ADAPTACIÓN DEL MODELO DSSAT

PARA SIMULAR LA PRODUCCIÓN DEL

Brachiaria decumbens

 

Lina M. Giraldo, Leandro J. Lizcano, Arjan J. Gijsman*,

Bernardo Rivera, Luis H. Franco.2

Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Cali, Colombia.

Universidad de Caldas, Departamento de Sistemas de producción, Manizales, Colombia.

 

 

Manuscrito aceptado para su publicación en

Pasturas Tropicales

 

 

INTRODUCCIÓN

El Brachiaria decumbens es la especie más cultivada del género Brachiaria, constituyéndose en la base de la alimentación de muchos de los sistemas de producción ganadera en el trópico bajo. La especie se adapta a muy distintas condiciones agroecológicas, desde el nivel del mar hasta los 2.200 metros, es tolerante a la sequía, quemas, alta precipitación, pastoreo intensivo, pisoteo, suelos ácidos y pobres en nutrimentos, y alta saturación de aluminio (Bernal, 1994). Por la importancia que tiene para la zona tropical y bondades que posee para la producción pecuaria, el conocimiento generado sobre esta gramínea es relativamente amplio.

Los costos institucionales de la investigación en pasturas son relativamente altos debido a los múltiples factores que afectan su producción y calidad y a los relativamente largos períodos del ciclo de cultivo. Debido a la enorme heterogeneidad de condiciones climáticas y edáficas que imperan en el trópico, se requerirían un sinnúmero de ensayos específicos a cada sitio, incrementándose notablemente el tiempo para tomar una decisión de transferencia de tecnología y el costo que el proceso de la innovación demandaría.

El desarrollo de modelos de análisis de sistemas de producción ha permitido reducir en gran medida las restricciones de tiempo y de costos mencionadas. Los modelos utilizan ecuaciones construidas a partir de la teoría biofísica y de resultados experimentales, y se validan igualmente mediante ensayos experimentales. Posterior a su validación, los modelos permiten experimentar y apoyar las decisiones de planificación de las actividades de investigación, transferencia y desarrollo agropecuario. Los modelos permiten predecir escenarios para el uso del suelo, explorar oportunidades de uso de distintas alternativas, identificar instrumentos de política para realizar intervenciones, y desarrollar sistemas de apoyo a la toma de decisiones en la investigación y la transferencia de tecnología (Bouma, 1998). Una de las principales características de los sistemas de apoyo a decisiones en agrotecnología es que son orientados por la demanda de soluciones a problemas específicos de la producción (Stoorvogel, 1998). El uso práctico de los modelos de simulación permite realizar experimentaciones en situaciones donde no es posible realizarlas físicamente, el costo de hacerlas es muy alto, o ambas (Quiroz et al., 1996; Aguilar y Cañas, 1992).

Al experimentar con los modelos, se puede dar respuesta rápida a preguntas como: "Qué pasaría con la respuesta del rendimiento y calidad del forraje si se aplicara más fertilizante o si cambia a través del tiempo la humedad, radiación, temperatura, tipo de suelo, etc.?" (Bouma, 1998). Los modelos no toman decisiones pero orientan a técnicos y a productores en el manejo de la decisión (Stoorvogel, 1998).

El modelo DSSAT (Sistema de Apoyo para la Toma de Decisiones en la Transferencia Agrotecnológica, por sus siglas en inglés Decision Support System for Agrotechnology Transfer) contiene 6 modelos separados para simular el crecimiento de 16 cultivos de importancia económica (Jones et al., 1994) y ha demostrado alta confiabilidad bajo distintas condiciones de clima, suelo y manejo (Tsuji, 1994). El usuario del modelo DSSAT puede a) organizar y archivar bases de datos sobre clima, suelo, cultivos, experimentos y precios, b) simular producción de cultivos en una o varias estaciones y en secuencias, c) analizar y graficar datos, y d) evaluar diferentes prácticas de manejo específicas a un lote o finca (Jones, 1993).

La experiencia del DSSAT en pastos se limita al Paspalum notatum (bahiagrass), un pasto de importancia en la zona subtropical. Su incorporación al modelo DSSAT se realizó en la Universidad de Florida utilizando como base el modelo CROPGRO, que dentro del DSSAT simula el crecimiento y desarrollo de varios cultivos dicotiledoneos, y modificando los valores de los parámetros fisiológicos, fenológicos y bromatológicos que describen las características de la especie, el cultivar y el ecotipo, sin realizar alteraciones en la estructura del modelo (Kelly, 1995). En el caso de parámetros no disponibles para el pasto bahiagrass, el CROPGRO utiliza los valores originales de soya.

Existen otros modelos para simular el crecimiento de pasturas, algunos de ellos son: BLUE GRAMA, CENTURY, GRASMOD, GRASP, GRAZPLAN y el HURLEY PASTURE MODEL (Hanson et al. 1985; McKeon et al. 1990; Moore et al. 1991; Parton et al. 1993; Thornley & Verberne 1989; Van de Ven 1992); pero ninguno de ellos es parte de un modelo de simulación agrícola integral debido a que no incluyen la utilización de diferentes cultivos, ni opciones de manejo con la suficiente sensibilidad a los diferentes factores medioambientales a nivel de un lote o finca. Esto es clave para analizar el comportamiento de un sistema agrícola y predecir la producción; aunque recientemente los modelos GRASP y GRAZPLAN fueron incorporados al modelo APSIM (McCown et al. 1996) que incluye importantes elementos del DSSAT, éste no está tan difundido mundialmente como el DSSAT.

La presente contribución describe el proceso metodológico y los resultados de la calibración y validación del modelo DSSAT para simular los criterios de producción de materia seca y de calidad protéica del Brachiaria decumbens bajo distintos escenarios de clima, suelo y manejo.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

El modelo DSSAT está compuesto por los siguientes archivos inputs: características de la planta, ecosistema de la planta, manejo del ensayo y la conjunción de archivos para la simulación.

