Aplicación y transferencia de modelos de pronóstico para el manejo

METODOLOGIA PARA LA CONSTRUCCION Y APLICACION DE MODELOS
DE SIMULACION DINAMICA A PROCESOS DE IMPORTANCIA AGRÍCOLA
Resumen ejecutivo
La construcción de modelos de simulación dinámica es la herramienta de la
ciencia actual que permite la integración de los conocimientos de distintas
disciplinas, para la descripción o explicación de fenómenos cuyo comportamiento
puede expresarse como una función del tiempo, tal como ocurre en los procesos
de crecimiento y desarrollo de los cultivos, o la dinámica poblacional de insectos,
hongos y bacterias.
El sistema de información para el monitoreo del potencial ecológico de los
cultivos (SIMPEC 3.2), es un sistema computacional que tiene como objetivo
apoyar tanto a investigadores como a productores, agentes de cambio,
funcionarios públicos del sector agropecuario, entre otros, a tomar decisiones
sobre el manejo de los cultivos o a planificar actividades relacionadas con la
agricultura en una región determinada.
Desde una perspectiva agronómica, este modelo muestra un esquema para la
integración de los conocimientos que determinan las interacciones entre el cultivo,
el ambiente físico, representado por las condiciones de clima y suelo, y el
ambiente biológico en el cual se incluye a los organismos que son dañinos para el
cultivo.
El esquema considera tres etapas principales: la primera considera la integración
de los factores que determinan la producción potencial, entre los que se
encuentran la luz, la temperatura y las características fisiológicas del cultivo,
como son la distribución de asimilados y el crecimiento del área foliar. La segunda
etapa incluye la integración de los factores que limitan el crecimiento de la planta,
como son la disponibilidad de humedad y de nutrientes. En la tercera etapa, se
integran los factores bióticos que reducen la producción, ya sea compitiendo con
el cultivo por los factores limitantes, o bien parasitándolo o depredándolo.
Todo lo anterior involucra la participación de especialistas en Fitopatología,
Entomología y Control de Maleza para en la modelación de la dinámica
poblacional de estos organismos y su interacción con el crecimiento de las
plantas. La participación de especialistas en agroclimatología, genética y
fisiología se considera indispensable en cada una de estas etapas para la
determinación de las interacciones entre el cultivo y el ambiente.
Un aspecto sumamente importante que se desprende del esquema propuesto es
la relación indirecta entre el rendimiento o la producción y las prácticas
agronómicas. Lo anterior, debido a que las prácticas agronómicas modifican el
ambiente físico o biológico en que se desarrolla la planta, es decir, éstas solo
suprimen o aminoran el efecto de un factor limitante o reductor de la producción,
pero no determinan ésta última directamente.
La importancia de estas consideraciones en la investigación agrícola radica en
que todavía en la actualidad un gran porcentaje del trabajo experimental que se
desarrolla en los principales centros de investigación del país, se diseña para
evaluar el efecto de algún factor de manejo directamente sobre el rendimiento.
Este tipo de investigaciones genera información parcial sobre el comportamiento
de los cultivos y contribuye muy poco al conocimiento de los mecanismos que
determinan el crecimiento y el desarrollo de las plantas.
El presente proyecto ofrece una guía técnica básica para apoyar a grupos de
investigadores de las áreas agronómica y biológica en el manejo de la dinámica
de sistemas como una herramienta para entender y representar los procesos
físico-biológicos que determinan el dinamismo de la producción agrícola.
Tomando como base las tres antes descritas, ese manual, o guía técnica básica,
consta de tres secciones: en la primera se aborda la integración de los factores
que determinan la producción potencial de los cultivos, intentando describir
detalladamente los principales procesos físicos y biológicos relacionados con la
misma; en la segunda se incluyen los factores que intervienen en el balance de
humedad en el sistema planta-suelo-atmósfera con el propósito de entender y
calcular bajo diferentes circunstancias la medida en que el rendimiento de los
cultivos se ve limitado por la disponibilidad de humedad en el suelo; en la tercera
sección se revisan los mecanismos involucrados en la dinámica poblacional de
organismos que interfieren con el crecimiento y el desarrollo de los cultivos.
