Agroecometría: una caja de herramientas para el diseño de una agricultura virtual

Agriculture has rarely been an area of great attraction for technologicaland scientific innovations. Nevertheless, as there is evidently a risk ofa non-sustainable management of agroecosystems, it is necessary touse better the technological opportunities. One of these oportunities isto use the advances in of high-yield computation (and in parallel)mathematical modeling in order to unify the information data bases(Smith et al., 2002), that arise in areas as diverse as the study ofnatural resources, economics, and sociology, or rural revelopment,aiming them towards a common purpose. The objective of this studywas to answer one specific question: Is there a way to measure thestructural patterns of the physical, chemical, and biological systemsas well as the economic and social structural patterns with one and thesame variable, and visualize their competitive contribution to thesustainability of an agroecosystem? We have constructed themathematical bases and those of computer simulation to answer theaforementioned questions and to introduce a new discipline toagricultural sciences, whose theoretic-methodological frame seemspromising in the field of unification of the extensive, multifacetedinformation. This new discipline which we call Agroecometry, has asits fundamental objetive to construct metric spaces effective foragricultural sciences, and visualize the performance of anagroecosystem in all its the richness its in the frame of virtual model.La agricultura raramente ha sido el área de mayor atracción para lasinnovaciones tecnológicas y científicas. Sin embargo, en el contexto dela evidencia de riesgo de un manejo no sustentable de los agroecosistemas,surge la necesidad de un mejor aprovechamiento de las oportunidadestecnológicas. Una de estas oportunidades consiste en utilizar losavances del cómputo de alto rendimiento (y en paralelo), la modelaciónmatemática para unificar los bancos de información (Smith et al., 2002)que surgen en áreas tan diversas como el estudio de los recursos naturales,la economía y la eociología o el desarrollo rural, dirigiéndolos aun propósito común. La pregunta específica en este trabajo de investigaciónes: ¿Hay manera de medir no sólo los patrones estructurales delos sistemas físicos, químicos, biológicos, sino también los económicosy sociales con una misma variable y visualizar su contribucióncompetitiva a la sustentabilidad de un agroecosistema? En este trabajose exponen las bases matemáticas y de simulación computacional paracontestar esa pregunta, e introducir en las ciencias agrícolas unanueva disciplina cuyo marco teórico-metodológico parece prometedorpara unificar la cuantiosa información disponible. La nueva disciplina,que llamamos Agroecometría, tiene como objetivo básico construirespacios métricos efectivos para las ciencias agrícolas y visualizar elfuncionamiento de un agroecosistema en toda la riqueza de susparámetros característicos dentro de un modelo virtual

Priorización de áreas de intervención mediante análisis morfométrico e índice de vegetación

La caracterización morfométrica y el análisis del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) puede ser una estrategia en los programas de restauración hidrológica ambiental de cuencas, ya que la interrelación entre el área, forma, relieve, sistema de drenaje y los cambios de la cobertura vegetal causada por la alteración antropogénica permite hacer una priorización de subcuencas para su intervención con prácticas productivo-conservacionistas, a fin de reducir el crecimiento de los sistemas de drenaje en zonas con presencia de eventos meteorológicos extremos que causan deslaves y provocan inundaciones en las partes bajas de las cuencas. El estudio se realizó en la cuenca del río Huehuetán, ubicada en la región del Soconusco del estado de Chiapas, México, con el objetivo de estimar los parámetros morfométricos (lineales y de forma) de 16 subcuencas, así como el NDVI para los años 1993 y 2013, para priorizar los cambios en la cobertura vegetal que afectan la degradación del suelo de las subcuencas para la restauración hidrológica. La metodología permitió definir el orden de intervención de las subcuencas con prácticas de conservación del suelo, agua y obras de control de azolves, para reducir los procesos de erosión hídrica, el crecimiento del sistema de drenaje y la capacidad de transporte del flujo superficial en laderas y cauces