Los archivos que componen la planta son SPE, CUL y ECO. El archivo SPE, también llamado archivo de la especie, tiene los parámetros más representativos del comportamiento fisiológico de la planta en un determinado medio. Contiene los parámetros de fotosíntesis, respiración, composición bromatológica de cada una de las partes de la planta, carbón y nitrógeno, partición vegetal, crecimiento de la hoja, factores de envejecimiento de la hoja, parámetros de la raíz, crecimiento de la semilla y la vaina, fenología, pérdida de la vaina, comportamiento y estado de la flor en función al fotoperíodo y a la temperatura, crecimiento y tamaño de la copa e internudo.

El archivo CUL, llamado archivo de cultivar, requiere información, en días fototérmicos, sobre tiempo que transcurre entre plantación y floración, salida de la primera flor y primera semilla o primera vaina, y tiempo transcurrido para lograr su maduración. También requiere máxima tasa de fotosíntesis en la hoja, máxima longitud y área específica de la hoja. El archivo ECO, o de ecotipo, requiere parámetros muy similares al anterior, pero que son propios del ecotipo.

Suelo y clima son los archivos que componen el ecosistema de la planta. El archivo de suelos requiere los parámetros físicos, químicos y estructurales del suelo a diferentes profundidades y se identifica con los datos de localidad, latitud, longitud y nombre del sitio y país. El archivo de clima requiere los datos diarios de temperatura máxima, mínima, radiación solar y precipitación.

El archivo relacionado con las observaciones en el ensayo, o archivo T, contiene la información sobre fechas de corte (de producción y de igualación), producción de materia seca de forraje y presentación de pestes.

El archivo de conjunción, llamado archivo X, reúne todos los archivos por medio de los códigos con que se identificaron cada uno de ellos con anterioridad. Este archivo tiene los datos de las fechas de siembra, fertilización, cantidad y tipo de fertilizante, emergencia (si se desea o si no el modelo tiene la opción de desarrollar automáticamente la emergencia), tratamientos realizados, sistemas de siembra, etc. El archivo tiene la posibilidad de decidir si se desean simular parámetros de manejo como riego, fertilización, plagas y aplicación de residuos, y de intercambiar archivos de clima, suelo, SPE, CUL o ECO, diferentes al propio del lote o finca.

La adaptación del modelo DSSAT para simular la producción de B. decumbens se llevó a cabo de manera secuencial: recopilación de datos, calibración y validación del modelo.

RECOPILACIÓN DE DATOS

Se realizó una amplia revisión de literatura con el fin de recuperar la información fisiológica, fenológica y bromatológica de cada uno de los parámetros del B. decumbens requeridos por los diferentes archivos SPE, CUL y ECO del modelo. Al mismo tiempo, se enviaron al laboratorio muestras de tejido de hojas, tallos y raíces para análisis de N, carbohidratos, ácidos orgánicos, cenizas y lípidos.

La información requerida por el archivo SPE, fundamentalmente sobre características fotosintéticas del B.decumbens, fue relativamente escasa, razón por la cual se recurrió a la información sobre el género Brachiaria en general, en primera instancia, y a la información sobre plantas C4, que son gramíneas tropicales, en segunda instancia.

Los archivos CUL y ECO no sufrieron mayores modificaciones dado que no se tiene medición de día térmico o fototérmico en los datos de las investigaciones realizadas a nivel del trópico, donde el largo del día es relativamente constante en comparación con la zona subtropical que tiene variación en horas de luz y horas de oscuridad de acuerdo a la estación. El modelo CROPGRO requiere parámetros de semilla, vaina y florescencia y de fijación de nitrógeno, los cuales no tienen aplicabilidad en el caso de las pasturas, razón por la cual no se realizaron cambios en ellos.

En el caso de parámetros específicos de B. decumbens, no encontrados en la revisión bibliográfica, se dejaron aquellos existentes para el pasto bahía.

La información sobre ecosistema de la planta y manejo del ensayo se obtuvo de la base de datos de la Red Internacional de Evaluación de Pastos Tropicales (RIEPT). La selección de los sitios se basó en la disponibilidad de información de clima, suelo y producción. Un criterio adicional de selección fue un rango amplio de condiciones de clima y suelo, de tal manera que el programa tuviese potencial de aplicación bajo varias circunstancias y regiones. Las estaciones experimentales seleccionadas, con sus respectivos años de evaluación, fueron las siguientes: Carimagua (Dpto. del Meta, CIAT, 1980-1982), Gigante (Dpto. del Huila, CENICAFE, 1983-1986), el Nus (Dpto. de Antioquia, ICA, 1984-1986), Santander de Quilichao (Dpto. del Cauca, CIAT, 1979-1982), La Romelia (Dpto. de Caldas, CENICAFE, 1982-1983), y Urrao (Dpto. de Antioquia, Secretaria de Agricultura, 1990-1993).

En el archivo de suelo se utilizaron los parámetros suministrados por la base de datos de la RIEPT. Los parámetros de retención y conductividad de agua se estimaron con base en textura del suelo, densidad aparente y contenido de materia orgánica, utilizando el programa Soil Parameters Estimate (SOILPAR version 1.1; Donatelli et al. 1996, 1997)

Los parámetros del archivo clima fueron obtenidos de la información climática en la base de datos de la RIEPT. La información sobre radiación solar se estimó a partir del modelo Global Solar Radiation Estimate (RadEst versión 2.0; Donatelli y Campbell, 1998), con base en la longitud, latitud, altura, temperatura máxima, temperatura mínima y precipitación de la localidad.

