Simulación del rendimiento de quinua (Chenopodium quinoa Willd) con el modelo Aquacrop, bajo escenarios de cambio climático en Puno, Perú

Abstract

El presente trabajo de investigación fue realizado en las localidades de Taraco (Latitud 15° 17' 54" S, Longitud 69°48' 44" W, Altitud 3819 m) y Juliaca (Latitud 15° 26' 39" S, Longitud 70°12' 28.2" W, Altitud 3826 m) en el departamento de Puno. Los objetivos de la investigación se centraron en la calibración y validación del modelo Aquacrop para tres variedades de quinua (Blanca de Juli, Pasankalla, Salcedo INIA); la evaluación del impacto del ENSO en los rendimientos simulados con el Aquacrop en tres épocas de siembra (S1: 25/10, S2: 10/11 y S3: 25/11) comparados con diferentes eventos ENSO (EN: El Niño, LN: La Niña y N: Neutro) y diversas categorías EN (Niño Débil: END, Niño Moderado: ENM, Niño Fuerte: ENF y Niño Extraordinario: ENE) y LN (Niña Débil: LND, Niña Moderado: LNM, Niña Fuerte: LNF); y en la estimación de los rendimientos futuros comparando el rendimiento histórico modelado del periodo 1980-2010 (Rdto 1980- 2010) con los rendimientos de los tres Modelos de Circulación General ( CanESM2 (4.5 y 8.5); CNRM-CM5 (4.5 y 8.5) y MPI-ESM-MR (4.5 y 8.5) para tres periodos cercano (2010-2040), medio (2040-2070) y lejano (2070-2090). Las parcelas de calibración y validación fueron conducidas con un buen manejo agronómico y con niveles de fertilización en Taraco 60-54-46 y en Juliaca de 80-50-40, bajo un diseño experimental de bloques completos al azar. Para calibrar y validar el modelo Aquacrop se compararon los datos observados y simulados experimentales de las parcelas de quinua, usando el coeficiente de correlación de Pearson (r), el error cuadrático medio (RMSE), un índice de concordancia por Willmott (d), y el coeficiente de determinación (R2) las cuales fueron estadísticamente significativas y permitieron comparar los parámetros fenológicos y biométricos. Después de haber calibrado y validado el modelo; se evaluó previamente las características climatológicas de las zonas de estudio, en función de los eventos de las fases ENSO (El Niño, Neutral y la Niña) en tres épocas de siembra, a partir de los resultados obtenidos en la validación de los modelos, se simularon los rendimientos con el modelo Aquacrop para toda la información histórica, separándolos para cada una de las fases extremas del evento ENSO y en sus diversas categorías y magnitud. Y por último se utilizó el Aquacrop para las estimaciones de los rendimientos futuros de las diferentes variedades de quinua con los tres Modelos de Circulación General y dos escenarios de emisión.

This research work was carried out in the towns of Taraco (Latitude 15° 17' 54" S, Longitude 69°48' 44" W, Altitude 3819 m) and Juliaca (Latitude 15° 26' 39" S, Longitude 70° 12' 28.2" W, Altitude 3826 m) in the department of Puno. The objectives of the research focused on the calibration and validation of the Aquacrop model for three varieties of quinoa (Blanca de Juli, Pasankalla, Salcedo INIA); the evaluation of the impact of ENSO on the simulated yields with Aquacrop in three planting seasons (S1: 25/10, S2: 10/11 and S3: 25/11) compared with different ENSO events (EN: El Niño, LN: La Niña and N: Neutral) and various EN categories (Weak El Niño: END, Moderate El Niño: ENM, Strong El Niño: ENF and Extraordinary El Niño: ENE) and LN (weak La Niña: LND, Moderate La Niña: LNM, Strong La Niña: LNF) ; and in the estimation of future yields by comparing the modeled historical yield of the period 1980-2010 (Yield 1980-2010) with the yields of the three General Circulation Models (CanESM2 (4.5 and 8.5); CNRM-CM5 (4.5 and 8.5) and MPI-ESM-MR (4.5 and 8.5) for three periods near (2010-2040), medium (2040-2070) and distant (2070-2090). The calibration and validation plots were conducted with good agronomic management and with fertilization levels in Taraco 60-54-46 and in Juliaca 80-50-40, under a randomized complete block experimental design. To calibrate and validate the Aquacrop model, the observed and simulated experimental data from the quinoa plots were compared, using the Pearson correlation coefficient (r), the root mean square error (RMSE), a Willmott agreement index (d), and the coefficient of determination (R2) which were statistically significant and allowed to compare the phenological and biometric parameters. After having calibrated and validated the model; The climatological characteristics of the study areas were previously evaluated, based on the events of the ENSO phases (El Niño, Neutral and La Niña) in three planting seasons, based on the results obtained in the validation of the models. They simulated the yields with the Aquacrop model for all the historical information, separating them for each of the extreme phases of the ENSO event and in its various categories and magnitude. And finally, Aquacrop was used to estimate future yields of the different varieties of quinoa with the three General Circulation Models and two emission scenarios.