La evaluación y recomendación de sistemas de producción y/o practicas de manejo sustentables, requiere de sistemas suficientemente sensibles e interactivos, y capaces de diagnosticar o predecir el comportamiento de los sistemas en el corto, mediano, y largo plazo, debido entre otras a las razones siguientes:

1. a la diversidad de factores de suelo, cultivo, clima, aspectos socio-económicos, y políticos involucrados en el mismo (Swift y Woomer, 1993),

2. intensidad y rapidez de manifestación de los efectos de las practicas, y

3. a la diversidad de condiciones agro-ecológicas en las cuales se realizan actividades agrícolas en Venezuela (Sánchez, 1982),

Una de las características fundamentales de sistemas de producción o practicas sustentables es el efecto de estos en el mejoramiento o mantenimiento de las propiedades beneficiosas del suelo y ambiente, y de la producción o productividad de los sistemas. Este aspecto envuelve elemento interactivos, debido a que los sistemas pueden afectar propiedades y/o procesos en los suelos, y a su vez estos cambios en el las propiedades del suelo pueden afectar el desempeño mismo de los sistemas. Este aspecto es de particular importancia a considerar en el desarrollo de mecanismos de evaluación de sustentabilidad de sistemas de producción ya que garantizaría la evaluación integral del sistema suelo-ambiente-sistema de producción.

Más aun, debido a que algunos de los cambios en propiedades de los suelos o el ambiente pueden ocurrir en cualquier momento, es necesario seleccionar y calibrar los mecanismos de evaluación que se consideren aplicables y con sensibilidad suficiente, para poder predecir el comportamiento de los sistemas de producción y practicas agrícolas, en diferentes condiciones de suelo, clima, cultivo, y practicas de manejo. Al mismo tiempo, es requisito esencial conocer la variabilidad espacial de las principales características de suelo, y clima e incluir éstas como variables en las funciones y/o cualidades consideradas en los mecanismos de evaluación.

Los modelos actuales o tradicionales de investigación y transferencia de tecnologías, esta última basada fundamentalmente en áreas análogas, aunque han permitido avances en el desarrollo agrícola, no parecen apropiados para enfrentar el reto de evaluar y recomendar tecnologías sustentables. Sólo con una visión integral como la sugerida será posible la intervención efectiva de la investigación en el mantenimiento y perpetuación de la sostenibilidad de los sistemas de producción.

Por otra parte, debido a la imposibilidad de diseñar experimentos para cada combinación posible de suelo, clima, sistema de producción, y/o manejo en la cual se realiza actividad agrícola, se debe investigar más el efecto, caracterización, y cuantificación del efecto de propiedades de suelo en procesos importantes o claves del suelo, manteniendo un inventario de resultados de investigaciones previas que aporten cualquier información o dato relevante. Progresivamente, deben construirse índices de sustentabilidad que, con la ayuda de modelos de simulación y análisis de especificidad de las zonas estudiadas, permitan asegurar su eficiencia y confiabilidad.

Un análisis de la importancia de los procesos y variables que afectan o impulsan la sustentabilidad del suelo lo discuten Elliott et al. (1993) y Wall y Moore (1999). Estas características o propiedades del suelo deben reflejar su variabilidad espacial natural, o la variabilidad introducida por condiciones de practicas de manejo o de los sistemas de producción establecidos.

Una manera de evaluar el desempeño de sistemas de producción y practicas de manejo en diferentes condiciones agroecológicas es mediante modelos de simulación desarrollados de datos generados a través de experimentos, impulsados por las variables más importantes de clima, y requerimiento de los cultivos, en el cual se considere los procesos físicos, químicos, y/o biológicos que afectan el desempeño del sistema suelo-cultivo-clima-manejo. Este tipo de modelos constituyen, además, una forma natural y sencilla de integrar información que son, normalmente, obtenidas de manera independiente en la investigación tradicional. Un ejemplo de integración de las principales características y/o propiedades y procesos de los diferentes componentes del sistema es el modelo CENTURY (Metherell et al.,1993).

En lo que atañe a la transferencia y aplicabilidad por los productores, la sustentabilidad de los sistemas agrícolas es un aspecto necesario a ser evaluado para la adopción efectiva de tecnologías apropiadas y, en este sentido, los modelos de simulación constituyen un mecanismo de integración de la información generada, de evaluación del impacto de tecnologías en áreas especificas, y en la evaluación de la sustentabilidad de sistemas de producción y practicas de manejo en cada situación en particular. En este estudio se presenta un ejemplo de desarrollo de un modelo de simulación, y la bondad de su uso en la evaluación de practicas de manejo en diferentes condiciones y/o situaciones, y se destaca su potencial para la evaluación de sustentabilidad de la agricultura.

