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Modelado de mantillo para comprender el suelo agrícola


Garantizar un acceso adecuado al agua es una preocupación clave para los agricultores. Los cultivos pueden tener un rendimiento inferior, o incluso morir, en presencia de muy poca o demasiada agua. 


por Morgan Rehnberg, American Geophysical Union


Pero la capacidad del suelo para retener agua es un proceso complejo que depende de las variaciones en la composición del suelo, la morfología de la superficie y la temperatura, la humedad y el viento locales, entre otros factores.

Wang y col. Trate de modelar este proceso para un escenario agrícola común: suelo en presencia de mantillo de residuos, los restos de un cultivo de cobertura invernal muerto. Se sabe que el mantillo tiene varios efectos estabilizadores en el suelo, incluido el aislamiento de la luz solar, la reducción de la velocidad del agua que fluye sobre la superficie y la minimización de la variación de temperatura.

Los autores se basan en un método de elementos finitos que divide la región en cuestión en una serie de capas discretas. En la parte superior está la interfaz entre el mantillo y el aire. Debajo de esa capa hay una serie de capas de mantillo, y en la parte inferior se encuentra el límite entre el mantillo y el suelo. Luego, se propagan varias entradas a través de las capas en función de sus ecuaciones de gobierno. La precipitación, por ejemplo, llega primero desde la atmósfera y se absorbe constantemente a medida que atraviesa cada capa.

Modelado de mantillo para comprender el suelo agrícola
El mantillo de residuos de cultivos de un cultivo de cobertura de centeno de invierno terminado es visible entre las hileras de plantas de maíz recién plantadas. Este mantillo puede ayudar a regular las condiciones del suelo y preservar el agua del suelo. Crédito: Resham Thapa / USDA

Estos procesos físicos están integrados en un modelo MAIZSIM existente, que proporciona procesos biológicos adicionales, como el crecimiento de las plantas y los efectos de ese crecimiento en el suelo. Aunque MAIZSIM modela el crecimiento del maíz, otros modelos de cultivo que comparten el mismo código de suelo extienden estas técnicas a cultivos importantes adicionales, como la soja y la papa. Luego, los autores amplían el modelo MAIZSIM extendido con modelos existentes para simular la descomposición del mantillo y el intercambio de carbono y nitrógeno con el suelo.

Los autores realizaron dos simulaciones para demostrar que el modelo produce resultados plausibles en respuesta a eventos tales como tormentas y descomposición. Descubrieron que responde razonablemente en un sentido cualitativo. Sin embargo, para producir resultados cuantitativos precisos, el trabajo futuro deberá calibrar los diversos módulos del modelo utilizando datos recopilados en el campo.

La investigación fue publicada en Water Resources Research y Eos .



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