Los datos de producción de materia seca se obtuvieron de la información de los ensayos regionales tipo B de la RIEPT, referentes a Brachiaria decumbens 606. En cada estación o localidad se estableció un ensayo en el cual la especie era la parcela principal y ésta a su vez dividida en cuatro subparcelas o edades de rebrote (3, 6, 9 y 12 semanas después del corte de igualación), en los períodos de máxima y mínima precipitación. Esta estandarización se realiza a 15 cm del suelo, teniendo en cuenta el hábito de crecimiento de la gramínea y siguiendo la metodología propuesta para la RIEPT y además, esta altura simula la parte de la planta que el animal no consume y las reservas de ésta para rebrotar después del corte.

La fertilización de los lotes se realizó de manera estándar en todos los sitios, con 22 kg/ha de P (50 kg de P2O5), 41.5 kg/ha de K (50 kg de K2O), 100 kg/ha de N, 20 kg/ha de Mg y 20 kg/ha de S. El P, Mg y S se incorporaron a 20 cm de profundidad al momento de la siembra. El N y K se fraccionaron aplicando un tercio de la dosis en banda 28 días después de la siembra, un tercio al voleo 13 semanas después del establecimiento, y un tercio al voleo un mes antes de la época seca o durante el corte de igualación para iniciar la primera evaluación (Toledo y Schultze-Kraft, 1982).

Dado que el modelo CROPGRO no tiene la opción de realizar cortes, éstos se simularon por medio de la opción "peste", permitiendo eliminar una fracción de biomasa similar al corte o al consumo que hacen los animales. Dado que los cortes fueron realizados a 15 cm de altura fue necesario cambiar el código de fuente del modelo añadiendo la opción MOWE que permite seccionar el pasto hasta un peso de biomasa determinado. El valor de materia seca de los 15 cm se logró mediante cortes realizados a nivel de campo, obteniéndose valores en un rango de 2000 a 7000 kg/ha, decidiéndose utilizar 5000 kg/ha como valor promedio.

 

CALIBRACIÓN DEL MODELO

Para la calibración del modelo se utilizó la información de las estaciones: El Nus, La Romelia, Carimagua y Quilichao. Con la información de la estación de El Nus se realizaron las primeras simulaciones de calibración del modelo. Con los datos de la relación entre valores simulados (archivos output) y observados se hicieron nuevas simulaciones con distintos valores de los parámetros, dentro de los rangos establecidos a partir de la revisión bibliográfica. Posteriormente se llevó a cabo el mismo procedimiento con la información de las estaciones La Romelia, Carimagua y Quilichao buscando que las relaciones entre valores simulados y observados fueran adecuadas para el nuevo sitio y los sitios ya incorporados.

 

VALIDACIÓN DEL MODELO

La validación es la aprobación, a través de procedimientos estadísticos adecuados, de un nivel aceptable de confianza, de tal modo que sean correctas las interpretaciones para el sistema real hechas desde las inferencias obtenidas con el modelo (Aguilar y Cañas, 1992). En síntesis, es la comparación de lo simulado y lo obtenido mediante experimentos físicos, por lo que el proceso determina en qué medida se ajusta el modelo a la representación de la realidad (Barrera y Aguilar, 1996). Durante la validación se introduce nuevos sitios, es decir, sitios distintos a la calibración, sin hacer cambios en los archivos inputs. La validación del modelo de B. decumbens se realizó con la información de las estaciones Gigante (Huila) y Urrao (Antioquia).

Como resultado de la simulación del modelo DSSAT encontramos los archivos output que tienen la opción de observar el nitrógeno disponible en la planta, y calcular con este valor la proteína.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los rangos de los principales parámetros de los archivos SPE y CUL utilizados en el proceso de calibración y el valor final con el cual se realizó la validación, se reporta en el cuadro 1. En el archivo SPE, los parámetros más sensibles fueron aquellos que utilizan la fotosíntesis, respiración, N y área y peso específico de la hoja. En el archivo clima el parámetro más sensible fue radiación solar y en el archivo suelo, materia orgánica.

En el proceso de calibración se utilizaron rangos de 2000 a 7000 kg/ha para el valor de materia seca contenida en los 15 cm del corte de igualación. El mejor índice de relación entre lo simulado y lo observado se encontró con 5000 kg/ha. Este valor fue involucrado al archivo T en la opción peste, para simular hasta donde se le permite consumir a la plaga, y como tal fue utilizado para la calibración y validación. Este mismo valor se le adicionó a la producción de materia seca de la base de datos de la RIEPT, de tal manera que ambos valores, el simulado y el observado, representan la disponibilidad de materia seca a ras de suelo en un momento determinado. La producción de materia seca anual está representada por la suma del integral por encima de los 5000 kg/ha.

En la figura 1 se observa la producción de materia seca de los datos simulados en los cortes correspondientes a las semanas seis y nueve, en comparación con los datos reportados por la RIEPT, en las estaciones El Nus, La Romelia y Quilichao. En el caso de Carimagua, donde las prácticas de manejo regionales son distintas, se presenta la información de cortes a las semanas nueve y doce. En la misma figura se presenta la información pluviométrica, señalando las épocas de mínima y máxima precipitación. La concordancia entre los puntos observados y las líneas que simulan la producción indica el ajuste que se logró con la calibración del modelo.

En las estaciones El Nus y La Romelia no se presentaron épocas de sequía tan marcadas como en las estaciones Carimagua y Quilichao, durante los años de evaluación, lo que hace que no existan días sin producción en lo simulado. En general, para El Nus, la relación entre lo simulado y observado es bién, al igual que en La Romelia aunque no en un nivel tan aceptable como El Nus . En la estación Carimagua el modelo simuló muy bién el crecimiento del pasto en las épocas de lluvia y de sequía. Entre los días 610 y 680 no había producción, debido a la falta absoluta de pluviosidad. En esta misma estación se presenta un efecto adicional de la opción de corte en las 12 semanas hacia el día 465, cuando se observa un descenso a 4898 kg/ha como valor simulado; para lo cual no tenemos explicación.

En la estación de Quilichao el modelo simula correctamente la falta de producción de materia seca entre los días 270 y 360 y entre 680 y 790, también por un factor de estrés de agua. En esta estación también se observa en los datos simulados un descenso a 4896 kg/ha como consecuencia de un aumento del consumo en la opción peste mayor al esperado, muy cerca al día 100, en el corte de igualación.

