2. Modelos:
Conjunto de ecuaciones y reglas que
describen cuantitativamente un
sistema en el tiempo.
Jones y Luyten. 1998. Simulation of Biological Processes. En:
Peart R. Y Curry B. (Eds). Agricultural Systems modeling and
simulation.
3. Modelos agroambientales
Conjunto de ecuaciones y reglas que asocian
información de entrada para calcular
variables de interés agronómico hidrológico
y de calidad ambiental. Permiten cuantificar
procesos de productividad y/o degradación
en unidades ambientales bajo diversos
escenarios de uso y manejo.
Silva (1999)
4. Alcance y detalle de los
modelos
Resolución espacial
Resolución temporal
Requerimientos de información
Resolución de Procesos
Salidas
5. Regiones
Sistemas agrarios
Parcelas
(pastos, maíz, bosques)
Elementos de las Parcelas
(plantas individuales, suelo,cauces)
Componentes de los elementos
(hojas,tallos, raíces, horizontes de suelo
Micro componentes
(estomas, cloroplastos, atributos del suelo)
Fuente: Modificado de Jones y Luyten. 1998. Simulation of Biological Processes. En: Peart
R. Y Curry B. (Eds). Agricultural Systems modeling and simulation.
Mundo
6. SISTEMAS JERÁRQUICOS
Cada nivel tiene su propio lenguaje
Cada nivel es una integración de elementos de niveles
inferiores
El funcionamiento de un nivel superior depende del
funcionamiento exitoso de niveles inferiores
Los niveles superiores suministran las restricciones,
los límites y las funciones motoras incluyendo las
entradas y salidas a los niveles inferiores
Al descender de nivel generalmente las escalas
temporales y espaciales se hacen más pequeñas lo que
corresponde a un tamaño físico menor y procesos más
rápidos en los niveles bajos
Fuente: Traducido de Thornley J. y Johnson I. 1990. Plant and Crop Modelling. Clarendon Press. Oxford
7. Mínima unidad
de tiempo
Período de
tiempo
Mínima unidad
de área.
Magnitud del
área.
Resolución Alcance
Temporal
Espacial
Resoluciones y alcances temporal y espacial.
8. Relaciones entre Alcance y Resolución de los
Modelos
Alcance: dimensión espacial o temporal del sistema que
se simula.
Resolución: nivel de detalle en la descripción de
componentes del sistema que se simula.
Empíricos
regionales
Empíricos
puntuales
Funcionales
regionales
Funcionales y
mecanicistas
puntuales
Alcance
Resolución
9. En los modelos agronómicos
e hidrológicos = 1 día
Límites del sistema
Define unidad básica de
simulación
Resolución temporal
Resolución espacial
Resolución
de
procesos
11. Definición espacial de la unidad de simulación.
Unidad de tierra
Área colectora
pequeña
Cuenca
Geomorfología Suelo Hidrografía
Ladera
Clima Vegetación
Unidad:
Criterios de definición:
Parcela
12. Cima
Hombro
UT1 Suelos F/FA
Falda
UT4 Suelos FA/A
UT5 Suelos F
Espalda
UT2 Suelos F/Fa
UT3 Suelos F
Aplanamiento
UT6 Suelos F/FA, pedregosos con mal drenaje
UT7 Suelos F/FA
UT8 Suelos de FA y mal drenaje
10-20% pendiente
UT6 Aquic Haplustalf, esquelética francosa
UT7 Ultic Haplustalf, francosa fina, mixta
UT8 Oxyaquic Haplustept, francosa fina, mixta
VI r4, n1 ; IVp3 ; VIp3, n1
Definición de las UT mediante modelo pedogeomorfológico
60% pendiente, convexa
Inceptic Haplustalf, francosa fina, mixta
Unidad de capacidad: VII p5, e4
40-50% pendiente, convexa
UT2 Typic Haplustept, y Typic Haplustoll, francosa gruesa, mixta
UT3 Typic Haplustept, francosa fina, mixta
Unidad de capacidad: VII p5, e4
23-25% pendiente, cóncava
UT4 Typic Haplustalf, arcillosa fina, mixta
UT5 Typic Haplustept, francosa fina, mixta
Unidad de capacidad: VI p3, n1 ; IV p3
Tomado de Arteaga y Mantovani, 1999.
