Estructura y estabilidad de la producción agrícola ante las perturbaciones del cambio climático
Autor
Ferrero Romero, Rosana Claudia
Director/es
González Andújar, José LuisLima Arce, Mauricio
Editor
Universidad de Córdoba, UCOPressFecha
2018Materia
Producción agrícolaRendimiento agrícola
Cultivo de cereales
Maiz
Malezas
Biodiversidad
Cambio climático
Gestión del agua de riego
METS:
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Mostrar el registro completo del ítemResumen
La agricultura contemporánea se enfrenta al enorme desafío de
satisfacer la demanda de alimentos de una creciente población mundial, de
manera sostenible y frente a un clima cambiante. Hasta ahora los modelos
estadísticos utilizados consideran que el rendimiento del cultivo sigue el
comportamiento del clima en el cual se encuentra. Sin embargo, esto no
suele concordar con los nuevos hallazgos de estancamiento del rendimiento
ni con la biología del cultivo (e.g. limitaciones biofísicas), lo cual indica que
otros factores tienen que estar implicados. En esta tesis utilizamos una
aproximación novedosa basada en la teoría de sistemas dinámicos para
evaluar los distintos tipos de factores (internos y externos) que pueden
determinar la dinámica del rendimiento del cultivo bajo el efecto del
cambio climático. Analizamos la dinámica del rendimiento de los principales
cultivos de cereales en regiones estratégicas y cómo distintas variables
climáticas, el nivel de CO2 atmosférico, el riego y la diversidad de malezas
han impactado sobre el cultivo durante su período de crecimiento.
Al incluir las limitaciones biofísicas del cultivo en nuestros modelos
hemos detectado que la tasa de crecimiento del rendimiento disminuye
cuando nos acercamos a su capacidad máxima. Este resultado nos desvela
propiedades de regulación y estabilización del sistema, y nos permite
explicar y predecir los estancamientos del rendimiento del cultivo a partir
de una interpretación biológica simple e intuitiva. Se trata de un resultado
clave que determina la capacidad de respuesta y recuperación del cultivo
ante modificaciones de su ambiente. Detectamos además características
comunes en las dinámicas de rendimiento de cultivos muy distintos (hemos
evaluado cultivos de verano e invierno, plantas C3 y C4, cereales y
oleaginosas, etc.); todos ellos coinciden en los mecanismos internos que
generan el patrón observado (retroalimentaciones negativas de primer
orden).
Hemos identificado cómo los factores externos (e.g. el cambio
climático, el aumento del nivel de CO2 atmosférico y la diversidad de
malezas) afectan al rendimiento del cultivo. Para ello hemos modelado
explícitamente todos los mecanismos por los cuales dichos factores podrían
perturbar la dinámica del rendimiento (i.e. modificando su capacidad
máxima de aumento, su potencial de rendimiento o incluso afectando la
forma de la función de la tasa de crecimiento). Un aspecto novedoso que se
desprende de nuestros resultados es el hecho de que los efectos climáticos
no aditivos (multiplicativos o no lineales; i.e. cuando la respuesta del
cultivo depende de su nivel de rendimiento) son más comunes que los
aditivos (i.e. cuando el efecto del clima es independiente del rendimiento del cultivo). Nuestros resultados indican, por tanto, que los cultivos de alto
rendimiento son los más vulnerables al cambio climático. Para estos cultivos
un pequeño cambio en el clima puede disminuir drásticamente su
rendimiento. Este hallazgo podría explicar por qué los cultivos de alto
rendimiento suelen presentar una mayor inestabilidad y cómo se generan los
patrones no lineales de respuesta del cultivo que hasta ahora han sido
difíciles de explicar y predecir. Se trata de un resultado crucial, ya que
ignorar la respuesta diferencial de cultivos de bajo y alto rendimiento
conduciría a predicciones imprecisas sobre el impacto del cambio climático.
En tercer lugar, en esta tesis evaluamos de manera explícita la
efectividad del riego a la hora de disminuir la brecha del rendimiento de los
cultivos y, mediante el análisis de experimentos a largo plazo,
determinamos bajo qué circunstancias la diversidad de la comunidad de
malezas puede ser beneficiosa para los cultivos y cómo interacciona con el
clima. Este es un tema clave ya que la adaptación y mitigación del impacto
del cambio climático sobre la agricultura pasa por la mejora de la eficiencia
en el uso de los recursos utilizados (e.g. el agua para riego y la diversidad
del sistema, entre otros). Avanzamos así soluciones a medio plazo en
regiones estratégicas para la seguridad alimentaria.