Modelo Simple de Simulación para la Estimación del Crecimiento, Fenología y Balance Hídrico de Praderas Anuales de Clima Mediterráneo

• Introducción
• Materiales y métodos
• Resultados y discusión
• Conclusiones
• Literatura citada

ABSTRACT: This work had as objective to
elaborate a simple model of pasture growth, phenology and water balance of
annual pastures of Mediterranean climate. The water balance is performerd only
in one soil stratum (40 cm), where it is supposed the root mass is concentrated.
It was considered rainfall and the water losses by evapotranspiration, which
was calculated as a function of the potential evapotranspiration, the relative
water supply level of the soil and the degree of pasture cover. The model
supposes an adequate contribution of nutrients, being climatic variables,
availability of photosynthetic material and soil water the main limiting for
the grassland growth. Validation was performed with dry matter accumulation and
soil water data measured in Mediterranean grassland at the Hidango Experimental
Center, belonging to the Agricultural Research Institute (INIA) (34º06' S lat ;
71º47' W long; 296  m.o.s.l.) during the season 1992. The results of the
validation indicated that this model explained over 90% of the variation of the
observed values of dry matter accumulation and soil water. Some lines of the
model development are proposed, such as the incorporation of subroutines that
simulate the nutritive value and the effect of N and shrub stratum, on
grassland growth.

Key words: system analysis, annual ranges of
Mediterranean clime, grassland simulation models.

RESUMEN: Este trabajo tuvo como objetivo
elaborar un modelo simple del crecimiento, fenología y balance hídrico de
praderas anuales de clima mediterráneo. El balance hídrico se realizó en un
estrato de suelo (40 cm) donde se concentra la masa radicular. Se consideran
los aportes de la precipitación y las pérdidas de agua por evapotranspiración,
la que se calculó en función de la evapotranspiración potencial, del nivel
relativo de agua y el grado de cobertura de la pradera. El modelo supone un
adecuado aporte de nutrimentos, siendo las variables climáticas, la
disponibilidad de material fotosintético y la humedad del suelo, las
principales limitantes para el crecimiento. La validación fue realizada con
datos de acumulación de fitomasa aérea y humedad del suelo, medidas en praderas
de clima mediterráneo del Centro Experimental Hidango, perteneciente al
Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) (34º06’ lat. Sur, 71º47’
long. Oeste, 296 m.s.n.m.) durante la temporada 1992. Los resultados indican
que el modelo explicó sobre el 90% de la variación de los valores observados en
la acumulación de MS y la humedad del suelo. Se plantean algunas líneas de
desarrollo del modelo, como la incorporación de subrutinas que simulen el valor
nutritivo, el efecto del N y el del estrato arbustivo, sobre el crecimiento de
la pradera.

Palabras clave: análisis de sistemas, modelos de
simulación de praderas, praderas anuales de clima mediterráneo.

INTRODUCCIÓN

En Chile, las praderas de
clima mediterráneo se distribuyen desde el norte de la V hasta la VIII Región
(32º a 37º lat. Sur), dentro de las provincias ecológicas seco-estival nubosa
(Csbn), seco-estival prolongada (Csb1), seco-estival media (Csb2)
y seco-estival breve (Csb3) (Gastó et al., 1993). Su área de
distribución ocupa unas 4.500.000 ha. El clima es de tipo mediterráneo, con
precipitaciones invernales y sequía estival. Las temperaturas mínimas de los
meses más fríos usualmente no descienden de 0ºC. La estación húmeda se prolonga
por un período de 4 a 9 meses, dependiendo de las condiciones climáticas del
área (Ovalle y Squella, 1996). En dicha área existe una gran diversidad de
suelos, tales como los de tipo aluvial de texturas finas y gruesas,
depresionales, graníticos de lomajes y cerros (cordillera de la costa),
graníticos aluviales de terrazas marinas, pumicíticos y trumaos (Honorato,
2000). En este ambiente, la formación vegetal dominante en los sectores de secano,
la constituye los espinales. Esta formación vegetal es definida como una
pseudosabana (Ovalle et al., 1990), en la cual son claramente
diferenciables dos estratas: una de tipo leñosa, dominada por Acacia caven
Mol. (espino), y una estrata herbácea compuesta principalmente por terófitas
naturalizadas de crecimiento invernal, que constituye el principal recurso
forrajero para los animales. Entre las principales especies vegetales del
estrato herbáceo destacan especies poáceas pertenecientes a los géneros
Avena, Aira, Bromus, Hordeum, Vulpia y  Lolium. También son
comunes en la estrata herbácea especies de la familia Compositae, en
especial de los géneros Hypochaeris, Cynara y Carthamus, además
de especies de la familia Fabaceae (leguminosas) subfamilia Papilionoideae,
pertenecientes a los géneros Medicago y Trifolium, principalmente
(Castellaro et al., 1994; Ovalle y Squella, 1996). La condición de este
tipo de pastizales depende fundamentalmente de la edad de la sucesión vegetal
poscultivo, del manejo dado a través del pastoreo, del nivel de fertilidad del
suelo, y de la cantidad y distribución de la precipitación (Olivares y Gastó,
1971; Ovalle y Squella, 1996). El crecimiento de estas especies comienza con
las primeras lluvias de otoño, alcanzando su máxima tasa en los meses de agosto
y septiembre. A fines de septiembre entran en un acelerado proceso de
senescencia, lo que coincide con la formación de semillas y su posterior
maduración. La producción de materia seca anual es variable, según el grado de déficit
hídrico durante la temporada.