13. Cropwat: balance hídrico, requerimientos de riego, disminución de
rendimiento por déficit hídrico.
Plantgro: Adaptabilidad agroecológica de cultivos. Unidad de tierras.
DSSAT: Decision Support System for Technology Transfer. Crecimiento y
desarrollo de cultivos. Parcela, unidad de tierra.
EPIC: Erosion Productivity Impact Calculator / Environmental Policy
Integrated Climate. Erosión, productividad y crecimiento de cultivo, calidad
de aguas. Parcela, unidad de tierras.
APEX: Agricultural Policy/Environmental eXtender. Erosión, productividad y
crecimiento de cultivo, calidad de aguas. Parcela, unidad de tierras, ladera.
WEPP: Water Erosion Prediction Project. Erosión/sedimentación, Ladera.
SWRRB-WQ: Simulator for Water Resources in Rural Basins. Producción
de agua y sedimentos, calidad de aguas. Cuenca hidrográficas.
SWAT: Soil and Water Assessment Tool. Producción de agua y sedimentos,
calidad de aguas. Cuencas fluviales.
14. WEPP
APEX
Parcela Unidad
de tierra
Ladera Area
colectora
pequeña
Cuenca
pequeña
Cuenca
grande
Cuenca
fluvial
Parcela
Unidad
de
tierra
Ladera
Area
colectora
pequeña
Cuenca
pequeña
Cuenca
grande
Cuenca
fluvial
Alcance
Resolución
SWAT
SWRRB-WQ
EPIC
DSSAT
PLANTGRO
CROPWAT
Relación entre alcance y resolución espacial de modelos funcionales.
O. Silva, 2000.
15. WEPP SWAT
EPIC, APEX, SWRRB-WQ, DSSAT
Evento
de lluvia
Día Mes Año Década Siglo
Evento
de
lluvia
Día
Mes
Año
Década
Siglo
Alcance
Resolución
PLANTGRO
CROPWAT
Relación entre alcance y resolución temporal de modelos
funcionales.
O. Silva, 2000.
16. Evaluar cualidades de la tierra.
Sistematizar la información para la evaluación.
Disminuir la subjetividad en la evaluación.
Mediante simulación es posible:
Hacer comparables diversas evaluaciones.
Hacer evaluaciones de origen funcional y de carácter dinámico.
Hacer evaluaciones cuantitativas
17. PRINCIPALES PROCESOS QUE SON
SIMULADOS
Crecimiento del cultivo
Desarrollo del cultivo
Balance de agua
Hidrología: Escurrimiento, caudal pico,
infiltración, flujo subsuperficial,flujo de
base,percolación
Erosión
Balance de nutrimentos: C, N, P
Balance de pesticidas
Dinámica de parámetros de manejo
18. Malezas
enfermedades
contaminantes
plagas
Medidas para
incrementar los
rendimientos
Potencial
Alcanzable
Actual
Factores limitadores
Factores reductores
CO2
Radiación
Temperatura
Características
del cultivo:
fisiología,
fenología,
arquitectura
Agua
Nutrimentos
Situación
de
producción
Factores
definidores
Medidas para
proteger los
rendimientos
Nivel de producción
1.5 5 10 ton ha-1
Fuente: traducido de Rabbinge, 1993
19. COMPONENTES DE UN MODELO DE
SIMULACIÓN
BASES DE DATOS
MODELOS
HERRAMIENTAS
Clima Suelo Cultivo Manejo
SALIDAS
Rendimiento Escorrentía Erosión Agua en el
suelo
BalanceC
, N, P
20. DATOS DE CLIMA
Valores diarios
INDISPENSABLES
Radiación: MJ m-2 día -1
Temp max: ° C
Temp min: ° C
Precipitación: mm
Radiación fotosintéticamente activa,
insolación, evaporación de tina,
velocidad del viento, dirección del
viento humedad del aire
OPCIONALES
21. DATOS DE SUELO
DATOS MÁS IMPORTANTES
Número de Capas del perfil
Valores de las propiedades del suelo, para cada capa:
Textura
Profundidad: cm
Límite inferior de humedad: cm3 cm-3
Límite superior drenado: cm3 cm-3
Límite superior saturado: cm3 cm-3
Conductividad hidráulica saturada: cm h-1
Arcilla, limo y fracción gruesa: %
Capacidad de intercambio de cationes: cmol kg -1
Carbono Orgánico: %
22. DATOS DE CULTIVO
DEPENDEN DEL MODELO A UTILIZAR
Son parámetros que caracterizan diversos
aspectos tales como las tasas de desarrollo en
función de la temperatura y/o fotoperíodo, las
tasas fotosintéticas, su respuesta al estrés
térmico y/o hídrico, valores máximos de órganos
y partición de materia seca entre órganos
23. Valores de los coeficientes genéticos del cultivar
P1:(GD emergencia-final fase juvenil)
CERES.
