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.