Dentro del archivo SPE se calibraron parámetros que definían el N existente en la planta, los que encontramos como proteína (cuadro 1), al simular el modelo se obtiene la salida del archivo output de nitrógeno, del cual solo se escogen los valores de N en hoja y tallo por ser los de importancia en calidad proteica de la pastura (cuadro 2). Esta salida permite obtener la proteína al ser multiplicado el valor de nitrógeno por la constante 6.25, lo que ayuda a establecer bases para la toma de decisiones al sector pecuario e investigativo en cuanto a valor nutritivo de las pasturas. En este trabajo no fue posible lograr la validación de los datos de la salida output de nitrógeno debido a que no se llevó a cabo la medición de proteína en la RIEPT, por lo cual no existía valor con el cual comparar lo simulado.

En los cuadros 3 y 4 se presenta la disponibilidad observada y simulada de materia seca de Brachiaria decumbens a las 3, 6, 9 y 12 semanas, en las estaciones de Gigante y Urrao, respectivamente.

En Gigante, la relación promedia entre valores simulados y observados es de 0.98, en un rango entre 0.96 a las 3 semanas y 1.01 a las 12. En Urrao, esta relación fue de 0.84, con un rango entre 0.82 a las 3 semanas y 1.00 a las 12 semanas. No obstante, el establecimiento en la estación de Urrao se realizó tarde en el período de lluvias al punto que el primer corte de igualación coincidió con una drástica reducción de las lluvias, afectando notablemente los datos de los primeros cortes de las semana 3, 6 y 9. Excluyendo estos primeros valores se obtiene un promedio adaptado de 0.99 en la estación Urrao.

En comparación con los valores de referencia del bahiagrass, cuya relación promedia entre los valores de producción simulada y observada, en tres sitios, fué de sólo 1.52, con un rango entre 1.15 y 2.22 (Kelly, 1995), se observa un avance significativo de la confiabilidad del modelo brachiaria. Este hecho resulta aun más significativo si se considera el amplio rango de condiciones climáticas y edáficas bajo las cuales se realizó la calibración, lo mismo que de condiciones de manejo por corte a 3, 6, 9 y 12 semanas, tanto bajo condiciones de máxima como de mínima precipitación. Es probable que la estructura lógica que tiene el DSSAT y la calidad de la base de datos de la RIEPT, en términos de cantidad y confiabilidad de la información reportada, hayan sido los factores claves para el ajuste encontrado con el modelo.

Los indicadores de calidad del ajuste del modelo DSSAT aplicado al crecimiento del Brachiaria permiten reconocer que los modelos constituyen una estrategia efectiva de apoyo a la toma de decisiones en la planificación de actividades de investigación, transferencia y desarrollo agropecuario. Se dispone de una nueva herramienta de simulación que permite predecir escenarios para el uso del suelo y dar respuestas eficientes a las demandas de los usuarios gracias a que resulta factible realizar experimentaciones con el modelo en situaciones donde no es posible realizarlas físicamente o el costo de hacerlas es muy alto, en consideración al enorme ahorro de tiempo y de recursos que se logra con la disponibilidad del modelo.

 

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los resultados obtenidos con la validación indican que el modelo DSSAT aplicado al crecimiento del pasto Brachiaria decumbens constituye una buena herramienta para la toma de decisiones en materia de establecimiento y manejo de esta gramínea y en la simulación de escenarios para el uso del suelo. Prácticamente, la principal restricción de uso del modelo es la decisión de mantener una disponibilidad de 5000 kg/ha, ya sea por el diseño de los cortes (en este caso a 15 cm por encima del suelo) o por decisiones de manejo del pastoreo. La decisión de utilizar el modelo para simular la producción de materia seca por encima o por debajo de los 5000 kg/ha, exige que el usuario realice una nueva calibración para alcanzar un ajuste adecuado.

Es claro que el modelo base (CROPGRO) se sustenta en una planta dicotiledonea, mientras el pasto es una planta monocotiledonea. Dado el ajuste entre los valores simulados y obervados queda sin resolver la inquietud de si se justifica o no la inversión para disponer de un modelo de pastos que se fundamente en monocotiledoneas.

Debido a que no se hizo validación a la salida de nitrógeno se debe tener precaución si se quieren utilizar los valores de este archivo. Se recomienda utilizar esta opción del modelo si se lleva a cabo validación y la comparación con datos observados.

El DSSAT es un modelo que puede simular pastos que tienen varios años después del establecimiento. Si se considera que con el tiempo la concentración de tallos en la base será mayor, se desconoce la confiabilidad del modelo para simular esta situación, dado que los datos utilizados tanto para la calibración como para la validación tuvo una duración máxima de 4 años.

La incorporación de animales al modelo DSSAT aún no existe. Con el trabajo realizado se avanzó en la medida que fue factible simular de alguna manera el consumo del animal mediante la opción "peste". Sin embargo, el efecto del N que se devuelve al piso a través de las excretas y el daño causado al suelo por el pisotéo no han sido incorporados al modelo. Una nueva opción que permite incluir las heces como fuente de N está siendo desarrollada actualmente (A. J. Gijsman; datos no publicados). El presente trabajo recomienda incluir también al modelo una opción que mida la digestibilidad de la biomasa.

La calidad de los resultados de la aplicación de un modelo depende de la calidad de la información que se utiliza para su calibración y para formular los archivos de input. Aunque los ensayos de la RIEPT tienen mucha información, no tenían datos confíables de la radiación solar diaria y del perfil completo del suelo (solamente se evaluó la capa superficial). Para facilitar el uso de estos datos para ejercicios de simulación, sería importante dar más attención a estos detalles.

