ImpactU Versión 3.11.2 Última actualización: Interfaz de Usuario: 16/10/2025 Base de Datos: 29/08/2025 Hecho en Colombia
Determinación de la huella hídrica y modelación de la producción de biomasa de cultivos forrajeros a partir del agua en la Sabana de Bogotá (Colombia).
El presente trabajo de investigacion se desarrollo como una respuesta cientifica a las inquietudes planteadas por el gobierno nacional de Colombia y el gremio ganadero en el sentido de poder determinar los niveles o volumenes de agua requeridos para la produccion de biomasa en las pasturas o praderas y cual es el nivel o potencial para la produccion de biomasa de la region productora de leche de la sabana de Bogota (Colombia), teniendo en cuenta sus condiciones biofisicas, y sus limitaciones agroclimaticas, de agua y las praderas existentes. El objetivo principal estuvo orientado a la determinacion de la produccion de biomasa a partir del agua con base en las relaciones hidricas, los niveles de consumo de agua de las especies, y las variables del clima que inciden en la formacion de biomasa y el suelo presentes y se centro especificamente en dos cultivos forrajeros los cuales fueron Avena Forrajera (Avena sativa, L.) y Raigras (Lolium perenne). La solucion al problema se basa en el modelo AquaCrop (FAO) Steduto et al, (2009) el cual fue propuesto recientemente para la determinacion tanto de la biomasa como de la produccion agricola a partir del agua transpirada por las especies herbaceas, en este se reunen los avances cientificos y tecnologicos que sobre el efecto del agua en la estimacion de la produccion de cultivos se ha logrado en los ultimos anos. En el presente trabajo de investigacion se han determinado las principales variables de entrada al modelo AquaCrop, para las dos especies mencionadas, por medio de investigacion de campo realizada con la metodologia del gradiente de Hanks et al, (1980), y con una nueva metodologia propuesta para la determinacion del estres hidrico. Se desarrollaron un total de 18 experimentos principales generando los niveles de produccion de biomasa de avena forrajera y raigras, determinando 32 variables o parametros para cada uno de los cultivos que requiere el modelo para la estimacion de la biomasa producida por las especies forrajeras y pastos. El modelo AquaCrop implementa varios avances sobre el conocimiento del desarrollo de cultivos, como la separacion de la evapotranspiracion en evaporacion del suelo y la transpiracion del cultivo, la consideracion independiente de la produccion del cultivo en biomasa y el indice de cosecha. Para la determinacion del desarrollo del cultivo se maneja el porcentaje de cobertura del dosel en vez del indice de area foliar (IAF), que tradicionalmente es considerado y que es dispendioso en su determinacion. Ademas, el motor para la determinacion de la produccion del cultivo que maneja el modelo es el concepto de la productividad hidrica del cultivo (WP) la cual es un parametro conservativo que redunda en mayor robustez, la productividad hidrica ademas se normaliza bajo dos aspectos que son el clima representado por la evapotranspiracion de referencia (ET0) y el contenido del CO2 en la atmosfera. Estas normalizaciones permiten abstraer tanto el clima como el contenido de CO2 a traves del tiempo, por lo cual, el motor del modelo resulta ser una herramienta fundamental para la estimacion tanto de la biomasa como de la produccion, incluso considerando los efectos del cambio climatico global. El modelo ademas maneja un numero relativamente pequeno, explicito e intuitivo de parametros y variables de entrada que requieren metodos relativamente sencillos para su determinacion. Ademas permite la determinacion de la biomasa y la produccion en periodos mas cortos que el ciclo del cultivo, incluso a nivel diario. Los experimentos fueron realizados principalmente durante los anos 2008 a 2013 en el Centro de Investigacion Tibaitata (CORPOICA) ubicado en la Sabana de Bogota (Colombia). Para avena forrajera se desarrollaron cinco ciclos del cultivo y para raigras se hicieron tres ciclos completos con siete, cuatro y dos cortes respectivamente. Con base en la informacion establecida en campo se calibraron y validaron los cultivos de avena forrajera y raigras para el modelo AquaCrop alcanzando ajustes de R2=0,92, RMSE=1,86t.ha-1, NRMSE=17,67%, EF=0,91, y d=0,97 para avena forrajera y de R2=0,97, RMSE=0,47t.ha-1, NRMSE=13,6%, EF=0,88, y d=0,98 para raigras. Se determinaron dos cultivos sinteticos uno para cada especie, los cuales constituyen los ?prototipos? que son el punto de partida para la estimacion de la biomasa a partir del uso del agua en diferentes condiciones de los cultivos mencionados. La biomasa total para avena forrajera fue determinada en 22,2t.ha-1 en promedio con valores maximos que pueden llegar a alcanzar hasta 27t.ha-1 en el entorno productivo de la sabana de Bogota. Para raigras la biomasa total alcanzo niveles de hasta 9t.ha-1, para el periodo de siembra a primer corte, y de 6t.ha-1 para los cortes posteriores al primero. La huella hidrica intrinseca para avena forrajera fue determinada en 175L.kg-1 y para raigras en 442L.kg-1 y 431L.Kg-1. Como resultados alternativos que fundamentan la calibracion y validacion del modelo se obtuvieron ademas, la determinacion de la evapotranspiracion de referencia de la region, las curvas de Kc, Kcb y Ke que determinan la huella hidrica de las dos especies, los desarrollos de las coberturas del dosel a traves de los ciclos fenologicos de las especies estudiadas, las curvas de humedad del suelo y de biomasa en respuesta a seis niveles de riego y varias epocas de siembra y las funciones de produccion de ambas especies. El presente trabajo es novedoso por la implementacion de los avances cientificos y tecnologicos de AquaCrop en cultivos forrajeros, para la determinacion de la biomasa a partir del agua, pues hasta la presente no habian sido calibrados y validados para el modelo, las consideraciones biofisicas especiales de los cultivos forrajeros que manejan de forma diferente elementos como la produccion de cosecha y el indice de cosecha. La importancia de los cultivos estudiados, especialmente los pastos que han sido tomados como cultivos de referencia por sus caracteristicas de porte y cobertura, sobre todo en lo que tiene que ver con la evapotranspiracion a lo largo del ciclo del cultivo, el cual se ha tomado en general como una constante. Se determinaron los parametros conservativos de los cultivos de avena forrajera y raigras, asi como una muestra referenciada localmente de los parametros y variables no conservativos de estas especies, lo que constituye a nivel mundial en un avance significativo en la calibracion y validacion del modelo AquaCrop para cultivos forrajeros. Se hicieron mejoras a las metodologias empleadas con el uso de medios fotograficos y algoritmos de seguimiento y calculo de variables fenologicas, las cuales resultaron ser menos subjetivas, mas exactas y confiables, para la determinacion de la cobertura vegetal, los balances hidricos, y la determinacion de los coeficientes del cultivo, etc. La trascendencia de los resultados radica en las implicaciones tecnologicas que conllevan las ulteriores simulaciones de pastos y forrajes en la produccion de carne y leche en ganaderia no solo a nivel local sino mundial, con multiples posibilidades de combinacion, en sistemas de produccion de carne, leche, o doble proposito y combinacion de especies y razas animales. Ademas por las grandes extensiones de areas que existen hoy en el mundo de cultivos forrajeros y pastos, las cuales pueden ser incorporadas en estudios locales, regionales o globales de produccion de biomasa, eficiencia en el uso del agua, consumos y determinacion de requerimientos hidricos, captura de carbono, y determinacion de los efectos de las variaciones de las coberturas de pastos y forrajes en el cambio climatico global.