AgSystems presenta: Cultivos virtuales y cambio climático

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La agricultura proporciona la mayor parte de los alimentos. La agricultura depende entre otros de los factores meteorológicos por lo que cambios en ellos modifican sus resultados, los agricultores necesitan adaptarse a esos cambios, para experimentar esa adaptaciones a largo plazo se trabajo en cultivos virtuales, programas informáticos que permite simular el crecimiento y desarrollo de los cultivos en el tiempo. El grupo de Sistemas Agrarios de la Universidad Politécnica de Madrid diseño sistemas agrarios sostenibles.

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AgSystems presenta: Cultivos virtuales y cambio climático

  1. 1. ©hernandez2009
  2. 2. ©hernandez2009
  3. 3. Catarina, 26 marzo 2004 Universidad Politécnica de Madrid
  4. 4. Universidad Politécnica de Madrid
  5. 5. Alimentando 10.000 millones
  6. 6. año 2040 ¿tendremos suficientes alimentos?
  7. 7. cambio climático ola de calor 2003
  8. 8. erosión del suelo
  9. 9. contaminación de las aguas
  10. 10. disponibilidad de energía
  11. 11. salinización
  12. 12. desertificación
  13. 13. deforestación
  14. 14. pérdida de diversidad
  15. 15. pobreza
  16. 16. son sólo algunos problemas ¿está la agricultura preparada? ¿estaremos preparados?
  17. 17. buscamos la respuesta
  18. 18. el CLIMA cambia
  19. 19. sabemos lo que PUEDE cambiar
  20. 20. Paleoclima
  21. 21. Durante el siglo XX la temperatura en Europa se ha incrementado 1.1 ºC en invierno 0.7 ºC en verano
  22. 22. ¿Cuánto va a cambiar?
  23. 23. muchas incertidumbres
  24. 24. IPCC 2001
  25. 25. escenarios de los IE-EE y sus consecuencias 2071-100
  26. 26. 27 ºC Temperaturas anuales - HadCM2-UKMO 24 21 18 15 12 9 6 1x(CO2) Con 2x(CO2)
  27. 27. 27 ºC Temperaturas anuales - HadCM2-UKMO 22.6 24 21 18 18.2 17.0 15 12.7 12 max 9.1 9 5.5 6 media min 1x(CO ) 2 Con 2x(CO2)
  28. 28. 27 ºC 26.5 Temperaturas anuales - HadCM2-UKMO 22.6 24 20.1 21 18 18.2 17.0 16.1 max 15 12.7 12.3 max 12 9.1 9 5.5 6 21.4 media min 1x(CO ) 2 8.5 media min Con 2x(CO2)
  29. 29. 27 ºC 26.5 Temperaturas anuales - HadCM2-UKMO 22.6 24 20.1 21 18 18.2 17.0 16.1 max 15 12.7 12.3 max 12 9.1 9 5.5 6 21.4 media min 1x(CO ) 2 8.5 media min Con 2x(CO2)
  30. 30. ºC +2 ºC
  31. 31. unos grados pueden marcar la diferencia aumentan las temperaturas invernales
  32. 32. Duración de las sequías
  33. 33. Cambios en la precipitación + -
  34. 34. lluvia
  35. 35. Cambios en la temperatura + -
  36. 36. Anomalía de la temperatura (ºC) de febrero en 2050 respecto con la media 1961-90
  37. 37. Efecto invernadero:
  38. 38. cultivos virtuales la herramienta
  39. 39. Reproducimos la realidad en un ordenador
  40. 40. La ingeniería de sistemas y procesos ha creado los modelos de simulación de sistemas agrarios Complejas ecuaciones y relaciones describen los procesos ecológicos que hacen posible la VIDA
  41. 41. El suelo
  42. 42. El suelo
  43. 43. click aquí el suelo en el modelo
  44. 44. click aquí el suelo en el modelo
  45. 45. click aquí el suelo en el modelo
  46. 46. click aquí el suelo en el modelo
  47. 47. Las prácticas agrícolas:
  48. 48. El manejo del suelo
  49. 49. click aquí el manejo
  50. 50. La energía invertida
  51. 51. click aquí el manejo
  52. 52. La siembra: fechas, dosis y semillas
  53. 53. click aquí el manejo
  54. 54. El manejo del agricultor
  55. 55. Nuestros campos
  56. 56. Nuestros campos
  57. 57. Nuestros campos
  58. 58. Las buenas prácticas agrarias
  59. 59. la aplicación de nutrientes + Nitrógeno - Nitrógeno
  60. 60. click aquí el manejo
  61. 61. El riego H 2O
  62. 62. H 2O
  63. 63. click aquí el manejo
  64. 64. y el clima
  65. 65. Factores meteorológicos Radiación solar Temperaturas Precipitación Viento Humedad relativa Etc...
  66. 66. Lluvia Día click aquí el clima Radiación solar Temperaturas máxima y mínima
  67. 67. En un clima cambiante
  68. 68. El SOL
  69. 69. determinan El crecimiento y desarrollo de los cultivos En fin el alimento que podemos producir
  70. 70. Plagas, enfermedades...
  71. 71. Reducen el rendimiento
  72. 72. Y la cosecha
  73. 73. Trigo El pan
  74. 74. Cebada
  75. 75. Cebada La cerveza
  76. 76. Los modelos
