssen. Um diese Herausforderung zu meistern, gibt es ein neues benutzerfreundliches interaktives Entscheidungshilfetool namens CRONOSOJA wurde für Sojabohnenanbauer im Südkegel entwickelt.

Während Sojabohnenanbauern in den USA zahlreiche Entscheidungshilfen zur Verfügung stehen, sind derartige Ressourcen in südamerikanischen Ländern relativ rar. CRONOSOJA möchte diese Lücke schließen, indem es südamerikanischen Sojabohnenanbauern, insbesondere in Argentinien, Paraguay und Uruguay, die notwendige Anleitung bietet, um eine fundierte Auswahl von Sorte und Pflanztermin zu treffen.

Das webbasierte Tool CRONOSOJA soll Landwirten dabei helfen, den idealen Pflanztermin basierend auf der von ihnen gewählten Sorte und dem Standort des Feldes zu ermitteln. Dies ist besonders wichtig in dieser südamerikanischen Region, wo die gängige Praxis des Doppelanbaus von Sojabohnen mit Weizen oder Gerste die Landwirte oft dazu zwingt, außerhalb der optimalen Pflanzzeitfenster zu pflanzen.

Dr. Alan Severini, ehemaliger Forscher am Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria in Argentinien und derzeit Postdoktorand an der University of Queensland in Australien, leitete ein Team, das das Modell hinter diesem Tool entwickelte und testete. Diese Arbeit wird in einem neuen Artikel beschrieben, der veröffentlicht wurde in in silico Pflanzen

Die Forscher entwickelten durch umfangreiche Feldarbeit 34 individuelle genotypbasierte Modelle. Anschließend erstellten sie ein hierarchisches Modell, indem sie diese 34 Modelle über verschiedene Genotypen und Reifegruppen hinweg vereinheitlichten.

Reifegruppen sind ein Klassifizierungssystem, das Nutzpflanzengenotypen (Sorten/Kultivare) anhand der Zeit bis zur Reife kategorisiert.

Severini erklärt den Vorteil von CRONOSOJA gegenüber komplexeren Modellen wie DSSAT und APSIM.

„Durch die Nutzung des Rahmens zur Klassifizierung von Reifegruppen können Modellbenutzer Informationen über Genotypen erhalten, die über die ursprünglich untersuchten 34 hinausgehen, und so ein umfassenderes und verallgemeinerbareres Modell erstellen. DSSAT und APSIM hingegen sind für bestimmte Sorten parametrisiert und erfordern daher Anpassungen für jede neue Pflanzensorte. Dieser Ansatz verringert die Wahrscheinlichkeit einer Überanpassung und ermöglicht dadurch eine bessere Vorhersage von Ergebnissen in unterschiedlichen Umgebungen und für unterschiedliche Pflanzenarten.“

Von Überanpassung spricht man, wenn ein Modell mit den Trainingsdaten außerordentlich gute Ergebnisse erzielt, sich jedoch auf neue, noch unbekannte Daten nicht gut verallgemeinern lässt.

Mit dem websitebasierten Tool CRONOSOJA können Benutzer einen bestimmten Standort auswählen und dann aus 34 verschiedenen Sojabohnensorten wählen, die sieben Reifegruppen repräsentieren, um zu sehen, wie sich diese Variablen auf die Entwicklung auswirken.

Das Modell basiert auf der vorhersehbaren Entwicklung der Sojabohne und ihrer Abhängigkeit von Temperatur und Photoperiode. Ein Schlüsselfaktor, den Anbauer bei der Sortenauswahl verwenden, ist die Dauer jedes Entwicklungsstadiums und damit die Zeit bis zur Reife.

Diese Unterschiede in der Entwicklungszeit verschiedener Genotypen werden in das Modell einbezogen. Eine längere Reifezeit ist aufgrund des stärkeren vegetativen Wachstums mit einem höheren Ertrag verbunden, es ist jedoch wichtig, dass die Pflanzen vor dem ersten Frost reif sind. Das Modell berücksichtigt die Frostwahrscheinlichkeit und gibt den Landwirten Aufschluss über die optimale Sorte und den optimalen Pflanztermin für ihren jeweiligen Standort.

Das Tool berücksichtigt auch den Bodenwassergehalt. Die Wasserverfügbarkeit ist ein besonders kritischer Faktor während der Schotenbildung und der frühen Samenbildungsphasen der Sojabohnenentwicklung. Das Entscheidungshilfetool hebt diese „kritische Phase“ für Benutzer hervor, da sie eine wichtige Überlegung bei der Auswahl des geeigneten Sojabohnengenotyps und des Aussaattermins darstellt.

Dieses Tool dient nicht nur als praktische Entscheidungshilfe für Landwirte, sondern kann auch als wertvolle Lehrressource genutzt werden. Aufgrund seines umfassenden Datensatzes und seiner Visualisierungsfunktionen eignet sich das Modell gut für den Einsatz in Bildungseinrichtungen. Dozenten in den Bereichen Agrarwissenschaften, Pflanzenbau und verwandten Bereichen können das Tool nutzen, um wichtige Konzepte zur Phänologie von Sojabohnen, Umweltfaktoren, die die Pflanzenentwicklung beeinflussen, und den Entscheidungsprozess zur Optimierung von Pflanzstrategien zu demonstrieren.

DER ARTIKEL::

Alan D Severini, Santiago Álvarez-Prado, María E Otegui, Monika Kavanová, Claudia RC Vega, Sebastián Zuil, Sergio Ceretta, Martín Acreche, Fidencia Amarilla, Mariano Cicchino, María E Fernández-Long, Aníbal Crespo, Román Serrago, Daniel J Miralles , CRONOSOJA: ein tägliches hierarchisches Zeitschrittmodell zur Vorhersage der Sojabohnenentwicklung über Reifegruppen hinweg im Südkegel, in silico Plants, Band 6, Ausgabe 1, 2024, diae005, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diae005