Demanda o problemática que atiende
En la literatura hay una gran cantidad de modelos acerca del crecimiento y
desarrollo de muy diferentes organismos, en especial modelos para apoyar la
toma de decisiones en el manejo de plagas y enfermedades. La principal
limitante consiste en disponer de la información necesaria para estimar los
coeficientes que hacen que el modelo sea “específico” para una determinada
especie o tipo de organismo, ya que sin estos datos, el modelo no pasa de ser
una aproximación general.
Resultados obtenidos y/o descripción. Características de la tecnología
generada
Metodología para la construcción y aplicación de modelos de simulación dinámica
a procesos de importancia agrícola, la cual consta de siete capítulos: a)
Antecedentes; b) Importancia de la metodología de sistemas dinámicos en la
investigación agrícola; c) fases para la construcción de modelos de simulación
dinámica, que abarca: etapa conceptual (objetivos, límites del sistema y
conceptualización del mismo); d) Elementos de la dinámica de sistemas, la cual
comprende: diagramas causales y ciclos de retroalimentación, estructuras de
retroalimentación
positiva,
estructuras
de
retroalimentación
negativa,
comportamiento de un sistema gobernado por un ciclo de retroalimentación
negativa; e) Guía para la construcción de modelos dinámicos de los procesos
involucrados en la producción agrícola, lo cual considera los procesos de
asimilación neta en función de luz, temperatura y tipo de cultivo; f) Modelación
de las principales limitantes físicas de la producción de los cultivos; y g)
modelación de limitantes biológicas de la producción de los cultivos, que
involucra datos sobre dinámica de poblaciones de plagas y enfermedades,
corrección de la tasa de fotosíntesis por efecto de la actividad de organismos
dañinos.
Impactos
Los modelos de simulación, así como las bases de datos de clima y suelo, se
depuraron y enriquecieron para varios estados, con base en las actualizaciones
que se llevaron a cabo a lo largo de los 26 talleres celebrados en diferentes
regiones del país dentro de las actividades de este proyecto.
Costos estimados de la aplicación de los resultados y/o tecnología generada
No es posible derivar costos aún por la posible aplicación de esta tecnología.
Ámbito de aplicación
Nacional.
Información adicional o comentario
El sistema de información para el monitoreo del potencial ecológico de los
cultivos (SIMPEC 3.2), ha sido desarrollado por el INIFAP desde 1999. En la
versión que se había manejado hasta el 2005 el sistema solamente incluía
bases de datos y modelos que permitían la estimación del potencial de
producción de cultivos.
Con el apoyo del Fondo Sectorial de Investigación en materia Agrícola,
Pecuaria, Acuacultura, Agrobiotecnología y Recursos Fitogenéticos, se logró
incrementar las capacidades de este sistema para Estimar la dinámica de
población de organismos dañinos y llevar a cabo Análisis de Riesgo a plagas y
enfermedades para cualquier región del país.
Esta nueva versión es compatible con el sistema operativo de Windows hasta
la versión XP. Su desarrollo esta basado en el lenguaje de programación
Visual Basic .Net, el cual permite resolver conflictos de transportabilidad y
escalabilidad. Además las simulaciones de los procesos se realizan en el
preciso momento en que el usuario así lo indica, debido a la interconexión
directa con el programa de simulación de modelos dinámicos, el cual funciona
como servidor de la aplicación activa, de esta manera se preserva la opción de
flexibilidad para manipular el sistema alterando valores a criterio del usuario,
según los requerimientos de salida que éste necesite.
Clave del proyecto: SAGARPA 2005-C01-12500
Sistema Producto y/o línea estratégica de atención:
Investigador:
Institución: Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y
Pecuarias.