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AquaCrop (FAO) para el cultivo
de la remolacha
Margarita García Vila
SEMINARIO INTERNACIONAL DEL RIEGO DE REMOLACHA
Valladolid, 5 JUNIO
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1. El riego y los modelos de simulación
2. Estructura y aplicaciones de
AquaCrop
3. Calibración y validación de
AquaCrop para remolacha
Desafíos de la agricultura de
regadío
Riego como estrategia
AquaCrop (FAO) para el cultivo de la remolacha
Margarita García Vila
SEMINARIO INTERNACIONAL DEL RIEGO DE REMOLACHA
Valladolid, 5 JUNIO
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1. El riego y los modelos de simulación
2. Estructura y aplicaciones de
AquaCrop
3. Calibración y validación de
AquaCrop para remolacha
Desafíos de la agricultura de
regadío
Riego como estrategia
AquaCrop (FAO) para el cultivo de la remolacha
Margarita García Vila
SEMINARIO INTERNACIONAL DEL RIEGO DE REMOLACHA
Valladolid, 5 JUNIO
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Incrementar la productividad del agua de riego
Uso eficiente de la
energía
Uso eficiente del
agua
• Escasez crónica de agua
• Sobreexplotación del agua subterránea
• Impacto ambiental
• Conflictos por el agua
• Marco político e institucional
• Incremento del precio de la energía
DESAFÍOS DE LA AGRICULTURA DE REGADÍO
1. El riego y los modelos de simulación
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Gran complejidad
Múltiples factores Diferentes escalas
Incrementar la productividad del agua de riego
1. El riego y los modelos de simulación
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Gran complejidad
Múltiples factores Diferentes escalas
Incrementar la productividad del agua de riego
• Biofísicos
• Técnicos
• Políticos
• Socio-económicos
• etc…
ZONA REGABLE
FINCA
CULTIVO
¿Cuándo regar?
¿Qué lámina de riego aplicar?
• Clima
• Suelo
• Cultivo
• Manejo
Programación de riego
1. El riego y los modelos de simulación
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¿Cómo abordar la complejidad de la programación del riego?
Modelos de simulación
1960’: Modelos simples de balance de agua en el suelo
1980’: Modelos complejos de simulación del crecimiento de los cultivos
Co
mp
leji
dad
Incertid
um
bre
Clima, suelo, cultivo, manejo…
1. El riego y los modelos de simulación
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¿Cómo abordar la complejidad de la programación del riego?
Modelos de simulación
1960’: Modelos simples de balance de agua en el suelo
1980’: Modelos complejos de simulación del crecimiento de los cultivos
Co
mp
leji
dad
Incertid
um
bre
Clima, suelo, cultivo, manejo…
1. El riego y los modelos de simulación
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Modelos dinámicos de simulación de cultivos
(CERES, EPIC, CropSyst, CROPWAT)
Modelos de simulación de cultivos
Ecofisiología
Agrometereología
Edafología
Agronomía
Suelo
Planta
Atmósfera
Sistema
1. El riego y los modelos de simulación
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¿Qué nivel de complejidad debe tener un modelo?
Modelos empíricos Modelos mecanicistas
Número de inputs
Número de parámetros
Tiempo de simulación
1. El riego y los modelos de simulación
Disponibilidad de datos
Precisión
Tiempo de simulación
Objetivo
&
Usuarios
Paradigma
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1. El riego y los modelos de simulación
Empírico Mecanícista
Balance entre precisión, simplicidad y robustez
+
Modelo de productividad del agua
User-friendly
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1. El riego y los modelos de simulación
2. Estructura y aplicaciones de
AquaCrop
3. Calibración y validación de
AquaCrop para remolacha
Desafíos de la agricultura de
regadío
Riego como estrategia
AquaCrop (FAO) para el cultivo de la remolacha
Margarita García Vila
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Modelo de productividad del agua
+
Balance de agua en el suelo Productividad del agua del cultivo
Biomasa = Transpiración x Productividad del agua
Biomasa = Radiación Interceptada x EUR
vs
2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
CROP
TRANSPIRATION BIOMASS
CROP
EVAPOTRANSPIRATION YIELD
ky
WP
Es HI Daily time steps
long-term periods
FAO I&D
Paper no. 33
ETc = Kc x ETo
T = Kcb x CC x Ks x ETo
Antedecentes de AquaCrop
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
ATMÓSFERA
CULTIVO
SUELO Balance de agua
MANEJO
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
ATMÓSFERA
SUELO Balance de agua
CULTIVO
MANEJO
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
Atmósfera
Climate
ETo (mm day-1)
T (ºC) CO2 (pmm)
Rain
• Penman Monteih (FAO56)
• T Mínima y Máxima
• CO2: Observatorio de Mauna Loa
(Hawaii)
Diaria, 10-días o mensual
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
ATMÓSFERA
SUELO Balance de agua
CULTIVO
MANEJO
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
Suelo
Características
hidráulicas
(SWCFC, SAT, PWP , Ks)
Lluvia Riego
Balance de agua
Escorrentía
Percolación
profunda
Infiltración
Redistribución
E T
Ascenso
capilar
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
ATMÓSFERA
SUELO Balance de agua
CULTIVO
MANEJO
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
Manejo del agua
Secano
Riego (goteo, aspersión, superficie)