Probability of Heavy Metals Mobility from Dumped Sediments in a Quarry

The former Texcoco Lake was dreg to build the new international Mexico City airport were pumped in a quarry. The dredged sediments could have heavy metals (HMs) capable to pollute water bodies. The study aimed to evaluate the content of Cu, Zn, Cd, Ni, and Pb of the sediments deposited in the quarry, its transfer to the runoff water and the Cu, Zn, Ni, and Pb adsorption in the subsoil. We measured water infiltration rate, HMs concentration in sediments, water runoff, and the HM adsorption in the subsoil. The infiltration rate in sediments is low (? 10-7 cm/h). HMs in sediments are within the maximum permissible limits by the Mexican regulations, for sewage sludge. The HM in the runoff from the sediments are in the range of the Mexican regulations for the discharge into rivers and for irrigation purposes of agricultural soils. It is also within safe limits for irrigation use considered by FAO and EPA. The materials adsorption capacity of Pb (1250 mg kg-1), Zn (588 mg kg-1), and Cu (1250 mg kg-1) is higher than the concentration of metals in the runoff water, so it is unlikely the movement of HM down the subsoil.Dregs from the former Texcoco Lake were used to build the new international Mexico City airport and pumped in a quarry. The dredged sediments could have heavy metals (HMs) capable of polluting water bodies. The study’s objective was to evaluate the content of Cu, Zn, Cd, Ni, and Pb of the sediments deposited in the quarry, their transfer to the runoff water and the adsorption of Cu, Zn, Ni, and Pb in the subsoil. Other variables measured were water infiltration rate, HM in sediments, water runoff, and the HM adsorption in the subsoil. The infiltration rate in sediments is low (≤ 10-7 cm/h). HMs in sediments are within the maximum permissible limits by Mexican regulations, for sewage sludge. The HMs in the runoff from the sediments are in the range of the Mexican regulations for the discharge into rivers and for irrigation purposes of agricultural soils. They are also within safe limits for irrigation use considered by FAO and EPA. The materials adsorption capacity of Pb (1250 mg kg-1), Zn (588 mg kg-1), and Cu (1250 mg kg-1) is higher than the concentration of metals in the runoff water, so the movement of HMs down into the subsoil is unlikely.

Riesgo de inundación en la subcuenca del río La Antigua, Veracr z, México

El objetivo del presente trabajo fue aplicar el modelo de simulación hidráulica HEC-RAS para delimitar las zonas con riesgo a inundación en la subcuenca del río La Antigua, Veracruz, México, utilizando la metodología del Centro Nacional de Prevención de Desastres (Cenapred), que considera la vulnerabilidad y el peligro de un sistema ante la ocurrencia de un fenómeno extremo perturbador. El modelo HEC-RAS usa ecuaciones diferenciales determinísticas que simulan el comportamiento y la dinámica de los niveles de agua en secciones transversales del cauce; su aplicación bajo condiciones de flujo no permanente y régimen mixto permitió definir las áreas de inundación alcanzadas durante una avenida extraordinaria. Para la simulación hidráulica se construyeron hidrogramas unitarios sintéticos con datos de precipitación registrados durante un evento hidrometeorológico extremo; la geometría del cauce se obtuvo con la extensión HEC-GeoRAS, herramienta que extrajo y procesó información georreferenciada del Modelo Digital de Elevación (MDE) LiDAR tipo terreno y los coeficientes de rugosidad (h de Manning) se estimaron de acuerdo con las características físicas del canal. Para calibrar los datos estimados por el modelo se utilizó información hidrométrica (niveles registrados) de la estación 28003 Cardel. La aplicación de tres estadísticas de prueba: R, RMSE y DMA demostraron un alto ajuste entre datos observados versus simulados, respaldando la aplicabilidad del modelo HEC-RAS para simular, predecir y delimitar zonas de riesgo a inundación

