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Se requiere un esfuerzo de modelado de cultivos a múltiples escalas para evaluar la adaptación al cambio climático


El modelado de cultivos es esencial para comprender cómo asegurar el suministro de alimentos a medida que el planeta se adapta al cambio climático.


por Lois Yoksoulian, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


Muchos modelos de cultivos actuales se centran en simular el crecimiento y el rendimiento de los cultivos a escala de campo, pero carecen de datos genéticos y fisiológicos, lo que puede dificultar la producción precisa y la evaluación del impacto ambiental a escalas más grandes.

En un nuevo artículo publicado en la revista Nature Plants , los investigadores identifican una serie de componentes multiescala y multidisciplinarios, desde la genética de los cultivos hasta los factores globales, que son críticos para encontrar soluciones ambientalmente sostenibles para la seguridad alimentaria.

Muchos modelos de cultivos se centran en comprender cómo las características de las plantas, como el tamaño de la hoja, influyen en el rendimiento del cultivo a escala de campo, dijeron los investigadores. «El modelado a esta escala es crítico, pero nos gustaría incorporar información de datos de escala de gen a célula y de escala regional a global en nuestro marco de modelado», dijo Bin Peng, investigador postdoctoral de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y coautor principal.

El estudio identifica componentes que podrían ayudar a generar un marco de modelado más informativo. «El modelado multiescala es la clave para vincular el diseño de estrategias de adaptación al cambio climático para la gestión de cultivos y campos con una evaluación a gran escala del impacto de la adaptación en la producción de cultivos, el medio ambiente, el clima y la economía», dijo Peng.

El estudio pide una mejor representación de las respuestas fisiológicas de los cultivos al estrés climático y ambiental, como la sequía, la lluvia extrema y el daño por ozono. «Muchos procesos fisiológicos serían importantes para simular con precisión el crecimiento del cultivo en condiciones de estrés», dijo Peng. Los ejemplos incluyen el agua que se mueve del suelo a la planta a la atmósfera impulsada por el balance energético del dosel, dijo.

«También deberíamos incluir una mejor representación del manejo de los cultivos», dijo Peng. «Eso sería extremadamente importante para evaluar tanto la producción de cultivos como la sostenibilidad ambiental, así como sus compensaciones».

Los investigadores dijeron que también hay oportunidades para cerrar una variedad de brechas de datos. «La integración de datos de teledetección, como el trabajo realizado en nuestro laboratorio, será extremadamente valiosa para reducir las brechas de datos y las incertidumbres», dijo el profesor de recursos naturales y ciencias ambientales e investigador de proyectos Kaiyu Guan. «Una de las ventajas de la teledetección es su vasta cobertura espacial: podemos utilizar la teledetección para restringir los modelos de cultivos en todos los campos del planeta».

Los autores también proponen un camino de integración modelo-datos hacia adelante. «Hacer la simulación correcta de las respuestas de los cultivos a los factores del cambio climático es de vital importancia», dijo Guan. «La parte más desafiante es si los modelos de cultivo pueden capturar esas relaciones emergentes, que pueden derivarse de observaciones empíricas».

«Ningún científico o laboratorio de investigación puede producir estos modelos por sí mismos», dijo la coautora del estudio y profesora de biología vegetal Amy Marshall-Colón. «Este tipo de esfuerzo requerirá paciencia y colaboración en muchas disciplinas».


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