Se estima que la
acumulación de materia seca (MS) de estas praderas no superaría 800 a 2.500 kg
ha-1, dependiendo,  principalmente de la pluviometria anual y
su distribución dentro del año, así como de la fertilidad natural de los
suelos, que generalmente es baja y acentúa aún más los bajos rendimientos
normalmente medidos en este tipo de pastizales. Lo anterior confirma la alta
heterogeneidad de este tipo de pastizales, producto de la degradación del medio
(Acuña et al., 1980; Acuña et al., 1983; Ovalle y Squella, 1996).
No obstante, estas praderas son la base de sustentación de los sistemas de
producción animal, los cuales son predominantemente de tipo extensivos, donde
se destaca la crianza de rumiantes menores (ovinos y caprinos), y la crianza de
ganado vacuno de carne, siendo la carga animal promedio del orden de 0,2
unidades animales ha-1 año-1.

La principal limitante para
el crecimiento del estrato herbáceo es la disponibilidad hídrica en los
primeros 40 cm de suelo, donde se concentra la mayor densidad de raíces. Dado
el régimen pluviométrico del sector, es de esperar grandes fluctuaciones tanto
interanuales como intraanuales en esta variable.

Dada la naturaleza compleja
del sistema suelo-planta-clima-animal, el uso de modelos de simulación parece
ser una herramienta útil para la evaluación de diferentes alternativas de
manejo de los pastizales, bajo distintos ambientes edafoclimáticos. La mayoría
de los modelos relacionados con praderas han sido desarrollados por equipos
interdisciplinarios de centros universitarios de los Estados Unidos, que
estudian el manejo de praderas naturales (Range Science), abarcando la mayoría
de ellos  pastizales de tipo perenne (Innis, 1978; Parton et al.,
1993; Laurenroth et al., 1993; Hanson et al., 1994). Sólo el
modelo propuesto por Pendleton et al. (1983) está orientado a simular la
dinámica de praderas de tipo anual, en un ecosistema de tipo mediterráneo de
California. Los modelos antes citados tienen como propósito principal la investigación,
y son complejos, tanto del punto de vista conceptual como computacional, lo
cual hace que su uso sea restringido. Sin embargo, y para el caso de praderas
anuales de clima mediterráneo, existen algunos modelos simples, los cuales
pueden ser implementados de manera rápida, tales como los propuestos por Smith
y Williams (1973), White et al. (1983) y recientemente el prototipo de
modelo de pastizales anuales para la dehesa española (Villalobos et al.,
2002). No obstante lo anterior, se requiere un proceso de validación previo,
para evaluar su comportamiento y proceder a su reformulación, mediante el
cálculo de parámetros adecuados (Silva, 1993a).

El presente trabajo tuvo
como objetivo elaborar y validar un modelo simple del balance hídrico, crecimiento
y fenología de praderas de clima mediterráneo, el que puede ser incorporado
como una subrutina en modelos de producción pecuaria.