Modelo hidrológico de la cuenca del río Sordo, Oaxaca, México, con SWAT

Sánchez-Galindo, M., Fernández-Reynoso, D. S., Martínez- Menes, M., Rubio-Granados, E., & Ríos-Berber, J. D. (septiembre-octubre, 2017). Modelo hidrológico de la cuenca del río Sordo, Oaxaca, México, con SWAT. Tecnología y Ciencias del Agua, 8(5), 141-156. La cuenca del río Sordo, ubicada al poniente del estado de Oaxaca, México, drena 7 751.42 km2 y es predominantemente sedimentaria, con fuertes problemas de erosión hídrica (de 50 a 200 t ha-1). El objetivo de este trabajo fue calibrar y validar el modelo hidrológico SWAT (Soil and Water Assessment Tools), para establecer parámetros útiles en evaluaciones hidrológicas y en la toma de decisiones. Para ello se utilizaron diez años de información climática (de 1975 a 1985), se determinaron las propiedades físicas y químicas de los nueve tipos de suelos, y se definieron las variables fisiotécnicas de 13 tipos de cobertura vegetal presentes en la cuenca. Con base en datos topográficos, edáficos y cobertura vegetal, la cuenca se dividió en 175 subcuencas y 1 729 unidades de respuesta hidrológica. Para la calibración (c) y validación (v) se estimó el coeficiente de determinación (r2) y el índice de eficiencia Nash-Sutcliffe (NSE), entre valores observados y simulados para la producción anual de biomasa (r2 = 0.96 c y NSE = 0.95 c), mensual para caudales (r2 = 0.84 c, NSE = 0.83 c, r2 = 0.7 v, y NSE = 0.81 v) y carga de sedimentos (r2 = 0.59 c, NSE = 0.51 c, r2 = 0.58 v, y NSE = 0.45 v). Se concluye que el modelo SWAT se calibró y validó de manera satisfactoria, y se recomienda su uso para la toma de decisiones sobre la estrategia en la conservación del suelo en la cuenca del río Sordo en Oaxaca

Factores que influyen en el uso del hábitat por el venado cola blanca (odocoileus virginianus couesi) en la Sierra del Laurel, Aguascalientes, México

Habitat use by the Coues white tailed deer (Odocoileus virginianus couesi) was documented during the dry season of 2006, in the Sierra del Laurel, Aguascalientes, Mexico. Based on logistic regression analyses, the objective of this study was to determine which floristic-structural and topographical features influence the probability of habitat use by the Coues deer. Vegetation, slope, altitude and distance to water were significant (p < 0.01) in the probability of habitat use. The thresholds for slope, altitude and distance were estimated for a high probability of use p (y³0.5) and varied due to vegetation type. Sites on subtropical vegetation with 50 trees of Ipomoea murucoides Roem. & Schult by hectare and 350 shrubs of Eysenhardtia polystachya Ortega Sarg., and mean height of the shrub layer over the 2.0 meters, had a probability of use greater than 50 percent. However this vegetation type is scarce and threatened by agricultural development in the Sierra del Laurel. The results of this research clearly point out the need to promote management and conservation strategies of this type of vegetation since it is the preferred habitat of the Coues deer, which in turn should be considered as an asset by the state holders and an option to derive additional income from hunting fees and other economic activities pertaining to a multiple use of the land.Durante la época seca de 2006 se registró el aprovechamiento del hábitat por el venado cola blanca (Odocoileus virginianus couesi) en la Sierra del Laurel de Aguascalientes. El objetivo de este estudiofue analizar, a través de regresión logística, algunos atributos biofísicos del hábitat que influyen en la probabilidad de que algunos sitios sean utilizados, en mayor o menor proporción, por el venado. El tipo de vegetación, la pendiente, la altitud y la distancia al agua influyeron de manera significativa (p<0.01) en la probabilidad de aprovechamiento del hábitat por el venado. Los umbrales de estas últimas tres variables se determinaron para una probabilidad de aprovechamiento alta p (y³0.5) y variaron en función del tipo de vegetación. En términos generales, las mayores probabilidades de aprovechamiento se obtuvieron en el matorral subtropical. Para una probabilidad de aprovechamiento alta, este tipo de vegetación tuvo una densidad de 50 árboles de Ipomoea murucoides Roem & Schult y 350 arbustos de Eysenhardtia polystachya Ortega Sarg. por hectárea; así como una altura promedio del estrato arbustivode 2.0 m. En virtud de que el matorral subtropical constituye el hábitat más escaso y amenazado por actividades agrícolas y ganaderas en la Sierra del Laurel, y con base en las evidencias aportadas por este estudio, es necesario promover acciones entre los dueños de la tierra para realizar una mejor gestión de este tipo de vegetación, que es de gran importancia para el venado en la región

