AquaCrop es un modelo de simulación, desarrollado por la FAO (división de agua y suelos), que describe con precisión la interacción entre la atmósfera, la planta y el suelo en relación con el agua. Tiene un especial interés en el manejo del riego, factor que afecta claramente a estas interacciones. FAO desarrolló este software para predecir la productividad de un cultivo en función del manejo mismo, considerando el efecto del clima y empleando el menor número de parámetros, que son posibles de calcular por métodos simples. Es un modelo simple y muy robusto (Steduto et al, 2009). Se basa en la producción de biomasa y combina el balance hídrico en el suelo con la productividad del agua en el cultivo.
La utilidad del modelo es clara. Hace posible comparar los rendimientos actuales de un cultivo, a nivel de parcela, de finca o de zona, con los que se obtendrían con un manejo del riego determinado (por ejemplo, haciendo riegos deficitarios), ante una limitación de agua (estrés hídrico) o considerando los efectos del cambio climático. En definitiva es útil para técnicos y entidades para optimizar el uso del agua a nivel de parcela o zona.
La información que requiere el programa (ver figura 1) incluye datos de clima (climate, que pueden ser diarios, decenales o mensuales), cultivo (crop, para Andalucía, por ejemplo, está disponible para los cultivos de algodón, girasol, patata, alfalfa, maíz y remolacha), suelo (soil) y manejo (management). Con esta información, el programa predice la producción diaria de biomasa y el rendimiento final de un cultivo, en nuestro caso de la remolacha azucarera.
Del clima es necesario conocer las temperaturas máximas y mínimas, la lluvia y la ETo (evapotranspiración de referencia). Para la ETo, emplea el método de Penman-Monteith, para lo que es necesario disponer de datos de temperatura del aire, humedad, radiación, velocidad del viento y latitud. AquaCrop dispone de una subrutina para el cálculo de la ETo (ETo calculator), si bien esta información, al igual que la anterior, está disponible en todas las estaciones de las redes agroclimáticas regionales. Para la concentración de CO2 se utiliza por defecto la medida en el observatorio de Mauna Loa en Hawaii (EE.UU).
Del suelo es necesario conocer numerosas variables (densidad aparente, contenido de agua a saturación, capacidad de campo y punto de marchitez, total de agua disponible y porosidad). A partir de la textura, existen tablas que detallan estas características y también programas gratuitos como SPAW Hydrology o Hydraulic Properties Calculator, ambos del ARS/USDA de EE.UU (http://hydrolab.arsusda.gov/soilwater/Index.htm).
Del cultivo es necesaria información de los cinco principales componentes siguientes, fenología, evolución de la cubierta, de la profundidad radicular, de la producción de biomasa y del rendimiento cosechado. Sabemos que la expansión foliar, la conductancia estomática, la senescencia de la hoja y el índice de cosecha, variables derivadas de las anteriores, son los principales procesos que responden a un estrés hídrico. AquaCrop diferencia el efecto del estrés hídrico en cada uno de estos procesos. Para la remolacha azucarera, alguna de esta información está disponible, pero otra ha sido necesaria conocerla por ensayos. Es lo que ha hecho AIMCRA, para poder calibrar el modulo de cultivo de remolacha (igual que para otros cultivos mencionados o como tomate o alfalfa que se ha hecho recientemente, Andreu et al, 2012 y Salvatierra et al, 2010).
Figura 1. Menú principal. Datos requeridos para AquaCrop
AIMCRA, con la inestimable dirección y ayuda de la profesora Dª Margarita García-Vila (Universidad de Córdoba y CSIC, Instituto de Agricultura Sostenible), ha calibrado el modelo para el cultivo de la remolacha en el año 2014 y posteriormente se ha validado con datos de agricultores de la zonas norte y sur.
Para la calibración del modelo (AIMCRA, 2014), se realizó un experimento en la finca de la empresa, con diseño de bloques completos y cuatro repeticiones, en el que aplicaron porcentajes de agua variables sobre la ET (0-35-55-70 y 100%), tomando periódicamente datos de evolución del contenido hídrico del suelo, de la cubierta vegetal, del crecimiento de la raíz, la producción de biomasa a lo largo del ciclo y la cosecha final. Un aspecto del ensayo se muestra en la figura 2 y la evolución de la biomasa obtenida en la figura 3.
Figura 2. Aspecto de cuatro variantes de riego ensayadas 0, 35, 55 y 70 % de la ET. AIMCRA, 2014.
Figura 3. Ensayo de calibración del modelo. Evolución del rendimiento en raíz en función de la cantidad de agua aplicada (% sobre ET). AIMCRA 2014.
Para la validación se han escogido datos reales de agricultores, que tuviesen una adecuada densidad de plantas, fecha de siembra, fertilización, cultivo sano y recolección en fecha representativa, que han aplicado diferente cantidad de agua por riego y en consecuencia han tenido distinto rendimiento. Los valores de rendimiento obtenido por cada uno se ha relacionado con los predichos por el modelo AquaCrop (ver figuras 4 y 5). Los ajustes entre los valores observados en los agricultores y los predichos por AquaCrop con el modulo de cultivo desarrollado son buenos.
Figura 4. Validación del modelo para la siembra de otoño. Valores observados frente a valores predichos de agricultores del sur con buenos rendimientos. (t materia seca/ha). Valores de campaña 2014. AIMCRA
Figura 5. Validación del modelo para la siembra de primavera. Valores observados frente a valores predichos de agricultores del norte con buenos rendimientos (t materia seca/ha). Valores de campañas 2012 y 2013. AIMCRA
El módulo de cultivo para usar en AquaCrop para la remolacha esta disponible y se puede solicitar a AIMCRA en la dirección (aimcrase@aimcra.es).
La ventana final de resultados de AquaCrop es de la forma que se muestra se en la figura 6.
Figura 6. Pantalla de resultados de AquaCrop
Direcciones de interés y referencias:
- Reference manual, Annex I- AquaCrop. Version 6.0, March 2017.
- http:// fao.org/land-water/databases-and-software/aquacrop/en
- P, Hsiao. T.C, Raes. D, Fereres. E (2009).”The Fao crop model to simutate yield response to water”. Aronomy Journal 101 (3).
- L, Coria. A, Salvatierra. B, Gómez. E, Mora. R. (2012). ”Aplicación del modelo AquaCrop en el cultivo del tomate de industria en el Bajo Guadalquivir”. XXX Congreso Nacional de Riegos, AERYD. Junio. Albacete.
- B, Sanchez. L. (2010). “Manejo del agua en la alfalfa en el área regable del Bajo Guadalquivir”. Agricultura. nº 928. Pág 318-322.
Autor: Rodrigo Morillo-Velarde
Ingeniero Agrónomo. Ex-director gerente de AIMCRA
Profesor en Universidad Internacional de Riego.
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- Manejo del riego en el cultivo de la remolacha azucarera. Inicio 21 de febrero de 2018