• Usuario define programa de riego (fecha y dosis)
• Modelo genera el programa de riego (intervalo fijo,
SWC, o nivel de estrés)
Manejo
Manejo de la fertilidad
Nivel de fertilidad •No limitante, alto, moderado, pobre
Prácticas de manejo
•Mulching o Muros de contención
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
ATMÓSFERA
SUELO Balance de agua
CULTIVO
MANEJO
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
Efectos de estreses abióticos
• Desarrollo de la cubierta vegetal
• Conductancia estomática
• Senescencia de la cubierta vegetal
• Crecimiento de la raíz
• Índice de cosecha
Hídrico Térmico Nutricional Salinidad
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2. Estructura y aplicaciones de AquaCrop
Posibles usos de AquaCrop
Escala temporal
• Corto plazo: nivel operativo
• Medio plazo: nivel táctico
• Largo plazo: nivel estratégico
• Programación del riego. Quinua (Geerts et al., 2010)
• Diseño de programas de riego deficitario. Algodón, maíz, girasol y patata (García-Vila and Fereres, 2012)
• Benchmarking de las actuales prácticas de riego
• Optimización del uso del agua almacenada en el suelo. Arroz (Lin et al., 2012)
• Evaluación de los efectos de cambios en el manejo (fecha de siembra, densidad de siembra, etc.). Cebada (Abrha et al., 2012)
• Análisis de escenarios. (García-Vila and Fereres, 2012)
Escala espacial • Finca
• Zona regable
AquaDATA
AquaGIS
Lorite, I.J, García-Vila, M., Santos, C., Ruiz-Ramos, M., Fereres, E. 2013. AquaData and
AquaGIS: Two computer utilities for temporal and spatial simulations of water limited yield with
AquaCrop. Computers and Electronics in Agriculture. Accepted.
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1. El riego y los modelos de simulación
2. Estructura y aplicaciones de
AquaCrop
3. Calibración y validación de
AquaCrop para remolacha
Desafíos de la agricultura de
regadío
Riego como estrategia
AquaCrop (FAO) para el cultivo de la remolacha
Margarita García Vila
SEMINARIO INTERNACIONAL DEL RIEGO DE REMOLACHA
Valladolid, 5 JUNIO
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3. Calibración y validación de AquaCrop para remolacha
Calibración y validación de AquaCrop
• Necesidad de calibrar y validar el modelo para cada cultivo: ajuste de los parámetros de cultivo
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3. Calibración y validación de AquaCrop para remolacha
Calibración y validación de AquaCrop para remolacha
• Parámetros por defecto en AquaCrop para la remolacha: Calibración
y validación en Foggia (Italia), año 2000. CRA, Bari.
Parámetros ajustados • Initial canopy cover (CCo)
• Canopy expansion (CGC)
• Maximum effective rooting depth
• Crop coefficient (kcb)
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3. Calibración y validación de AquaCrop para remolacha
Ensayo de riego para la calibración
• Ubicación: AIMCRA – Sede central (Valladolid)
• Campaña 2012 (Fecha de siembra: 21 febrero)
• Variedad: Amalia (KWS)
• Suelo: Franco-arcilloso-limoso
Tratamientos de riego
T1: 100% ETc
T2: 70% ETc
T3: 55% ETc
T4: 35% ETc
T5: 0% ETc
MEDIDAS
• Contenido de agua en el suelo (gravimétricamente)
• Cubierta vegetal (fotografías cenitales - ‘Green Crop Tracker’)
• Longitud de la raíz
• Biomasa
• Rendimiento final.
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3. Calibración y validación de AquaCrop para remolacha
Proceso de calibración
• Contenido de agua en el suelo
• Cobertura vegetal (%)
• Desarrollo y crecimiento
• Estrés hídrico: expansión vegetal,
senescencia y cierre estomático
• Biomasa • WP
• Estrés térmico
• Rendimiento • Estrés hídrico: índice de cosecha
Comparación variables
observadas vs simuladas Parámetros ajustados
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3. Calibración y validación de AquaCrop para remolacha
Resultados de la calibración
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300
Days after sowing
GC
C (
%)
100
70
55
35
0
Rendimiento
Cobertura vegetal
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3. Calibración y validación de AquaCrop para remolacha
Validación de los parámetros ajustados
• Base de datos: AIMCRA
• Campaña 2010 y 2011
• Aprox. 1500 fincas
• Rendimiento
• Cobertura vegetal (%)
Comparación variables
observadas vs simuladas LANDSAT images
Vegetation Index
(NDVI)
Johnson and Trout (2012)
17/04/12 (LANDSAT 7)
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3. Calibración y validación de AquaCrop para remolacha
Estaciones
agrometeorológicas
Precipitación, Tmin,max,
ETo
Fincas
Fecha de siembra
Densidad de siembra
Profundidad de suelo
Características H.
Teledetección
LANDSAT
Evaluación del
sistema de riego
NDVI
Cobertura
vegetal
• Programas de riego (máximas necesidades y riego deficitario)
• Estimaciones del rendimiento potencial
• Indicadores (productividad del agua, etc.)
Ajustes de las simulaciones AquaGIS
AquaDATA
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3. Calibración y validación de AquaCrop para remolacha
Una herramienta para la optimización del riego
en la remolacha
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AquaCrop (FAO) para el cultivo
de la remolacha
Margarita García Vila
SEMINARIO INTERNACIONAL DEL RIEGO DE REMOLACHA
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