Modelización del crecimiento de los cultivos como herramienta para evaluar el manejo del p jagua para enfrentar los impactos del cambio

climático

MODELO AQUACROPQ

Ing. Ph.D. Magalí García Cárdenas

Modelización de la productividad de agua?Modelización de la productividad del aguag

R lid dRealidad

M d l F( )Model: F(x)

F(x) = (f1(x), f2(x), f3(x), ...)

¿Para qué?

Porque? investigar ‘escenarios’

¿ q

Porque? investigar escenarios

Realidad Productos

observados

nuevas situaciones;

INGRESOS FUTUROS

Productos

Simulados bajo

Modelo: F(x)

Simulados bajo condiciones presentes y futuras

Modelización de la productividad de agua? Para que?¿Porqué? investigar ‘escenarios’¿ q g

Realidad Productos observadosRealidad Productos observados

M h lid d d t d b j INSUMOS

Muchas realidades adaptadas bajo un clima cambiante: Estrategias de manejo

Productos

simulados

Model: F(x)

simulados

Modelización de productividad de agua de los cultivos

Especializados y muy poderosos:Enfoque 1: Modelos mecanísticos

- Para investigación fundamental- Generalmente para trabajo experimental o planta• requieren una alta experticia para ser usadosrequieren una alta experticia para ser usados• requieren elevada cantidad de datos de entrada• requieren elevada precisión de los datos de entrada

Modelos simples y robustos:Enfoque 2: Modelos funcionales

-Para planificación y evaluación-Uso a nivel de sistemas de riego y regional• Más fáciles de usar

BUDGET

5

Más fáciles de usar• Requieren menos datos • Los resultados son menos precisos

FAO-AQUACROP

En el caso de Aquacrop: Para evitar sobre o sub irrigar~ Función Ks y para reducir el tiempo de experimentación

6ETc adj = ETo * Kc * KS

Disminución del agua en la zona radicular (mm)

Bases del AquaCrop (FAO)7

irrigation (I)evapo- COg ( )rainfall (P)

evapotranspiration

(ET) H O2

CO2

il w

ater

(mm

)

field capacity

stor

ed s

o i

threshold

wilting point

capillaryrise deep

percolation(CR)

(DP)0.0

B l híd i P d i id d d Balance hídrico del suelo

Productividad de agua del cultivo+

EVAPOTRANSPIRACIÓNEVAPOTRANSPIRACIÓN

Transpiración Evaporación

ClimaCultivoManejoj

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)Défi it d ió d t ió d l (kP )Déficit de presión de saturación del vapor (kPa)Pendiente de la curva de presión de saturación de vapor (kPaºC-1)Constante psicométrica (kPaºC-1)

Transpiración del cultivoEvapotranspiración de referencia

Coeficiente de cultivoCC = Cobertura del cultivo

EvapoTranspiración = Kc x ETo

= Transpiración potencial : [Kctop CC*] x ETo

+ Evaporación potencial: [Kcbare (1-CC*)] x ETo

10 Sin estrés hídrico

Transpiración del cultivo

11

Transpiración del cultivoMedida de las secciones de la sombra con una

Cobertura del cultivoregla a medio día

Cobertura del cultivo estimado a cultivo estimado a

simple vista

12

irrigation (I)rainfall (P)

)

evapo-transpiration

(ET)Transpiración del cultivo

s tor

ed s

oil w

ater

(mm

)

field capacity

threshold

Estrés hídrico

T i ió d l l i

Demanda evaporativa de la atmósfera

K

capillaryrise deep

percolation

s

wilting point

(CR)

(DP)0.0

Transpiración del cultivo= Kc x ETo

x cobertura del cultivo aj.Kctop

x Ks

Coeficiente de estrésjtop Coeficiente de estrés

tiempo

13

Productividad de agua de la biomasa: WP

3

g /m

² )

2ass

( kg

2

d b i

oma

(WP) water productivity

1

gro u

n d

productivity

abov

e-g

14

0a

Sum (Tr) (mm(agua))

WP: Demostrada relación conservativa y estable entre la biomasa y la transpiración del cultivo acumuladay p

Dividiendo entre la ETo se normaliza WP para eliminar la variabilidad climática

Los cultivos se agrupan en clases con similar WPsimilar WP

15Data from Steduto and Albrizio (2005)

3g/

m²)

WP*

2ass

(kg WP

1

26 – 30 g/m2 para cultivos C42

bio

ma

1

grou

nd

WP*2

0bove

-g 10 – 15 g/m2 para cultivos C3

0 20 40 60 80 100 120 140 1600ab

Suma (Ta/ETo)

16una normalización climática permite extrapolar simulaciones de crecimiento entre zonas y épocas

WP combinada de maíz

30000

35000 China99

Ghana01

Hawaii83

20000

25000

30000

g/ha

)

Hungary 0N

Hungary 175 kgN/ha

Gainesville irrigated 400N

Spain96Full irrigation

15000

20000

Bio

mas

s (k

Spain96Full irrigation

Spain96 50%irri

C4 29kg/ha

5000

10000B

00 20 40 60 80 100 120

Σ(Ta/ETo)

Maize

17

Σ(Ta/ETo)

from L. Heng et al. (unpublished)

Productividad de agua del cult.: WP

Ventaja en comparación de otros indicadores de eficiencia

• WP es muy constante incluso bajo estreses (agua, salinidad)WP li l li di i d l i t ió bi t l• WP se normaliza para el clima disminuyendo la interacción ambiental

• WP muestra diferencias entre grupos de cultivos (C3 & C4)

18

Esquema de AquaCrop (FAO)19

20

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

Rendimiento de quinua en diferentes épocas

2,5

3,0

ViachaPatacamayaUyuni

1,0

1,5

2,0

Tm/H

a

y

3.0

RENDIMIENTOS CON OPCIONESDE ADAPTACIÓN

0,0

0,5

Año Húmedo Año Normal Año Seco Año Húmedo Año Normal Año Seco

AÑO DE REFERENCIA 2050

2.0

2.5

a

Viacha Patacamaya Uyuni

0.5

1.0

1.5

Tm/H

a

Ahora AQUACROP incorpora

0.0Año Húmedo Año Normal Año Seco Año Húmedo Año Normal Año Seco

AÑO DE REFERENCIA 2050

D Cl di S d

escenarios A1B, A2, B1 y B2

26

Datos: Claudia Saavedra (Bolivia)

Rendimiento de quinua bajo diferentes estrategias de manejo

Función de producción de agua del cultivo de quinoa enPatacamaya (Altiplano Central) bajo a) cultivo a secano y b)bajo la estrategia de riego deficitario de referencia (RDo) con

27

bajo la estrategia de riego deficitario de referencia (RDo) conindicación de la curva logística (línea sólida) y el intervalo deconfianza del 95%.

condicionesConclusiones

Permite evaluar la influencia combinada de la elevación de CO2 y temperatura en forma realística

secano riego

Determina 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.Ll b áli i d i li áti f tLleva 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.LIMITACIONESLIMITACIONES

Su 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.

28

No incluye módulos de plagas y enfermedades ni de salinidad de suelos.