A continuación se analizan algunos de los aspectos a considerar en el desarrollo de modelos interactivos:

• Selección o detección, caracterización, y cuantificación de procesos claves que permitan la asociación o interactividad efectiva y/o real entre los componentes del sistema suelo-cultivo-clima y manejo. Los procesos seleccionados pueden ser procesos impulsados por propiedades de los componentes que ocurren dentro de un rango natural en el sistema, o procesos alterables por condiciones de manejo que afectan algunas de las propiedades o características de lo componentes involucrados.

• Selección, y caracterización de procesos y propiedades de suelo, cultivo, y clima que son afectados por la acción o efecto de los sistemas de producción o practicas de manejo, y que afectan el desempeño de estos, en el corto, mediano, y largo plazo.

• Debe considerarse variables que reflejen la variabilidad espacial, y temporal de los factores suelo, y clima que afecten los procesos importantes del suelo e impacten el desempeño de los cultivos:

1. variación espacial en el perfil de suelo (in situ), de las principales propiedades y procesos asociadas al crecimiento de los cultivos,

2. la integración con la capacidad potencial de exploración del suelo por cada cultivo, para el establecimiento de la real disponibilidad de nutrientes y agua en el volumen explorable de suelo, y

3. establecer su efecto en el desempeño de los cultivos. Por ello se requiere que el modelo pueda predecir en una base de horizonte por horizonte.

• Los modelos deben hacer predicciones en una base diaria, para poder predecir el impacto de practicas de manejo en cultivos de ciclo corto o de crecimiento rápido.

• Debe considerar variables y/o procesos de suelo, cultivo y/o clima que individualmente, o asociadas entre ellas, puedan ser empleadas en el desarrollo de índices de sostenibilidad.

• Debe considerar aspectos claves morfo-fisiológicos que permitan la diferenciación en crecimiento, desarrollo, requerimientos de agua, nutrimentos, y clima, y tolerancia a estrés, entre los diversos cultivos.

Considerando algunos de los elementos indicados anteriormente, hace varios años se inició un proceso de modelizacion donde se consideran algunos de los aspectos clave que afectan el desempeño de los cultivos, y que permiten la modelizacion en diferentes escenarios agroecológicos y de manejo. En la figura 1 se indica las principales características consideradas en el desarrollo de un modelo de simulación de la disponibilidad de N en el suelo. A manera de ejemplo de la consideración del componente cultivo, y de interacción de éste con los componentes suelo y clima, en la figura 2 se indica la estimación de materia seca producida, sobre una base diaria, por el cultivo.

En el suelo se consideró, además de N disponible, la disponibilidad de agua en una base de horizonte por horizonte, y registrada diariamente. La disponibilidad de N depende de la cantidad de materia orgánica que se mineraliza de compartimientos de diferente calidad y que son alterados por mineralización, así como aportes provenientes de residuos de cosecha incorporados en el suelo e impulsados por un compartimiento activo de materia orgánica (actividad biológica del suelo). Así mismo se considera la incorporación de N por la vía de fertilización nitrogenada, y la absorción de N por el cultivo.

La consideración de entrada de N al sistema vía fertilización nitrogenada es de gran importancia debido a que permite la evaluación de:

1. prácticas relacionadas con época de aplicación del elemento durante el ciclo del cultivo,

2. dosis del elemento en diferentes condiciones de suelo y clima.

En este modelo el N disponible y absorbido por el cultivo, sobre una base diaria, se relaciona con el N potencialmente requerido por el cultivo, el cual se calcula sobre la base de la producción potencial de materia seca, y así se determina la cantidad diaria de nueva producción de materia seca (figura 2).

El agua disponible en el suelo se estima en función del agua almacenada diariamente entre capacidad de campo y el punto de marchitez permanente, el agua utilizada por el cultivo para la formación de materia seca, y la precipitación diaria. Los modelos de N y agua disponibles se interrelacionan y complementan mutuamente, y afectan el crecimiento del cultivo.