DSSAT
P2:(días atraso inic panicula por fotoperíodo)
P5:(GD panicula - madurez
fisiológica
G2:(N° max
granos/planta)
G3:(Tasa max crec granos mg/día)
24. Epic:
Relación de conversión energía a biomasa: (kg/ha)/(MJ/m2)
Índice de cosecha.
Mínimo factor de cobertura.
IAF máxima.
Altura máxima del cultivo.
Profundidad máxima de enraizamiento.
Factores de stress de Al, N, P, O, Agua, Temp.
Temperatura base.
Temperatura óptima.
25. DATOS DE MANEJO
DEPENDEN DEL MODELO A UTILIZAR
Especifican una diversidad de aspectos tales
como: condiciones iniciales; combinación de
cultivos (cultivos únicos, rotaciones, tiempo
de barbecho), manejo del cultivo (fechas de
siembra y cosecha, riego, fertilización,
aplicación de pesticidas, residuos de
cosecha), prácticas de control de erosión,
prácticas e implementos de labranza
26. Información de identificación/control
DEPENDEN DEL MODELO A UTILIZAR
Ejemplos:
Identificación del sistema (latitud, longitud, altitud,
superficie)
Selección de secuencias, estaciones, años individuales
Selección del número de años de simulación
Selección de datos reales o sintéticos (identificación de
métodos de generación)
Identificación de métodos de estimación de procesos
Características del área
27. ¿En que procesos intervienen las variables
de clima, suelo, cultivo y manejo?
CLIMA
Crecimiento cultivo: f (Radiación, T, agua)
Desarrollo del cultivo: f (T, fotoperíodo)
Balance de agua: f (P,Es, Ec)
Hidrología: f (P,Es, Ec)
Energía erosiva: f (P)
Balance de nutrimentos y pesticidas:
f (P,Es, Ec)
Dinámica de plagas y enfermedades
f (H,T, viento)
28. SUELO
Crecimiento cultivo (suministro de agua
y nutrimentos)
Balance de agua (almacén en el suelo,
escurrimiento, aportes foráneos)
Erosión
Calidad de agua, suelo y sedimentos
CULTIVO
Rendimiento
Cobertura
Balance de nutrimentos
Balance de Materia Orgánica
Balance de agua
29. MANEJO
Rendimientos en la unidad de
simulación
Alteración dinámica del balance
de agua (almacén, escurrimiento,
aportes foráneos)
Erosión
Alteración dinámica del balance
de nutrimentos y pesticidas
Calidad de agua, suelo y
sedimentos
.
30. EN ESTA PRESENTACION SE
UTILIZARON DATOS PROVENIENTES
DE LOS TRABAJOS REALIZADOS POR
EL GRUPO DE MODELOS DEL
POSTGRADO DE AGRONOMIA DE LA
UCV-MARACAY (ROSEMARY
WARKNOV, OSCAR SILVA, MARELIA
PUCHE y ROSANA FIGUEROA-RUIZ)
