Aplicación de Modelos de Respiración

[MauriM2023]

Aplicación de Modelo de Respiración

A partir de los datos muestrales de respiración de las 9 repeticiones de la muestra N°4, se realizó un ajuste a cada repetición y al promedio de las mediciones, utilizando el modelo Michaelis-Menten, que se utiliza para explicar muchos procesos biológicos y enzimáticos. El modelo adaptado a respiración de suelo, quedaría de la siguiente manera:

CO2= 400 + A * (Tiempo/B*Tiempo)

Donde:
A= máximo de los datos de concentración de CO2.
B= mediana de los datos de concentración de CO2.

Se aplicó el modelo al conjunto de datos, obteniendo la siguiente curva resumen:

Figura N°1: Ajuste del Modelo de Michaelis-Menten modificado para respiración de suelo.

En celeste se observan los datos reales de las 9 repeticiones y en azul las curvas de ajuste.
En rosado se observa el promedio de los datos reales y en rojo la predicción combinada.

Figura N°2: Ajuste del Modelo de Michaelis-Menten modificado para respiración de suelo. Selección de datos reales, combinados y curva de ajuste combinada.

Parámetros del Modelo para 24hs
A: 1844.1
B: 182.8

Predicciones de datos futuros

Para evaluar si es posible reducir el tiempo de muestreo a 6hs, lo cual aceleraría el proceso de determinación de respiración de suelo. Se tomaron los datos combinados para la realización de predicciones futuras, se realizó un corte de los datos reales a las primeras 6hs de muestreo, se aplicó el modelo para predecir los datos actuales y a partir de ahí se predijeron valores futuros.

Figura N°3: Predicción futuras a 24hs a partir de las primeras 6hs de muestreo.

Parámetros del Modelo para 6hs
A: 1670.7
B: 156.3

A continuación se detalla un gráfico con los datos reales 24hs y 6hs (rosado y celeste respectivamente) a las que se aplicó el modelo para obtener las predicciones a 24h y 6hs (rojo y azul respectivamente). Por otro lado, a partir de los datos reales de 6hs, se hicieron predicciones futuras a 24hs (anaranjado).

Figura N°4: Superposición de curvas de datos reales 6hs y 24hs, predicciones actuales 6hs y 24hs y predicciones futuras a 24hs.

Predicción 24hs: 1624.285 ppm CO2.
Predicción 6hs: 1021.6860 ppm CO2.
Predicción Futura 24hs tomando primeras 6hs: 1573.072 ppm CO2.

La diferencia entre la predicción 24hs; con la predicción futura 24hs, tomando las primeras 6hs, es de:

1624.285-1573.072 = 51.213 ppm CO2.

NOTA: Nótese que el modelo utiliza como parámetros el máximo y la mediana, por lo que al tomar las primeras 6hs el modelo termina subestimando el valor predicho con los datos reales 24hs, sin embargo mantiene el patrón de comportamiento, con una diferencia de 51.213 ppm CO2.