AGRADECIMIENTOS

Agradecimientos a I. M. Rao (CIAT) por la colaboración en estimar los parámetros fisiológicos; a M. Donatelli (ISCI, Bologna, Italia) por la colaboración en la aplicación del modelo RadEst; y CENICAFE por suministrar datos climáticos de las estaciones experimentales La Romelia y Gigante

 

REFERENCIAS

1. Abaunza , J. A. 1982. Growth and quality of nine tropical grasses and twelve tropical legumes under dry and rainy season conditions. Mag. Sc. Thesis. Las Cruces, New Mexico, New Mexico State University. 141 p.

2. Aguilar, C. y Cañas, R. 1992. Simulación de sistemas: aplicaciones en producción animal. En Ruíz, M. (ed.). Simulación de sistemas pecuarios. RISPAL. San José, Costa Rica. p. 189-284.

3. Barrera, V. y Aguilar, C. 1996. Modelo de simulación para el estudio de la sostenibilidad del sistema de producción de pequeños productores de Carchi, Ecuador, I. Desarrollo del modelo y validación. Archivos latinoamericanos de producción animal 4:135-166.

4. Baruch, Z.; Ludlow, M. M.; Davis, R. 1985. Photosynthetic responses of native and introduced C4 grasses from Venezuelan savannas. Oecologia 67:388-393.

5. Bernal, J. 1994. Pastos y forrajes tropicales, producción y manejo. 3a. ed. Banco Ganadero. Santa fé de Bogotá D.C., Colombia. 575 p.

6. Boehnert, E.; Lascano, C.; Weniger, J.H. 1986. Botanical and chemical composition on the diet selected by fistulated steers under grazing on improved grass-legume pastures in the tropical savannas of Colombia, 2: Chemical composition of forage available and selected. Zeitschrift für Tierzüchtung und Züchtungsbiologie 103:69-79.

7. Bouma, J. 1998. Introduction. En: Stoorvogel, J. J.; Bouma, J.; Bowen, W. T. (eds.). Information technology as a tool to asses land use options in space and time. Proceedings of an international workshop Lima, September 28 - October 4, 1997. DLO Res. Inst. Agrob. Soil Fert., C.T. de Wit Graduate School Prod. Ecol. Quantitative Approaches in Systems Analysis No. 16 January 1998.

8. Chamorro , M. 1989. Estudio de la tasa de senenscencia y análisis de crecimiento en Brachiaria decumbens sola y asociada con Desmodium ovalifolium. Tesis Bióloga, Universidad del Valle. Cali, Colombia. 146 p.

9. CIAT (Centro Internacional de Agricultura Tropical). 1991. Programa de Pastos Tropicales. En: Informe Annual 1990. Cali, Colombia. 444 p.

10. CIAT (Centro Internacional de Agricultura Tropical). 1995. Forage Components for livestock production systems: En: Informe Anual 1996. Programa de Pastos Tropicales, Cali, Colombia. 18 p.

11. Donatelli, M. y Campbell, G. S. 1998. A simple model to estimate global solar radiation. Proceedings of the 5th ESA Congress, Nitra, Slovak Republic. p. 133-134.

12. Donatelli, M.; Acutis, M.; Francaviglia, R. 1997. Soilpar, un software Per la stima e la validazione del parametri idrologici del suolo. Atti del convegno annuale del Società Italiana della Scienza del Suolo, Roma 2-5 giugno 1997.

13. Donatelli., M; Acutis, M.; Laruccia, N. 1996. Evaluation of methods to Estimate soil water content at field capacity and wilting point.. Proc. 4th European Society of Agronomy Congress, Veldhoven, The Netherlands. p. 86-87

14. Filgueiras, E. P. 1983. Efeito de quatro períodos de vedacao sobre a produtividade e valor nutritivo de Brachiaria decumbens Stapf. Tese Mestrado. Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, Brasil. 125 p.

15. Fischer, K. S. y Wilson, G. L. 1971. Measurement of distribution of photosynthesis in plant canopies. Nature New Biology 229:30.

16. Fisher, M. J. y Kerridge, P. C. 1996. The agronomy and physiology of Brachiaria species. En: Miles, J. W.; Maass, B. L.; Valle, C. B. do. (eds.). Brachiaria : Biology, Agronomy, and Improvement. Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Cali, Colombia; Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária/Centro Nacional de Pesquisa de Gado de Corte (EMBRAPA/CNPGC), Campo Grande, Brasil. p. 43-52.

17. Greenfield, S. B. y Smith, D. 1974. Diurnal variations of nonstructural carbohydrates in the individual parts of switchgrass shoots at anthesis [Panicum virgatum]. Journal of Range Management 27:466-469.

18. Hanson, J. D.; Parton, W. J.; Innis, G. S. 1985. Plant growth and production of grassland ecosystems: A comparison of modelling approaches. Ecological Modelling 29:131-144.

19. Henzell, E. F. y Oxenham, D. J. 1973. Variation in leaf-nitrogen concentration in two tropical grasses. Communication in Soil Science and Plant Analysis 4:155-161.

20. Hilbert, D. W. y Reynolds, J. F. 1991. A model allocating growth among leaf proteins, shoot structure, and root biomass to produce balanced activity. Annals of Botany 68:417-425.

21. Jones, J. W. 1993. Decision support systems for agricultural development. En: Penning de Vries F.W.T. (ed.). Systems approaches for agricultural development. Kluwer Academic Publishers, the Netherlands. p. 459-471.

22. Kelly, T. C. 1995. A bioeconomic systems approach to sustainability analysis at the farm level. PhD. Thesis. University of Florida, 1995.

23. Ku, S. B; Edwards, G. E; Smith, D. 1978. Photosynthesis and nonstructural carbohydrate concentration in leaf blades of Panicum virgatum as affected by night temperature. Canadian Journal of Botany 56:63-68.

24. Laredo, M. A.1985. Tabla de contenido nutricional en pastos y forrajes de Colombia. Programa Nacional de Nutrición animal. División de disciplinas pecuarias. Instituto Colombiano Agropecuario. Bogotá, Colombia. 23 p.

