SIMONTO – ein neues Ontogenesemodell für Wintergetreide und Winterraps
Ziel eines von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projektes war es, bekannte und zum Teil bewährte Modellansätze zur Abbildung der Ontogenese einzelner Wintergetreidearten in Abhängigkeit von den Witterungsbedingungen weiterzuentwickeln, auf andere Fruchtarten auszudehnen und auf der Grundlage eines umfangreichen, in den Pflanzenschutzdiensten vorliegenden Datenfonds zur Ontogenese der einzelnen Getreidearten und von Raps verbesserte bzw. neue Ontogenesemodelle für diese Kulturarten zu erarbeiten. So wurden ca. 8000 historische Datenreihen zu Ontogeneseverläufen mit Hilfe des Amtlichen Pflanzenschutzdienstes deutschlandweit zusammengestellt. Diese Daten stammen aus Pflanzenschutz-, Sorten- und Düngungsversuchen. Die durchschnittliche Anzahl der BBCH-Stadien pro Datenreihe reichte von ca. 8 Stadien bei Wintertriticale bis hin zu ca. 10 Stadien beim Winterraps. Zusätzlich erfolgten detaillierte Versuche und Erhebungen, um den Einfluss von Sorten auf die Getreideentwicklung abzuklären. Es zeigte sich, dass dieser marginal und damit im Modell vernachlässigbar war. Um die Abbildungsgüte der vorhandenen und der zu erarbeitenden Modelle vergleichen zu können, war es nötig, dafür ein konkretes Maß zu definieren. In diese Definition ist die Überlegung eingeflossen, dass ein Ontogenesemodell, welches für praxisnahe Beratungsleistungen eingesetzt werden soll, bestimmte praxisrelevante Entwicklungsabschnitte einer landwirtschaftlichen Kultur sehr präzise, d. h. mit möglichst geringer zeitlicher Abweichung zwischen simulierten und tatsächlich festgestellten BBCH-Stadien, vorhersagen muss. Folgerichtig werden die zeitlichen Abweichungen zwischen Beobachtungstermin (Bonitur) und Modellergebnis bewertet, je nach Bedeutung des BBCHStadiums unterschiedlich gewichtet und die für die betrachteten Datensätze sich ergebenden Fehlerpunktsummen berechnet. Für die Erarbeitung der neuen fruchtartspezifischen Ontogenesemodelle (SIMONTO) wurden zunächst die Ideen und Methodiken der Modelle ONTO und CERES-WHEAT erschlossen und auf deren Basis vier Arbeitsmodelle erstellt. Die Parameterschätzung für die Arbeitsmodelle (SIMONTO1 bis SIMONTO4) erfolgte mit Hilfe der MONTE-CARLO-Methode. Die Auswertung (Vergleich der Abbildungsgüte) zeigte, dass für alle Fruchtarten der Modellansatz SIMONTO2 die besten Simulationsergebnisse lieferte. Dieses Modell wird (mit fruchtartspezifischen Parametersätzen) somit in Zukunft für die Abbildung der Ontogenese in Wintergetreide und Winterraps direkt genutzt und auch in schaderregerspezifische Entscheidungshilfen aus dem Programmpaket PASO eingebunden werden.
During a project funded by German Environmental Foundation (DBU) well established model approaches and models already used in practice for the simulation of ontogenetic development of crops were analysed thoroughly. The project aimed at the improvement of existing models or the elaboration of new simulation models and on their expansion from winter wheat resp. winter barley to other winter cereals and winter rape. The data base was provided by German governmental crop protection services and further governmental institutions. About 8000 data sets on ontogenetic development originating from crop protection, cultivar or fertilisation trials were allocated. In the average a data set consisted of a series of 8 BBCH-stages for winter triticale to about 10 BBCH-stages for winter rape. In addition detailed assessments were made in special trials to investigate the cultivar influence on ontogenetic development of the crops. It could be shown that differences in the development of different cultivars of the same cereal species or winter rape were marginal and thus could be neglected during model construction. In order to facilitate the comparison of the precision of the simulations by the existing models and the models under construction a parameter has been defined. This parameter takes into account that some crucial developmental stages of the crops have to be forecasted with higher precision, i.e. very short time spans between simulated and observed occurrence, than other, less important stages. According to the importance of the stages the time differences (in days) between simulated and observed dates were weighed. “Sums of points” were calculated to judge the performance of the various ontogenetic models. Scientific backgrounds and underlying functions of the ONTOand CERES-WHEAT-models were analysed. Four work-models were constructed (SIMONTO1–SIMONTO4) which combined ONTO- and CERES-WHEAT-approaches. Parameter estimates for the SIMONTO-models were done by employing the MONTE-CARLO method. Analyses of the SIMONTOsimulations revealed that SIMONTO2 gave best results. SIMONTO2 reflects the influence of vernalisation on crop development during a period starting at BBCH-stage 10 and ending at BBCH-stage 30. The model combines the effect of some developmental rates in a multiplicative way. In future SIMONTO2 (now named: SIMONTO) will be employed for the simulation of ontogenetic development of winter cereals and winter rape crops. In addition SIMONTO will be included into decision support systems which aid the control of pests and fungal diseases of the crops under investigation. SIMONTO will be made available for governmental crop protection services via the comprehensive PASO-software package.
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