O monocultivo, a prática agrícola de cultivo de uma única espécie de cultivo na mesma terra todos os anos, produz altos rendimentos a custos mais baixos. No entanto, cultivar apenas uma espécie de cultura em muitos hectares de terra pode danificar o solo, aumentar a demanda de fertilizantes, criar problemas de pragas e prejudicar o meio ambiente.

A agricultura diversificada pode levar a sistemas mais sustentáveis, fornecendo uma gama de serviços à sociedade além da produção agrícola. A diversificação de culturas, como consórcio e misturas de cultivares, pode estabilizar a produtividade dos sistemas de cultivo, otimizar o uso de recursos e reduzir os impactos ambientais negativos e a perda de biodiversidade.

exemplos de cultivos monocultivos e diversificados (rotação de culturas e consórcio)

A modelagem pode ser usada para entender melhor o manejo agrícola de diversos sistemas e especialmente sobre como integrá-los aos sistemas de cultivo para atingir os serviços ecossistêmicos visados.

Em um novo artigo publicado em in silico Plantas, a pesquisadora do INRAE ​​Dra. Noémie Gaudio e colegas argumentam que Uma única abordagem de modelagem não é suficiente para capturar os múltiplos processos e componentes do sistema que são essenciais para a compreensão de agroecossistemas complexos e diversificados.. Em vez disso, eles defendem o desenvolvimento de soluções de modelagem que utilizam os pontos fortes de diferentes tipos de modelo (por exemplo, modelos baseados em processos e modelos qualitativos).

No artigo, os autores apresentam uma variedade de exemplos de soluções de modelagem acoplada para modelos de upscale de interações locais para serviços de ecossistema. Essas soluções dependem da diversidade dos serviços ecossistêmicos visados ​​e da extensão da escala temporal (por exemplo, instantânea, diária, ciclo da cultura, rotação ou longo prazo) e resolução espacial (por exemplo, planta, campo ou paisagem, juntamente com seus múltiplos componentes cultivados e não cultivados) em que esses serviços são desenvolvidos.

5 objetivos a serem considerados ao escolher uma abordagem para modelar a agricultura diversificada. 1. tipos de interação: competição, complementar, facilitação 2. interações de interesse: planta/ambiente, planta/planta, planta/praga 3. resolução espacial: planta, campo, paisagem 4. escala temporal: instantânea, diária, ciclo da cultura, longo prazo 5. serviço ecossistêmico: rendimento da produção, regulação de pragas, qualidade do solo e da água
Objetivos a considerar ao escolher uma abordagem para modelar a agricultura diversificada.

Segundo os autores, essas não são as únicas considerações que combinam modelos. Estratégias para combinar modelos devem ser identificadas de acordo com os objetivos do estudo. Exemplos de objetivos de estudo são: entender as contribuições relativas dos processos ecológicos primários para as misturas de culturas, quantificar os impactos do meio ambiente e das práticas agrícolas e avaliar os serviços ecossistêmicos resultantes.

Como o acoplamento direto de modelos raramente é viável em todas as escalas, os autores identificaram três estratégias alternativas para aumentar a escala de modelos de interações locais para serviços ecossistêmicos:

  • Modelagem inversa, que conecta modelos identificando parâmetros de entrada de dados simulados de outros modelos,
  • Metamodelling, que conecta modelos desenvolvendo um modelo mais simples de saídas de um modelo mais complexo, e
  • Modelagem híbrida, que conecta modelos combinando os pontos fortes dos modelos existentes em um novo modelo. O objetivo é executar a modelagem hierárquica em várias escalas, incluindo apenas o nível de detalhe necessário para representar os processos críticos envolvidos nas saídas de destino do sistema.

Os autores apontam que a reutilização e o acoplamento de modelos existentes enfrentam vários desafios metodológicos e técnicos. A necessidade de apoiar o design, a reprodutibilidade e a disseminação de modelos colaborativos e distribuídos foi abordada usando notebooks Jupyter em uma postagem anterior do Botany One.

Os autores concluem enfatizando que muitos resultados de agroecossistemas diversificados ainda precisam ser explorados, tanto experimentalmente quanto por meio do uso heurístico de modelagem. A prática de combinar modelos para abordar a diversidade de plantas e prever serviços ecossistêmicos em diferentes escalas é incomum, mas crítica para apoiar a previsão espacial e temporal dos muitos sistemas que podem ser projetados.

LEIA O ARTIGO:

Noémie Gaudio, Gaëtan Louarn, Romain Barillot, Clémentine Meunier, Rémi Vezy, Marie Launay, Explorando complementaridades entre abordagens de modelagem que permitem a ampliação do funcionamento da comunidade de plantas para serviços ecossistêmicos como forma de apoiar a transição agroecológica, in silico Plants, 2021;, diab037, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diab037

Este manuscrito faz parte do in silico Plant's Edição especial do Functional Structural Plant Model.