25. _____________ , Minson, D. J. 1975. The effect of pelleting on the voluntary intake and digestibility of leaf and stem fractions of three grasses [Digitaria decumbens, Chloris gayana and Setaria splendida]. British Journal of Nutrition 33:159-170.

26. Ludlow, M. M. 1980. Effect of temperature on light utilization efficiency of leaves in C3 legumes and C4 grasses. Photosynthesis Research 1:243-249.

27. ___________ y Ng, T. T. 1976. Photosynthetic light response curves of leaves from controlled environment facilities, glasshouses or outdoors [Panicum maximum trichoglume]. Photosynthetica 10:457-462.

28. ___________ y Wilson, G. L. 1971. Photosynthesis of tropical pasture plants. I. illuminance, carbon dioxide concentration, leaf temperature, and leaf-air vapour pressure difference. [grasses, legumes]. Australian Journal of Biological Sciences 24:449-470.

29. ___________ y Wilson, G. L.1971. Photosynthesis of tropical pasture plants. II. temperature and illuminance history. Australian Journal of Biological Sciences 24:1065-1075.

30. Moore, A. D.; Donnelly, J. R.; Freer, M. 1991. GRAZPLAN: an Australian DSS for enterprises based on grazed pastures. Proceedings International Conference on Decision Support Systems for Resource Management.. Texas A&M University, College Station, Texas, USA, April 15-18, 1991.

31. McKeon, G. M.; Day, K. A.; Howden, S. M.; Mott, J. J.; Orr, D. M.; Scattini W. J.; Weston, E. J. 1990. Management for pastoral production in northern Australian savannas. J. Biogeog. 17:355-372.

32. McCown, R. L.; Hammer, G. L.; Hargreaves, J. N. G.; Holzworth, D. P.; Freebairn, D. M. 1996. APSIM: a novel software system for model development, model testing and simulation in agricultural systems research. Agricultural Systems 50:255-271.

33. Osmond, C. B.; Winter, K.; Ziegler, H. 1982. Functional significance of different pathways of CO2 fixation in photosynthesis. En: Lange, O. L.; Nobel, P. S.; Osmond, C. B.; Ziegler, H. (Eds.) Encycl. Plant Physiol. New Series, Vol 12 B. p. 480-547.

34. Parsons, A. J.; Leafe, E. L.; Collett, B.; Stiles, W. 1983. The physiology of grass production under grazing. I. Characteristics of leaf and canopy photosynthesis of continuously-grazed swards sheep pastures, England. Journal of Applied Ecology 20:117-126.

35. Parton, W. J.; Scurlock, J. M. O.; Ojima, D. S.; Gilmanov, T. G.; Scholes, R. J.; Schimel, D. S.; Kirchner, T.; Menaut, J. C.; Seastedt, T.; Garcia , E.; Apinan, K.; and Kinyamario, J. I. 1993. Observations and modeling of biomass and soil organic matter dynamics for the grassland biome worldwide. Global Biochem. Cycles 7:785-809.

36. Pate, F. M. y Snyder, G. H.1984. Effect of water table and nitrogen fertilization on tropical grasses grown on organic soil [Stenotaphrum secundatum, Cynodon dactylon, Echinochloa polystachia]. Tropical Grasslands 18:74-78.

37. Pearcy, R. W. y Elheringer, J. 1984. Comparative ecophysiology of C3 and C4 plants. Plant, Cell and Environment. 7:1-13.

38. Perry, L. J. Jr. y Moser, L. E. 1974. Carbohydrate and organic nitrogen concentrations within range grass parts at maturity. Journal of Range Management 27:276-278.

39. Quiroz, R.; Velarde, C. L.; Arce, B.; Genin, D. 1995. El enfoque de sistemas de producción y la incorporación de criterios de política. Resultados de ensayos en ganadería con modelos de simulación. Santa fé de Bogotá D.C., Colombia. p. 113-124.

40. Rao, I. M.; Borrero, V.; Ricaurte, J.; García, R.; Ayarza, M. A. 1996. Adaptive attributes of tropical forage species to acid soils. II. Differences in shoot and root growth responses to varying phosphorus supply and soil type. J. Plant. Nutr. 19:323-352.

41. _________; Kerridge, P. C.; Macedo, M. C. M.1996. Nutritional requirements of Brachiaria an adaptations to acid soils. En: Miles, J. W.; Maass, B. L.; Valle, C. B. do. (eds.). Brachiaria: Biology, Agronomy, and Improvement. Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Cali, Colombia; Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária/Centro Nacional de Pesquisa de Gado de Corte (EMBRAPA/CNPGC), Campo Grande, Brasil. p. 53-71.

42. Reis, R. A. 1981. Efeitos dos regimes de cortes nos niveis de carboidratos totais nao-estruturais e na producao de sementes do capim-braquiaria (Brachiaria decumbens, Stapf). Tese Mag.Sc. Vicosa-MG, Universidade Federal de Vicosa., Brasil. 70 p.

43. ___________ y Garcia, R. 1989. Effect of ammonia level, time of exposure to ammonia and period of storage on chemical composition and digestibility of two tropical grasses hay. En: International Grassland Congress, Nice, France, 1989. Proceedings. Versailles, France, Association Francaise pour la Production Fourragere. v.2, p.1001-1002.

44. Ross, P. J.; Henzell, E. F.; Ross, D. R. 1972. Effects of nitrogen and light in grass-legume pastures; a systems analysis approach. Journal of Applied Ecology 9:535-556.

45. Ryser, P. y Lambers, H. 1995. Root and leaf attributes accounting for the performance of fast and slow growing grasses at different nutrient supply. Plant and Soil 170:251-265.

46. Sheehy, J. E. y Chapas, L. C. 1976. The measurement and distribution of irradiance in clear and overcast conditions in four temperate forage grass canopies. J. Appl. Ecol. 13:831-840.