  77. 77. Senescencia: DEAD_LEAF(t) = DEAD_LEAF(t - dt) + (senescence) * dt INIT DEAD_LEAF = 0 INFLOWS: senescence = if PHENOSTAGE=0 then 0 else IF PHENOSTAGE <3 then 0.01*LEAF*MAX(1,lai-3.5)^1.5/SQRT(ewg) else MAX(0,0.03*LEAF)/SQRT(ewg) Llenado del grano no se inicia hasta el estado 3 (antesis) del cultivo: GRAIN(t) = GRAIN(t - dt) + (grain_filling) * dt INIT GRAIN = 0 INFLOWS: grain_filling = IF PHENOSTAGE<3 then 0 else if PHENOSTAGE< 4 then total_growth+ABS(MIN(0,stem_growth)) else 0 Las variables calculadas son: Efecto de la temperatura sobre el crecimiento (etg): etg = MAX(0,MIN(1,SQRT(max(0,(Tav-4)/12)))) Índice de cosecha (hi): hi = GRAIN/(STEM+LEAF+DEAD_LEAF+GRAIN) Índice de área foliar (LAI): lai = LEAF/slm Transpiración potencial (potT), en función del área foliar: potT = potET*(1-EXP(-0.5*lai)) Variables externas: Eficiencia en el uso de la radiación (kg/m2/MJ) rue = IF PHENOSTAGE<3 then 10 else IF PHENOSTAGE<4 then 10*SQRT(4-PHENOSTAGE) else 0 Área foliar específica, kg/ha (slm): slm = 500
  78. 78. Los modelos hablan Dicen lo que podemos producir
  79. 79. el modelo
  80. 80. el modelo
  81. 81. los resultados
  82. 82. obtenemos la evolución de los rendimientos de los cultivos
  83. 83. clima cultivo suelo
  84. 84. Es difícil de predecir el efecto del incremento del CO2 y la temperatura en los cultivos creamos escenarios para evaluar el riesgo
  85. 85. efecto del clima en la producción Rendimiento simulado en trigo (kg ha-1) máximo 8000 6000 media 4000 2000 mínimo 0 Clima constante Clima variable
  86. 86. menos producción
  87. 87. costes de las catástrofes del clima en el mundo
  88. 88. El clima crea incertidumbres en la producción de alimentos, los rendimientos se hacen inestables por sequías, inundaciones, plagas ... Es necesario un manejo científico y racional de los cultivos Ya no habrá más recursos, más tierra, solo nos queda desarrollar el INGENIO HUMANO
  89. 89. El manejo del agricultor también es determinante en la producción de alimentos
  90. 90. Un ejemplo: el monocultivo Cultivar siempre lo mismo, año tras año...
  91. 91. el monocultivo en el modelo
  92. 92. clima cultivo suelo
  93. 93. kg ha-1 Producción de trigo cultivo continuado de trigo sin usar fertilizantes 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 y = -94.733x + 4483.2 2 R = 0.9838 0 10 20 30 Año simulado resultados 40 50
  94. 94. Sabemos que la rotación de cultivos tiene efectos beneficiosos sobre la producción Cereal-leguminosas una buena alternativa para nuestros campos, la leguminosa aporta el NITRÓGENO que necesita el cereal
  95. 95. La rotación trigo-guisantes Alternar los cultivos cada año
  96. 96. clima cultivo suelo
  97. 97. kg ha-1 Producción de trigo cultivo en rotación trigo-guisante vs. trigo sin rotar 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 y = -75.4x + 4583.8 2 R = 0.9611 0 10 20 30 Año simulado 40 50
  98. 98. Un beneficio a LARGO plazo La agricultura es para toda la VIDA
  99. 99. el beneficio de la rotación: -1 kg ha Incremento en el rendimiento Producción de trigo cultivo en rotación trigo-guisante vs. trigo sin rotar 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 y = 19.333x + 100.62 2 R = 0.9576 0 10 20 Año simulado 30 40
  100. 100. el clima cambia la producción de alimentos también el clima se extrema los rendimientos son más dispares hay que adaptarse mejorar las técnicas en agronomía no podemos controlar el clima para atenuar sus efectos hay que estar preparado
  101. 101. año 2040 ¿estás preparado?
  102. 102. + variación de la producción de cereales de invierno en 2070/99
  103. 103. by chernandez2009 Dr. Ingeniero Agrónomo Profesor Titular de la Universidad Politécnica de Madrid Profesor Adjunto de la EAP Zamorano Profesor Visitante en la Universidad de Melbourne Investigador Visitante en el INRA - España - Honduras - Australia - Francia photos from “Campos del Milenio”, Ile de France (Francia) & Wimmera (Australia)
  104. 104. El futuro está en vuestras manos
  105. 105. El modelo presentado CropSyst es free software disponible en: http://www.bsyse.wsu.edu/cropsyst Está desarrollado por C. Stöckle y R. Nelson de la Washington State University (USA) La validación, calibración y aplicación para las condiciones españolas en la Meseta Central ha sido realizada por la Unidad de Ingeniería de Sistemas Agrarios de la Universidad Politécnica de Madrid·
  106. 106. Música: [1]Druhb – Una leve nota hi-fi [2]Mark Cunningham – Convolución Uno [3]Iury Lech - Igneorama LABORATORIO· experimentaclub·Madrid 2001·

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