ITEM METADATA RECORD
Title: Generic modeling approaches to technical sustainability assessment on field level for farming systems in the high Andean tropics
Authors: Bojacá Aldana, Carlos Ricardo; S0209266
Issue Date: 17-Dec-2009
Abstract: Duurzaamheid wordt tegenwoordig beschouwd als één van de hoofdonderwerpen in het onderzoek omtrent landbouw-productie-systemen. Verscheidene benaderingen en methodologieën werden ontwikkeld rondom de drie algemeen aanvaardde pijlers van duurzaamheid (d.i. economische, sociale en duurzaamheid van de natuurlijke omgeving). In dit werk wordt de duurzaamheid van landbouwsystemen geanalyseerd met behulp van de introductie van het concept ‘technische duurzaamheid’. Dit wordt gedefinieerd als zijnde de mogelijkheid van een biologisch productiesysteem tot het efficiente gebruik van beschikbare bronnen met het oog op een maximalisatie van diens economische output binnenin een set van oncontroleerbare biofysische beperkingen. Efficiëntie in deze definitie impliceert eveneens de omgevingsdimensie van duurzaamheid, aangezien het overdadige gebruik of misbruik van de bronnen zoveel mogelijk dient vermeden te worden. Op dezelfde manier houdt een efficiënt gebruik van de middelen nodig voor een landbouwkundig proces, in rekening te houden met de noden van toekomstige teeltseizoenen. Deze thesis benadrukt het feit dat een maximale algemene duurzaamheid van een landbouwsysteem alleen kan gerealiseerd worden als de technische duurzaamheid en bijhorende technische efficiëntie op veldniveau optimaal gecontroleerd worden. De algemene doelstelling van dit werk bestaat erin het ontwerpen van een generische methodologie om de technische duurzaamheid van kleine tropische productiesystemen op veldniveau te analyseren. Omwille van de inherente variabiliteit van een landbouwkundig productieproces werd een onzekerheidanalyse uitgevoerd op de verzamelde data, wat eveneens één van de hoekstenen vormt van dit schrijven. Als voorbeeld voor de in dit werk geëvalueerde methoden werd gebruik gemaakt van data, die verzameld werd van 2005 tot 2009 bij drie verschillende landbouwsystemen, gelegen in het berggebied van Colombia en de Peruviaanse Andes. De geanalyseerde productiesystemen bestonden in Colombia uit de tuinbouwzone rond Bogota en tomatenteelt in serres, terwijl in Peru de landbouwzone van de Mantarovallei bestudeerd werd. De landbouwers van deze productiesystemen worden vooral gekarakteriseerd als kleine producenten met veel verworven kennis, door jarenlange ervaring, maar met beperkte toegang tot technische informatie of advies. Wekelijks of tweewekelijks werd data over de biofysische gewaskarakteristieken verzamelt, zonder enige rol te spelen in het beslissingsproces van de telers wat betreft gewasmanagement. Bij elk bezoek werden de telers bevraagd naar de toegepaste teeltpraktijken sinds het vorige bezoek. In tegenstelling tot gelijkaardige onderzoeken, werd kwaliteit van data verkozen boven kwantiteit, zodoende een zo hoog mogelijke graad van accuraatheid te behouden. Drie belangrijke methodecategorieën, nl. multivariate exploratieve data analyse, voorspellende statistische modellen en systeemanalyse, werden geëvalueerd als instrument voor het bepalen van de technische efficiëntie van een productiesysteem. In de groep van multivariate exploratieve analyse werden principiële component analyse, canonieke correlatie analyse en canonieke discriminantanalyse geselecteerd. Met behulp van deze strategieën werd het mogelijk efficiëntiegradiënten in de gegevens vast te stellen en deze studie dient tezelfdertijd als voorbeeld voor de mogelijkheden van zulke analyses, in het geval van correcte standaardisatie van de ruwe data. De grafische biplots die met de resultaten van de analyse konden worden opgesteld, vertegenwoordigen een extra krachtig hulpmiddel voor het interpreteren van de uitkomst van de analyse. In het deel van de voorspellende statistische modelling van vaste parameters meegerekend maar ook de willekeurige effecten gebaseerd op de structuur van de data. Deze modellen gaven een betere ‘fit’ vergeleken met het traditionele vaste parameters