En la figura 3 se presenta la utilización del modelo en la evaluación del efecto de dosis crecientes de N ( 0 hasta 180 kg N/ha) en la producción de materia seca, y absorción de N. En ambos casos se aprecia la respuesta del cultivo a la aplicación del elemento cuando la condición inicial de N disponible en el suelo es de 60 kg N/ha acumulados en los primeros 50 cm del perfil del suelo. Aunque la absorción de N se incremento con el incremento en la dosis del elemento, la materia seca solo se incremento con los primeros 90 kg N/ha, lo cual sugiere que otro factor diferente a la disponibilidad del elemento esta afectando la producción de materia seca, y posiblemente de grano.

Otros usos del modelo es en la evaluación de épocas de aplicación y fraccionamiento de N, y evaluación de diferentes escenarios climáticos como se visualiza en la figura 4. En la situación evaluada la aplicación de toda la dosis del elemento (120 kg N/ha) al momento de la siembra permitió una absorción mayor del elemento al inicio del ciclo del cultivo, comparado con el fraccionamiento del mismo (Figura 4 A, y 4 B). Sin embargo, aunque la cantidad final de N absorbido fue inferior cuando el N se aplico tarde durante el ciclo del cultivo (15, 25, 35 días), las diferencias entre los escenarios evaluados no fue muy elevada. Esta misma evaluación de fraccionamiento de la dosis de N, realizada en las mismas condiciones pero incrementando la precipitación en el doble, como se observa en la figura 4 B, denota un comportamiento similar al indicado previamente, es decir mayor absorción de N cuando la dosis de N se aplica toda al inicio del ciclo del cultivo, aunque parece ocurrir una menor cantidad de N absorbido cuando el reabono se aplico mas tarde en el ciclo del cultivo, lo cual podría sugerir perdidas mayores del elemento por lixiviación hacia horizontes profundos.

En el aspecto de manejo se consideró, además de la aplicación de fertilización nitrogenada (discutida previamente), la cantidad e intensidad de incorporación de residuos de cosecha debido bajo diferentes tipos de labranza (Stott, 1991), y su impacto en el comportamiento compartimiento de la materia orgánica en el suelo y en la disponibilidad de N, como se refleja en la figura 1.

Un aspecto importante lo constituye además la consideración de la calidad de los residuos orgánicos incorporados, lo que permite su distribución entre los diferentes compartimientos del suelo y la descomposición de los mismos. La consideración de la incorporación de residuos orgánicos, su distribución dentro del perfil del suelo de acuerdo con la intensidad de laboreo y la calidad de los residuos, permite la evaluación de situaciones como labranza reducida, no-labranza, o labranza convencional y permite evaluar las ventajas y desventajas de estos sistemas en el incremento de la disponibilidad de N para el cultivo.

En la figura 5 se presenta, como un ejemplo de la utilidad de los modelos, la simulación del efecto de incorporación de diferentes cantidades de residuos orgánicos, de una relación C:N de 15, en la disponibilidad de N en el suelo (horizonte 0-10 cm), y en la producción de materia seca, y absorción de N.

Bibliografía     ^

Elliott, E.T., H.H. Janzen, C.A. Campbell, C.V. Cole, and R.J.K. Myers. 1993. Principles of Ecosystem analysis and their application to integrated nutrient management and assessment of sustainability. En: Wood, R.C. and Dumanski J. (eds.). Proc. International Workshop on Sustainable Land Management. Univ. of Lethbridge, Lethbridge, Canada. 20-26 Jun. 1993. pp.35-57

Metherell A.K., L.A. Harding, C.V. Cole, and W.J. Parton. 1993. CENTURY: Soil organic matter model environment. Technical Documentation Agroecosystem Version 4.0 Great Plains. System Research Unit. Technical Report # 4. USDA-ARS, Fort Collins, CO.

Sánchez, A. 1982. Diagnostico agroecológico preliminar de las áreas del país al Norte del río Orinoco. CENIAP-FONAIAP. Maracay, Venezuela. 120 p.

Stott, D.E. 1991. A tool for soil conservation education. J. Soil water Conserv. 46: 332-333.

Swift, M.J., and P. Woomer. 1993. Organic matter and the sustainability of agricultural systems: Definition and measurement. En: Mulongoy, K. and Merckx, R. (eds.). Soil organic Matter Dynamics and Sustainability of Tropical Agriculture. Wiley-Sayce Co., New York. Pp: 3-18.

Wall, D., and J.C. Moore. 1999. Interactions Underground. BioScience 49(2): 109-117.

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