Application of the wepp model to hillside lands in the tuxtlas, Veracruz, México

In attempts to better manage soil and water resources, soil erosion models have received increasing attention. Until recently, the Universal Soil Loss Equation (USLE) has been used as a soil erosion model on the field scale. Since then, more process-based soil erosion models have been developed such as the Water Erosion Prediction Project (WEPP) model. This new technology represents the state-of-the-art in modeling the effects of changes in surface characteristics on soil erosion. In this study, the capability of the WEPP hillslope interface in version 2002.07 for simulating runoff and soil loss, applied to selected runoff plots, was tested in the Tuxtlas, Veracruz, México by comparing runoff and soil loss from live tree hedgerow terraces (TMV-TA 1.0 m) as an erosion control method with a conventional tillage (CT) practice. The breakpoint climate data generator (BPCDG) was used to generate the climate file. When compared to measured data, the CT WEPP estimated runoff and soil loss were low, whereas the TMV-TA 1.0 m WEPP estimated soil loss was high. For soil loss, the model over-predicts small events and under-predicts the larger ones. The Nash-Sutcliffe model efficiencies for predicting runoff and soil loss using an optimization method were 0.84 and 0.86 for the TMV-TA 1.0 m and 0.88 and 0.84 for the CT. The sensitivity analysis and calibration process show that the model is very sensitive in the effective hydraulic conductivity value and erodibility parameters. This study showed that in order to apply the WEPP model, revision of data collection system is necessary for studying the hydrologic and erosion soil processes with reliable estimates of soil erodibility parameters, effective hydraulic conductivity, and crop and managements parameters, in order to provide realistic estimates of runoff and soil loss