model en bij verkenning van de datastructuur werd er met dit soort model een beter begrijpbaar overzicht van de bestudeerde populatie bereikt. De onzekerheidanalyse bij de modellen, gekalibreerd voor relatieve bodembedekking van aardappelplanten in de Mantarovallei en voor de opbrengst in de serretomatenteelt, werd uitgevoerd met als doel betrouwbaarheidsregio’s te bepalen voor de voorspellingen gedaan door deze modellen. Met behulp van gemengde modellen werd eveneens de informatie van experimentele metingen in tomatenserres, waarbij de gegevens van potentiële productie gesimuleerd werd, geïntegreerd, met als objectief het verschil tussen de geobserveerde systemen en diens optimale potentiële productie te kwantificeren. De simulaties werden uitgevoerd met het Tomgro v.2.0 tomaat gewas- en ontwikkelingsmodel, gekalibreerd naar de lokale condities. Voor de integratie werd gebruik gemaakt van non-lineaire gemengde modellen. De volgende twee methodes, energieverbruik- en levenscyclusanalyse, werden beoordeeld in het deel systeemanalyse. De beoordelingsmethode voor energieverbruik, toegepast op de tuinbouwzone rond Bogota, had het voordeel dat alle inputs en outputs tot één unieke energetische eenheid konden herleid worden. Hierdoor werd de vergelijking van de resultaten vergemakkelijkt en de berekening van de relatieve indexen tot de efficiëntie van de energie bevat in elk van de componenten van het productiesysteem vereenvoudigd. Een traditionele Monte Carlo simulatie werd afzonderlijk uitgevoerd op de invoerdata en op de transformatiefactors met doel als de foutpropagatie op de uitkomst van de analyse te determineren. De resultaten van de onzekerheidsanalyse duidden aan dat speciale aandacht dient gegeven te worden aan de selectie van energie-equivalenten voor die inputs met het hoogste aandeel in het energieverbruikprofiel. Levenscyclusanalyse is een van de instrumenten bij uitstek voor de kwantificatie van omgevingslasten, veroorzaakt door het fabricageproces van een goed of dienst. De goede documentatie en de algemene toepassing van deze methodologie over de hele wereld, ook in de landbouwsector, maakt het gebruik van zulk een methode, als deel van een totale duurzaamheidsanalyse gemakkelijker. Desalniettemin, de variatie in de tijd en geografische variatie van het landbouwkundig productieproces, d.i. inherente variatie omwille van veranderende biofysische condities, maakt het noodzakelijk de onderliggende data, gebruikt om de verschillende omgevingsimpactcategorieën onder lokale voorwaarden te bepalen, te bestuderen en te kalibreren, vooral voor gebieden bestudeerd in dit werk. De onzekerheidanalyse in deze methode concentreert zich op het bestuderen van het effect van de aanwezigheid van correlatie tussen de input productiefactoren, inclusief opbrengst. Wanneer er correlatie aanwezig is, blijk dat de onzekerheid op het resultaat voor sommige impactcategorieën gereduceerd wordt, terwijl deze factor bij andere geen invloed heeft op het eindresultaat. De technische efficiëntie van de beschreven landbouwsystemen blijft laag, omwille van incorrect gebruik van overvloedige bronnen in enkele gevallen, terwijl bij andere de reden vooral ligt bij het gebrek aan informatie en/of de beschikbaarheid van externe inputs om toe te laten de huidige opbrengstniveaus op te krikken. De analyse van de variabiliteit van de bestudeerde systemen toont aan dat een verbetering van huidige productiesyste, onder de nu heersende voorwaarden en aanwezige middelen, mogelijk is. Er is meer controle van debiofysische omgeving van het productieproces nodig, maar dit wordt alleen haalbaar als informatie op een optimale manier naar de telers wordt overgebracht, zodanig ze hiermee hun beslissingsmakingsproces kunnen verrijken.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Division M3-BIORES: Measure, Model & Manage Bioresponses (-)

Files in This Item:
File Status SizeFormat
PhD_Carlos_Bojaca_Final.pdf Published 5902KbAdobe PDFView/Open Request a copy

These files are only available to some KU Leuven Association staff members

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.