modelización del crecimiento de los cultivos como herramienta para evaluar el manejo del agua para...
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Modelización del crecimiento de los cultivos como herramienta
para evaluar el manejo del agua para enfrentar los impactos del
cambio climático
MODELO AQUACROP
Ing. Ph.D. Magalí García Cárdenas
Modelización de la productividad de agua?
Realidad
Model: F(x)
F(x) = (f1(x), f2(x), f3(x), ...)
Modelización de la productividad del agua
Porque? investigar ‘escenarios’
Realidad
Modelo: F(x)
nuevas situaciones;
INGRESOS FUTUROS
Productos
observados
Productos
Simulados bajo condiciones presentes y futuras
¿Para qué?
Modelización de la productividad de agua? Para que?¿Porqué? investigar ‘escenarios’
Realidad
Model: F(x)
Productos observados
Productos
simulados
INSUMOS
Muchas realidades adaptadas bajo un clima cambiante: Estrategias de manejo
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Especializados y muy poderosos:- Para investigación fundamental- Generalmente para trabajo experimental o planta• requieren una alta experticia para ser usados• requieren elevada cantidad de datos de entrada• requieren elevada precisión de los datos de entrada
Enfoque 1: Modelos mecanísticos
Modelos simples y robustos:-Para planificación y evaluación-Uso a nivel de sistemas de riego y regional• Más fáciles de usar• Requieren menos datos • Los resultados son menos precisos
Enfoque 2: Modelos funcionales
Modelización de productividad de agua de los cultivos
BUDGET
FAO-AQUACROP
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En el caso de Aquacrop: Para evitar sobre o sub irrigar~ Función Ks y para reducir el tiempo de experimentación
ETc adj = ETo * Kc * KS
Disminución del agua en la zona radicular (mm)
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Bases del AquaCrop (FAO)
irrigation (I)rainfall (P)
capillaryrise deep
percolation
sto
red
so
il w
at e
r (m
m)
field capacity
threshold
wilting point
evapo-transpiration
(ET)
(CR)
(DP)0.0
H O2
CO2
Balance hídrico del suelo
Productividad de agua del cultivo
+
EVAPOTRANSPIRACIÓN
Transpiración
Clima
Evaporación
CultivoManejo
Evapotranspiración de referencia (mm día-1)Radiación neta en la superficie de referencia (MJ m-2 día-1)Densidad del flujo del calor del suelo (MJ m-2 día-1)Temperatura (ºC) media del aire a 2 m. de altitudPromedio horario de la velocidad del viento (ms-1)Presión de saturación del vapor (kPa)Presión de vapor real (kPa)Déficit de presión de saturación del vapor (kPa)Pendiente de la curva de presión de saturación de vapor (kPaºC-1)Constante psicométrica (kPaºC-1)
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Transpiración del cultivo
EvapoTranspiración = Kc x ETo
Sin estrés hídrico
Evapotranspiración de referencia
Coeficiente de cultivo
= Transpiración potencial : [Kctop CC*] x ETo
+ Evaporación potencial: [Kcbare (1-CC*)] x ETo
CC = Cobertura del cultivo
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Transpiración del cultivo
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Transpiración del cultivoMedida de las secciones de
la sombra con una regla a medio día
Cobertura del cultivo
estimado a simple vista
Cobertura del cultivo
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Transpiración del cultivo= Kc x ETo
x cobertura del cultivo aj.
Demanda evaporativa de la atmósfera
Kctop
tiempo
x Ks
irrigation (I)rainfall (P)
capillaryrise deep
percolation
sto
red
so
il w
at e
r (m
m)
field capacity
threshold
wilting point
evapo-transpiration
(ET)
(CR)
(DP)0.0
Estrés hídrico
Transpiración del cultivo
Coeficiente de estrés
14
0
1
2
3
ab
ov
e-g
rou
nd
bio
ma
ss
(k
g/m
²)
(WP) water productivity
Sum (Tr) (mm(agua))
Productividad de agua de la biomasa: WP
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WP: Demostrada relación conservativa y estable entre la biomasa y la transpiración del cultivo
acumulada
Data from Steduto and Albrizio (2005)
Dividiendo entre la ETo se normaliza WP para eliminar la variabilidad climática
Los cultivos se agrupan en clases con similar WP
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0 20 40 60 80 100 120 140 1600
1
2
3a
bo
ve
-gro
un
d b
iom
as
s (
kg
/m²)
WP*
WP*
1
2
Suma (Ta/ETo)
una normalización climática permite extrapolar simulaciones de crecimiento entre zonas y épocas
10 – 15 g/m2 para cultivos C3
26 – 30 g/m2 para cultivos C4
17
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
0 20 40 60 80 100 120
S(Ta/ETo)
Bio
mas
s (k
g/h
a)China99
Ghana01
Hawaii83
Hungary 0N
Hungary 175 kgN/ha
Gainesville irrigated 400N
Spain96Full irrigation
Spain96 50%irri
C4 29kg/ha
Maize
WP combinada de maíz
from L. Heng et al. (unpublished)
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• WP es muy constante incluso bajo estreses (agua, salinidad)
• WP se normaliza para el clima disminuyendo la interacción ambiental
• WP muestra diferencias entre grupos de cultivos (C3 & C4)
Productividad de agua del cult.: WP
Ventaja en comparación de otros indicadores de eficiencia
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Esquema de AquaCrop (FAO)
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Posibles aplicaciones para evaluación de CC
Generación de calendarios de riego
Posibles aplicaciones para evaluación de CC
Evaluación de vulnerabilidad y opciones de adaptación
Posibles aplicaciones para evaluación de CC
Evaluación de opciones de vulnerabilidad y opciones de adaptación
Posibles aplicaciones para evaluación de CC
Evaluación de opciones de vulnerabilidad y opciones de adaptación
Posibles aplicaciones para evaluación de CC
Manejo de variedades y épocas de siembra
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Rendimiento de quinua en diferentes épocas
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Año Húmedo Año Normal Año Seco Año Húmedo Año Normal Año Seco
AÑO DE REFERENCIA 2050
Tm
/Ha
ViachaPatacamayaUyuni
Datos: Claudia Saavedra (Bolivia)
Ahora AQUACROP incorpora escenarios A1B, A2, B1 y B2
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Rendimiento de quinua bajo diferentes estrategias de manejo
Función de producción de agua del cultivo de quinoa en Patacamaya (Altiplano Central) bajo a) cultivo a secano y b) bajo la estrategia de riego deficitario de referencia (RDo) con indicación de la curva logística (línea sólida) y el intervalo de confianza del 95%.
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Permite evaluar la influencia combinada de la elevación de CO2 y temperatura en forma realísticaDetermina el déficit de agua, permitiendo la programación de riego suplementario.Permite la evaluación del impacto del calendario de riego de lamina fija o de intervalos fijos y bajo diferentes métodos de riego. Lleva a cabo análisis de escenarios climáticos futuros.Permite analizar estrategias de adaptación bajo condiciones de CC, como ser manejo de variedades y/o épocas de siembra.LIMITACIONESSu evaluación es puntual, no permitiendo análisis geográficos.No incluye muchos tipos de cultivos.No incluye módulos de plagas y enfermedades ni de salinidad de suelos.
secano
riego
condicionesConclusiones