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.

1. ©hernandez2009

2. ©hernandez2009

3. Universidad Politécnica de Madrid
Catarina, 26 marzo 2004

4. Universidad Politécnica de Madrid

5. Alimentando
10.000
millones

6. año 2040
¿tendremos suficientes
alimentos?

8. cambio climático
ola de calor 2003

9. erosión del suelo

10. contaminación de las aguas

11. disponibilidad de energía

12. salinización

13. desertificación

14. deforestación

15. pérdida de diversidad

16. pobreza

17. son sólo algunos
problemas
¿está la agricultura preparada?
¿estaremos preparados?

19. buscamos
la
respuesta

20. el CLIMA cambia

21. sabemos lo que PUEDE cambiar

22. Paleoclima

23. Durante el siglo XX la temperatura
en Europa se ha incrementado
1.1 ºC en invierno
0.7 ºC en verano

25. ¿Cuánto va a cambiar?

26. muchas incertidumbres

27. IPCC 2001

28. escenarios de los IE-EE y sus consecuencias
2071-100

29. Temperaturas anuales - HadCM2-UKMO
1x(CO2) Con 2x(CO2)
27
24
21
18
15
12
9
6
ºC

30. Temperaturas anuales - HadCM2-UKMO
1x(CO2) Con 2x(CO2)
min
17.0
5.5
media
18.2
9.1
max
22.6
12.7
27
24
21
18
15
12
9
6
ºC

31. Temperaturas anuales - HadCM2-UKMO
1x(CO2) Con 2x(CO2)
min
20.1
8.5
media
21.4
12.3
26.5
max
16.1
27
24
21
18
15
12
9
6
ºC
min
17.0
5.5
media
18.2
9.1
max
22.6
12.7

32. min
Temperaturas anuales - HadCM2-UKMO
1x(CO2) Con 2x(CO2)
media
max
min
media
max
18.2
22.6
20.1
21.4
26.5
5.5
9.1
12.7
8.5
12.3
16.1
27
24
21
18
15
12
9
6
ºC
17.0

33. +2ºC
ºC

34. unos grados pueden marcar la
diferencia
aumentan las temperaturas invernales

35. Duración de las sequías

36. Cambios en la precipitación
+
-

37. lluvia

38. Cambios en la temperatura
+
-

39. Anomalía de la temperatura (ºC) de febrero en 2050 respecto con la media 1961-90

40. Efecto invernadero:

41. cultivos virtuales
la herramienta

42. Reproducimos la realidad en un
ordenador

43. 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

44. El suelo

45. El suelo

46. el suelo en el modelo
click aquí

47. el suelo en el modelo
click aquí

48. el suelo en el modelo
click aquí

49. el suelo en el modelo
click aquí

50. Las prácticas agrícolas:

51. El manejo del suelo

52. el manejo
click aquí

53. La energía invertida

54. el manejo
click aquí

56. La siembra: fechas, dosis y semillas

57. el manejo
click aquí

58. El manejo del agricultor

60. Nuestros
campos

61. Nuestros
campos

62. Nuestros
campos

63. Las buenas prácticas agrarias

64. la aplicación de nutrientes
+ Nitrógeno - Nitrógeno

65. el manejo
click aquí

66. El riego
H2O

67. H2O

68. el manejo
click aquí

69. y el clima

70. Factores meteorológicos
Radiación solar
Temperaturas
Precipitación
Viento
Humedad relativa
Etc...

71. el clima
click aquí
Día Temperaturas
máxima y mínima
Lluvia Radiación
solar

72. En un clima cambiante

73. El SOL

75. determinan
El crecimiento y
desarrollo de los
cultivos
En fin el alimento que
podemos producir

79. Plagas, enfermedades...

80. Reducen el rendimiento

81. Y la cosecha

82. Trigo
El pan

83. Cebada

84. Cebada
La cerveza

86. Los
modelos

88. 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

89. Los
modelos
hablan
Dicen lo que podemos producir

91. el modelo

92. el modelo

93. los resultados

98. obtenemos la
evolución de
los
rendimientos de
los cultivos

99. clima
cultivo
suelo

100. Es difícil de predecir el efecto del
incremento del CO2 y la
temperatura en los cultivos
creamos escenarios para evaluar
el riesgo

101. efecto del clima en la producción
0
2000
4000
6000
8000
Clima constante Clima variable
Rendimiento simulado en trigo (kg ha-1
)
máximo
media
mínimo

102. menos producción

103. costes de las catástrofes del clima
en el mundo

104. 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

105. El manejo del agricultor
también es determinante en la
producción de alimentos

106. Un ejemplo: el monocultivo
Cultivar siempre lo mismo,
año tras año...

107. el monocultivo en el modelo

108. clima
cultivo
suelo

109. resultados
Producción de trigo
cultivo continuado de trigo sin usar fertilizantes
y = -94.733x + 4483.2
R
2
= 0.9838
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 10 20 30 40 50
Año simulado
kg
ha-1

110. 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

111. La rotación trigo-guisantes
Alternar los cultivos cada año

112. clima
cultivo
suelo

113. Producción de trigo
cultivo en rotación trigo-guisante vs. trigo sin rotar
y = -75.4x + 4583.8
R
2
= 0.9611
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 10 20 30 40 50
Año simulado
kg
ha-1

114. Un beneficio a LARGO plazo
La agricultura es para toda la
VIDA

116. el beneficio de la rotación:
Producción de trigo
cultivo en rotación trigo-guisante vs. trigo sin rotar
y = 19.333x + 100.62
R
2
= 0.9576
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 10 20 30 40
Año simulado
Incremento
en
el
rendimiento
kg
ha
-1

117. 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

118. año 2040
¿estás preparado?

119. variación de la producción de
cereales de invierno en 2070/99
+

120. by chernandez2009
photos from “Campos del Milenio”, Ile de France (Francia) & Wimmera (Australia)
Dr. Ingeniero Agrónomo
Profesor Titular de la Universidad Politécnica de Madrid - España
Profesor Adjunto de la EAP Zamorano - Honduras
Profesor Visitante en la Universidad de Melbourne - Australia
Investigador Visitante en el INRA - Francia

121. El futuro
está en
vuestras
manos

122. El modelo presentado CropSyst
es free software disponible en:
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·
Está desarrollado por
C. Stöckle y R. Nelson
de la Washington State University (USA)
http://www.bsyse.wsu.edu/cropsyst

128. Música: [1]Druhb – Una leve nota hi-fi [2]Mark Cunningham – Convolución
Uno [3]Iury Lech - Igneorama
LABORATORIO· experimentaclub·Madrid 2001·