47. ________ y Cooper, J. P. 1973. Light interception, photosynthetic activity, and crop growth rate in canopies of six temperate forage grasses. J. Appl. Ecol. 10:239-250.

48. ________ y Peacock, J. M. 1975. Canopy photosynthesis and crop growth rate of eight temperate forage grasses. J. Exp. Bot. 26:679-691.

49. Simao Neto, M. y Serrao, E. A. S. 1974. Capim quicuio da amazonia (Brachiaria sp.). En: Instituto de Pesquisa Agropecuaria do Nordeste. Belem-PA, Brasil. Boletim Tecnico no. 58:1-17.

50. Smith, D. y Greenfield, S. B. 1979. Distribution of chemical constituents among shoot parts of timothy [Phleum pratense] and switchgrass [Panicum virgatum] at anthesis. Journal of Plant Nutrition 1:81-99.

51. Stoorvogel, J. J. 1998. BanMan: a decision support system for banana management. En:

52. Stoorvogel, J. J.; Bouma, J.; Bowen, W. T. (eds.). Information technology as a tool to asses land use options in space and time. Proceedings of an international workshop Lima, September 28 - October 4, 1997. DLO Res. Inst. Agrob. Soil Fert., C.T. de Wit Graduate School Prod. Ecol.. Quantitative Approaches in Systems Analysis No. 16 January 1998.

53. Toledo, J. M. y Schultze-Kraft, R. 1982. Metodología para la evaluación agronómica de pastos tropicales. En: Toledo, J. M. (Ed.). Manual para la Evaluación Agronómica, Red Internacional de Evaluación de Pastos Tropicales. p. 91-110.

54. Thornley, J. H. M.; Verberne, E. L. J. 1989. A model of nitrogen flows in grassland. Plant, Cell and Environment 12:863-886.

55. Valle, C. B. do. 1986. Cytology, mode of reproduction, and forage quality of selected species of Brachiaria griseb. Ph.D. Thesis. University of Illinois. Illinois, USA. 92 p.

56. Vallejos, A. 1988. Caracterización y evaluación agronómica preliminar de accesiones de Brachiaria y Panicum en el trópico húmedo de Costa Rica. Tesis Mag.Sc., Centro Agronómico Tropical de Investigación y Ensenanza. Turrialba, Costa Rica. 138 p.

58. Ven, G. W. J. van de, 1992. GRASMOD. A grassland management model to calculate nitrogen losses from grassland. Report 158, CABO-DLO, Wageningen. 109 p.

59. Wilman, D. y Pearse, P. J. 1984. Effects of applied nitrogen on grass yield, nitrogen content, tillers and leaves in field swards [Lolium perenne, Festuca arundinacea]. Journal of Agricultural Sciences 103:201-211.

60. Wilson, G. L. y Ludlow, M. M. 1983. The distribution of leaf photosynthetic activity in a mixed grass-legume pasture canopy Setaria sphacelata var. sericea, Desmodium intortum. Photosynthesis Research 4:137-144.

Cuadro 1 : Parámetros de mayor sensibilidad en los archivos SPE y CUL del modelo DSSAT, ante la incorporación del Brachiaria decumbens con los rangos encontrados en la literatura y de análisis de laboratorio, y el valor final utilizado.

Parámetro

Definición

Rango

Valor utilizado

Referencias1

PARMAX

Nivel de luz que da la fotosíntesis máxima (mol m-2 d-1)

44-173

44

4, 16, 23, 26, 27, 29, 33, 34, 37, 44, 47, 48, 60.

PHTMAX

Nivel de fotosíntesis con saturación luz (g [CH2O] m-2 d-1)

28-180

110

4, 9, 15, 16, 26, 27, 33, 34, 37, 47, 60.

KCAN

Coeficiente de extinción de luz en la copa (--)

0.37-O.86

0.86

46, 48.

CCMP

...............

10-80

10

Promedio Bahia y Soya

CCMAX

...............

1.40-2.09

1.9

Promedio Bahia y Soya

LNREF

Concentración de N en la hoja que da máxima fotosíntesis (%)

0.80-3.90

2.60

1, 4, 6, 19, 20, 25, 24, 36, 40, 50, 55, 56, 59 y Datos no publicados I.M. Rao.

PROLFI

Concentración 'máxima' de proteina en la hoja (fracción)

0.032-0.39

0.154

1, 4, 19, 20, 25, 36, 41, 50, 55, 56 , 59, Datos no publicados I.M. Rao.

PROLFG

Concentración 'normal' de proteína en la hoja (fracción)

0.032-0.39

0.110

1, 4, 19, 20, 25, 36, 41, 50, 55, 56, 59 y Datos no publicados I.M. Rao.

PROLFF

Concentración 'mínima' de proteína en la hoja (fracción)

0.032-0.39

0.074

1, 4, 14, 19, 23, 25, 36, 41, 50, 55, 56, 59, Datos no publicados I.M. Rao

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PROSTI

Concentración 'máxima' de proteína en el tallo (fracción)

0.019-0.13

0.079

6, 14, 25, 36, 38, 56.

PROSTG

Concentración 'normal' de proteína en el tallo (fracción)

0.019-0.13

0.056

6, 14, 25, 36, 38, 56.

PROSTF

Concentración 'mínima' de proteína en el tallo (fracción)

0.019-0.13

0.041

6, 14, 25, 36, 38, 56.

PRORTI

Concentración 'máxima' de proteína en la raíz (fracción)

0.0020-0.06

0.050

38, Datos no publicados I.M. Rao.

PRORTG

Concentración 'normal' de proteína en la raíz (fracción)

0.0020-0.06

0.025

38, 45 y Datos no publicados I.M. Rao.

PRORTF

Concentración 'mínima' de proteína en la raíz (fracción)

0.0020-0.06

0.015

38 y Datos no publicados I.M. Rao.

