El monocultivo, la práctica agrícola de cultivar una especie de cultivo singular en la misma tierra todos los años, produce altos rendimientos a costos más bajos. Sin embargo, el cultivo de una sola especie de cultivo en muchos acres de tierra puede dañar el suelo, aumentar la demanda de fertilizantes, crear problemas de plagas y dañar el medio ambiente.

La agricultura diversificada puede dar lugar a sistemas más sostenibles, proporcionando una gama de servicios a la sociedad más allá de la producción agrícola. La diversificación de cultivos, como cultivos intercalados y mezclas de cultivares, puede estabilizar la productividad de los sistemas de cultivo, optimizar el uso de los recursos y reducir los impactos ambientales negativos y la pérdida de biodiversidad.

ejemplos de monocultivos y cultivos diversificados (rotación de cultivos y cultivos intercalados)

El modelado se puede utilizar para comprender mejor la gestión agrícola de diversos sistemas y, especialmente, sobre cómo integrarlos en los sistemas de cultivo para lograr los servicios ecosistémicos previstos.

En un nuevo artículo publicado en in silico Plants, la investigadora del INRAE ​​Dra. Noémie Gaudio y sus colegas argumentan que Un único enfoque de modelado no es suficiente para capturar los múltiples procesos y componentes del sistema que son críticos para comprender los agroecosistemas complejos y diversificados.. En cambio, abogan por desarrollar soluciones de modelado que tomen prestadas las fortalezas de diferentes tipos de modelos (por ejemplo, modelos basados ​​en procesos y modelos cualitativos).

En el artículo, los autores presentan una variedad de ejemplos de soluciones de modelado acoplado a modelos de mayor escala desde interacciones locales hasta servicios ecosistémicos. Estas soluciones dependen de la diversidad de los servicios ecosistémicos objetivo y del alcance de la escala temporal (p. ej., instantánea, diaria, ciclo de cultivo, rotación o largo plazo) y la resolución espacial (p. ej., planta, campo o paisaje, junto con sus múltiples componentes cultivados y no cultivados) en los que se desarrollan estos servicios.

5 objetivos a considerar al elegir un enfoque para modelar la agricultura diversificada. 1. tipos de interacción: competencia, complementaria, facilitación 2. interacciones de interés: planta/ambiente, planta/planta, planta/plaga 3. resolución espacial: planta, campo, paisaje 4. escala temporal: instantánea, diaria, ciclo de cultivo, 5. servicio ecosistémico a largo plazo: producción de rendimiento, regulación de plagas, calidad del suelo y del agua
Objetivos a considerar al elegir un enfoque para modelar la agricultura diversificada.

Según los autores, esas no son las únicas consideraciones que combinan modelos. Se deben identificar estrategias para combinar modelos de acuerdo con los objetivos del estudio. Ejemplos de objetivos de estudio son: comprender las contribuciones relativas de los procesos ecológicos primarios a las mezclas de cultivos, cuantificar los impactos del medio ambiente y las prácticas agrícolas, y evaluar los servicios ecosistémicos resultantes.

Debido a que el acoplamiento directo de modelos rara vez es factible en todas las escalas, los autores identificaron tres estrategias alternativas para ampliar los modelos de interacciones locales a servicios ecosistémicos:

  • Modelado inverso, que conecta modelos mediante la identificación de parámetros de entrada a partir de datos simulados de otros modelos,
  • Metamodelado, que conecta modelos mediante el desarrollo de un modelo más simple de resultados a partir de un modelo más complejo, y
  • Modelado híbrido, que conecta modelos combinando las fortalezas de los modelos existentes en un nuevo modelo. El objetivo es realizar un modelado jerárquico en múltiples escalas al incluir solo el nivel de detalle requerido para representar los procesos críticos involucrados en los resultados específicos del sistema.

Los autores señalan que reutilizar y acoplar modelos existentes enfrenta varios desafíos metodológicos y técnicos. Se abordó la necesidad de apoyar el diseño, la reproducibilidad y la difusión de modelos colaborativos y distribuidos. usando cuadernos Jupyter en un parche de publicación anterior Botánica Uno.

Los autores concluyen enfatizando que quedan muchos resultados de agroecosistemas diversificados por explorar, tanto experimentalmente como mediante el uso heurístico de modelos. La práctica de combinar modelos para abordar la diversidad de plantas y predecir los servicios de los ecosistemas a diferentes escalas es poco común, pero fundamental para respaldar la predicción espacial y temporal de los muchos sistemas que podrían diseñarse.

LEE EL ARTÍCULO:

Noémie Gaudio, Gaëtan Louarn, Romain Barillot, Clémentine Meunier, Rémi Vezy, Marie Launay, Explorando las complementariedades entre los enfoques de modelado que permiten la mejora del funcionamiento de la comunidad vegetal a los servicios ecosistémicos como una forma de apoyar la transición agroecológica, in silico Plants, 2021;, diab037, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diab037

Este manuscrito es parte de in silico Plant's Edición especial del Modelo Estructural Funcional de la Planta.