Physical properties of a mollic andosol under conservation tillage

The physical properties of mollic andosols are conditioned by a fine texture, although the clay content does not usually overpass 20 to 25%, poor in sands and the more the higher the evolution. The knowledge of its structural stability allows the andosols to maintaining a quite porous structure (Porosity between 71 and 78%) with a very low bulk density, between 0.5 and 0.8 kg m-3, and a very high permeability. When the primary particles get dried (clays) in the aggregates, they contract themselves quite strongly and for this reason the water holding capacity can be reduced up to 60% from the initial. The objective was to evaluate the effects of conservation tillage on gravimetric moisture, the mechanical resistance and bulk density as indicators of the physical quality of andosol, under conservation tillage management and conventional tillage in two sampling dates. The study area was located in the basin of Lake Patzcuaro, Michoacán. Samples of gravimetric moisture, mechanical resistance and bulk density were taken at a depth of 0 to 10 and 10 to 20 cm. A completely randomized statistical analysis, means tests by the method of Tukey and Pearson correlation analysis were done. In the conservation tillage management treatment, the maximum gravimetric moisture got documented (60.8%) during the first sample, the percentage decreasedup to 56.41%, four years later, when the second sampling was performed. It is noteworthy that differences in the andosol's gravimetric moisture, are highly significant between conventional tillage with conservation tillage in the first sampling (R= 0.804), whereas in the second one, this difference was not statistically significant. According to the statistical analysis, it was shown that the that the mechanical resistance increased from one sampling (2001) to another (2004) and their values span a wide range from 184.4 to 274.9 kPa for the conventional tillage treatment, which is further increased under zero tillage, reaching values between 152.8 and 285.4 kPa. The bulk density showed significant differences (p< 0.05) between the compared treatments. In general, during sampling, pb increased from 0.53 to 0.57 kg m-3 in the conventional tillage, ranging from 0.51 to 0.55 kg m-3 in the field with conservation tillage. A high correlation between the mechanical resistance, gravimetric moisture and bulk density was found, concluding that these properties are indicators of the andosol's integrated nature indicative of the dynamics of their physical properties, as a measurable degree of compaction as a result of its management, which allows instantaneous diagnosis recognition of the soil's physical quality deteriorationLas propiedades físicas de los Andosoles mólicos están condicionadas por una textura fina, aunque su contenido en arcilla no suele pasar de 20 a 25%, escasas en arenas y tanto más cuanto mayor es la evolución. El conocimiento de su estabilidad estructural permite a los Andosoles mantener una estructura muy porosa (porosidad entre el 71 y 78%) con una densidad aparente muy baja, entre 0.5 y 0.8 kg m-3, y una permeabilidad muy elevada. Cuando se secan las partículas primarias (arcillas) en los agregados se contraen fuertemente y por esta razón la capacidad de retención de agua puede reducirse hasta en 60% de la inicial. El objetivo fue evaluar los efectos de la labranza de conservación, sobre la humedad gravimétrica, la resistencia mecánica y la densidad aparente, como indicadores de la calidad física del Andosol bajo el manejo de labranza de conservación y labranza convencional en dos fechas del muestreo. El área de estudio se ubicó en la cuenca del lago de Pátzcuaro, Michoacán. Se tomaron muestras a una profundidad de 0 a 10 y de 10 a 20 cm. Se hizo un análisis estadístico completamente al azar, pruebas de medias por el método de Tukey y análisis de correlaciones Pearson. En la labranza de conservación se documentó el contenido máximo de la humedad gravimétrica (60.8%) durante el primer muestreo, porcentaje que disminuyó hasta56.41%, cuatro años después cuando se realizó el segundo muestreo. Cabe mencionar que las diferencias en humedad del Andosol, son altamente significativas entre labranza convencional con labranza de conservación, en el primer muestreo (R2= 0.804), mientras que en el segundo muestreo, esta diferencia no fue estadísticamente significativa. Con el análisis estadístico se observó que la resistencia mecánica se incrementó de un muestreo (2001) al otro (2004) y que sus valores abarcan un amplio rango desde 184.4 hasta 274.9 kPa en labranza convencional, que se incrementa aún más bajo la labranza cero, llegando a valores entre 152.8 y 285.4 kPa. La densidad aparente mostró diferencias significativas (p< 0.05) entre los tratamientos comparados. En general, entre muestreos, la densidad aparente se incrementó de 0.53 a 0.57 kg m-3 en la labaranza convencional, variando de 0.51 a 0.55 kg m-3 en el campo con labranza de conservación. Se encontró una alta correlación entre la resistencia mecánica, la humedad gravimétrica y la densidad aparente del suelo, concluyendo que estas propiedades del Andosol, son indicadores de naturaleza integral indicativa de la dinámica de sus propiedades físicas, como una medida del grado de su compactación por efecto del manejo, lo cual permite reconocerlas para un diagnostico instantáneo del deterioro de la calidad física del suel

Determinación del estado de crecimiento de cultivos usando la transformada de "Hough" de las reflectividades del follaje

Se analizan los patrones de reflectividad del follaje de un sistema suelo-vegetación, utilizando diferentes transformaciones de las bandas espectrales del rojo e infrarrojo espectral, primero a uno paramétrico, el cual después es transformado a uno meta-paramétrico. Este último espacio caracteriza en forma total las curvas iso-IAF del follaje de un cultivo en crecimiento. La metodología propuesta se valida usando simulaciones generadas con el modelo SAIL de transferencia de radiación en el follaje

Análisis de los espacios espectrales de la reflectividad del follaje de los cultivos

Del análisis del espectro de la reflectividad de las hojas, se revisan los diferentes espacios espectrales de la reflectividad del follaje de los cultivos desde la perspectiva del crecimiento temporal reflejado en el Índice de Área Foliar (IAF). Usando las propiedades cuasi- lineales de las curvas iso-IAF, se discute la validez de los diferentes índices de vegetación propuestos en la literatura y se clarifica sus limitaciones. Asimismo, se estudian los efectos del ángulo cenital de iluminación, los cambios en la reflectividad de las hojas y los cambios en la distribución angular de las hojas en los patrones espectrales de la mezcla suelo-vegetación, usando el modelo SAIL (Verhoef, 1984) de transferencia radiativa en el follaje de los cultivos. Finalmente se discuten las propiedades de invarianza de las soluciones del proceso de transporte de fotones en el follaje, definiendo una metodología para la modelación del estado de crecimiento de los cultivos