PCARLF

Concentración de celulosa en la hoja (fracción)

0.23-0.715

0.616

14, 43, 55, Bahia.

PCARST

Concentración de celulosa en el tallo (fracción)

0.32-0.715

0.715

14, 55, Bahia.

PCARRT

Concentración de celulosa en la raíz (fracción)

0.619

Calculado para igualar la suma de componentes a 1

CADSTF

Fracción de carbohidratos no estructurales

que la planta almacena en el tallo (fracción).

0.481-0.67

0.58

17, 50, Muestra laboratorio.

FINREF

Area específica de la hoja al momento de la emergencia (cm2 g-1)

76.3-329

207

8, 59.

SLWSLO

Cambio en peso específico de la hoja por unidad de

Incremento en LAI (g cm-2 por unidad LAI).

0.0004-0.00071

0.0004

20 y Datos no publicados I. M. Rao.

ALPHL

Concentración de carbohidratos no-estructurales en hojas nuevas (fracción)

0.097-0.20

0.10

17, 50.

ALPHS

Concentración de carbohidratos no-estructurales en tallos nuevos (fracción)

0.115-0.40

0.11

17, 50.

ALPHR

Concentración de carbohidratos no-estructurales en raíces nuevas (fracción)

0.04-0.125

0.072

38, 42.

RFAC1

Longitud específica de las raíces (cm g-1)

738-25549

7893

10, 40, 41 y Datos no publicados I.M. Rao.

LFMAX

Fotosíntesis máxima bajo condiciones normales:

350 ppm CO2 y 30 centigrados (mg [CO2] m-2 s-1).

0.62-9.44

2.20

4, 15, 26, 27, 28, 34, 41, 49, 60.

SLAVR

Area específica de la hoja bajo condiciones normales (cm2 g-1)

145-227

225

20, 41.

1 Los números de la referencia corresponden a los que aparecen en la bibliografía al final del texto. La negrilla que tienen algunos parámetros en la columna de referencia explica de que artículo se saco el valor utilizado finalmente en los archivos.

Cuadro 2. Rango porcentual menor y mayor de nitrógeno simulado, en hoja y tallo, entre las semanas 3, 6, 9 y 12 del Brachiaria decumbens para cada estación experimental utilizada en la calibración

Estación Experimental

N hoja (%)

N tallo (%)

El Nus

1.84-1.91

0.82-0.86

La Romelia

1.75-2.33

0.78-0.84

Carimagua

1.89-1.95

0.78-0.81

Santander de Quilichao

1.78-1.99

0.81-0.88

 

 

 

* Disponibilidad de materia seca por corte a ras de suelo

** Mínima y máxima hacen referencia a los períodos de precipitación y el número corresponde a la secuencia de evaluaciones realizadas.

 

‡ Disponibilidad de materia seca por corte a ras de suelo.

* Mínima y máxima hacen referencia a los períodos de precipitación y el número corresponde a la secuencia de evaluaciones realizadas.

** Promedio de los valores de la relación disponibilidad observada y simulada excluyendo el primer valor de las semanas 3, 6, y 9.

 

Cuadro 4. Disponibilidad observada de materia seca de Brachiaria decumbens (kg/ha) a las 3, 6, 9 y 12 semanas, en los períodos de evaluación de mínima y máxima precipitación en la estación de Urrao entre 1990 y 1993, resultados de la validación con el modelo DSSAT y relación entre disponibilidad simulada y observada

No. Semanas

Obervado

Simulado

Sim/Obs

No. Semanas

Obervado

Simulado

Sim/Obs

3

5133

1815

0.35

6

5377

2483

0.46

3

5564

5258

0.95

6

5600

5252

0.94

3

5477

5199

0.95

6

5470

5207

0.95

3

5190

5334

1.03

6

5437

5638

1.04

0.82

0.85

9

5483

2656

0.48

12

5470

5472

1.00

9

5540

5247

0.95

12

5773

5399

0.94

9

5577

5577

1.00

12

5547

5787

1.04

9

5513

5798

1.05

12

5800

5927

1.02

0.87

1.00

Promedio

Total

0.84

Promedio

Total

Adaptado

0.99

 

 

Cuadro 3. Disponibilidad* observada de materia seca de Brachiaria decumbens (kg/ha) a las 3, 6, 9 y 12 semanas, en la estación de Gigante entre 1983 y 1986, resultados de la validación con el modelo DSSAT y relación entre disponibilidad simulada y observada

No. Semanas

Observado

Simulado

Sim/Obs

No. Semanas

Observado

Simulado

Sim/Obs

3

5253

5451

1.04

6

5470

5417

0.99

3

5460

5524

1.01

6

5390

5778

1.07

3

5683

5390

0.95

6

5666

5702

1.01

3

5546

5228

0.94

6

5676

5411

0.95

3

5766

5480

0.95

6

5733

5832

1.02

3

5593

5107

0.91

6

5786

5102

0.88

3

5746

5254

0.91

6

5620

5085

0.90

3

5370

5357

1.00

6

5856

5677

0.97

0.96

0.97

9

5446

5332

0.98

12

5643

5726

1.01

9

5480

6072

1.11

12

5546

6309

1.14

9

5916

5943

1.00

12

5983

6166

1.03

9

5783

5675

0.98

12

6016

6064

1.01

9

5800

6074

1.05

12

5900

6086

1.03

9

5890

5182

0.88

12

6000

5302

0.88

9

5633

5256

0.93

12

5896

5516

0.94

9

5836

5673

0.97

12

5930

5944

1.00

0.99

1.01

Promedio Total

0.98

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1. Resultados de la calibración para las estaciones experimentales. Se encuentran los cortes de producción (kg/ha) para la simulación a las seis semanas (línea continua) y nueve semanas (línea discontinua) en comparación a lo observado (puntos) y las períodos de mínima y máxima lluvia representadas por la precipitación (mm/día). Los valores de la estación experimental Carimagua corresponden a la simulación de las nueve y doce semanas.