Ejercicio de caso DS: Ciclaje de Nutrientes en Sistemas Ganaderas Charles Nicholson Department of Applied Economics and Management, Cornell University

El proceso de modelaje con DS Articular el problema  Comportamiento del “modo de referencia” Formular una hipótesis dinámica  Estructura reserva-flujo-retroalimentación para explicar el comportamiento Formular el modelo de simulación Probar el modelo de simulación Examinar políticas y prácticas alternativas

Este ejercicio estará enfocado en los primeros dos pasos Articular el problema  Comportamiento del “modo de referencia” Formular una hipótesis dinámica  Estructura reserva-flujo-retroalimentación para explicar el comportamiento

El “modo de referencia” Conjunto de gráficas que demuestra la formulación del problema  Podría incluir otros datos Definir variables de interés claves Definir un horizonte de planificación apropiado  Relevante para comprender el problema

Ejemplo: la población de México

Repaso: ¿Cuál tipo de estructura…. ….crea este comportamiento? El crecimiento es mayormente exponencial Redondel positivo (de refuerzo) Puede estar desacelerando en años recientes Redondel negativo (balanceo) Finalmente, ¿crecimiento sigmoide?

La “hipótesis dinámica” Teoría que explica el comportamiento observado  El enfoque es en factores endógenos, no externos En términos de una estructura de reserva-flujo- retroalimentación Una teoría de trabajo—sujeto a revisión  Al aprender más sobre la situación de otras investigaciones, modelaje, u observación directa Puede haber muchas hipótesis para el mismo problema  Perspectivas diferentes y “modelos mentales”

Estudio de caso en dinámica de nutrientes Leer el resumen del problema Desarrollar un diagrama del “modo de referencia” Desarrollar una “hipótesis dinámica” Discutir si el sistema es sustentable  ¿Cuáles son las intervenciones que se necesitan?  ¿Cuál es la información requerida? Presentación de una hipótesis dinámica  Modelo de simulación asociado

Área de estudio de Rueda

Modo de referencia Bosquejar el modo de referencia para la cantidad de nutriente “genérico” en la capa superior del suelo de la Amazonía Brasileña occidental  Basado en las observaciones de Rueda (2003)  Dibujar y nombrar los ejes con cuidado

Modo de referencia: nutrientes en la capa superior del suelo

Modo de referencia: biomasa de pasto

Hipótesis dinámica Una estructura reserva-flujo que intenta explicar el modo de referencia Seis reservas claves:  Nutrientes en la capa superior del suelo*  Nutrientes en la biomasa en pie en los potreros*  Nutrientes en la biomasa de hojarasca  Nutrientes en biomasa animal*  Nutrientes en estiércol en descomposición  Nutrientes en el subsuelo

Hipótesis dinámica Reservas físicas asociadas:  Inventario animal  Biomasa de pastura (en pie, descomposición)  Estiércol en descomposición  Suponer que no cambia la reserva del suelo

Hipótesis dinámica Flujos claves:  Consumo de nutrientes por plantas  Descomposición de pasto a hojarasca  Descomposición de hojarasca al suelo  Ciclaje de nutrientes de la biomasa de pasto y hojarasca al suelo a través de la quema, con las pérdidas potenciales de nutrientes  Consumo animal por pastoreo  Excreción animal (la cuál podría ser concentrado por espacio)  Descomposición de estiércol (y pérdidas debido a volatilización)  Exportación de nutrientes por ventas de leche y carne

Modelo conceptual de reservas de nutrientes y tasas de flujo con puntos claves de inter- vención para el manejo de ciclaje de nutrientes

¿Cuál produce el modo de referencia? Para el modo de referencia, ingresos = egresos Ingresos al suelo:  La descomposición de hojarasca y estiércol, cenizas Egresos del suelo:  Filtración, consumo por plantas

¿Cómo se sustentan los nutrientes en el suelo? Hay pérdidas de nutrientes en ambos ciclos  Ciclo planta: quema  Ciclo animal: ventas, volatilización De esta manera, debe existir otra fuente de nutrientes que llega al suelo Hipótesis: bombeo de nutrientes del subsuelo Nutrientes del subsuelo son importantes para sostener el sistema

Intensificación Aumentar el comportamiento reproductivo y tamaño del hato con tiempo  Ignorar otras ganancias potenciales de un pastoreo más intensivo ¿Cuál sería el impacto en…  el contenido de nutrientes en la capa superior del suelo?  la biomasa de pasto?  el contenido de nutrientes en el subsuelo?

¿La intensificación conduce a…? ¿Deberíamos suponer el estatus quo? lo observado ¿Predicción?

¿ Cuáles son los comportamientos del sistema? Simular resultados para 4 escenarios Reservas alta y baja en nutrientes iniciales en el subsuelo  Esto es desconocido con base en los datos existentes  Hipótesis para mantener el sistema actual  Hacer el valor inferior la mitad del valor inicial Carga animal línea base y con incremento  Aumentar el comportamiento reproductivo  Duplicar la carga animal a través de 5 años  Escenario evaluado por Rueda (2003)

Intensificación Aumenta el ciclaje de nutrientes a través del ciclo animal  Aumentan las tasas de pastoreo, estiércol Disminuye el ciclaje de nutrientes a través del ciclo planta  Disminuyen las tasas de descomposición de planta y hojarasca Incrementa la cosecha de productos de origen animal ¿Cuál es el efecto en los nutrientes en la capa superior del suelo?  Es desconocido sin simulación

Contenido de nutrientes en la capa superior del suelo (simulado)

Biomasa de pasto (simulado)

Contenido de nutrientes en la capa superior del suelo (simulado)

Conclusiones El conocimiento de las reservas iniciales de nutrientes y su dinámica es fundamental  Para un manejo exitoso y resultados sustentables Es probable que el sistema de pastoreo en la Amazonía occidental sea insustentable a largo plazo  Si se apoya con los nutrientes en el subsuelo La intensificación podría acelerar la caída del sistema—a menos que se tomen otras medidas