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.