MODELOS DE SIMULACION

MODELOS DE CONTAMINACION DIFUSA
NLEAP
El modelo NLEAP (Nitrato lixiviado y Nitrate Leaching and Economic Analysis Package (NLEAP) es un modelo desarrollado por el servicio de investigación agrícola de EEUU, para estimar de forma fácil y rápida las pérdidas de nitrato por lixiviación asociado a cada manejo agrícola a escala de campo. El proceso que es capaz de simular el NLEAP incluye tanto el flujo de agua a traves de la zona radicular y el proceso de transformación del nitrógeno en el suelo. Dentro de estos procesos están: la extracción por el cultivo, la desnitrificación, la volatilización del amonio, la mineralización de la materia orgánica del suelo, la nitrificación y la mineralización e inmobilización asociada a los residuos del cultivo, el estiércol y otros fertilizantes orgánicos.  Utiliza información básica sobre las prácticas agrícolas, el suelo, y el clima para estimar los términos del balance de nitrógeno en el sistema suelo-agua-planta, y calcula el nitrato perdido por lixiviación y lo clasifica en rangos. El NLEAP tiene tres niveles de detalle desde un análisis anual a un analisis de mayor detalle enfocado en la predicción a eventos pasando por un nivel de análisis mensual.

EU-ROTATE_N
El modelo EU-ROTATE_N se compone de varias subrutinas capaces de simular el crecimiento de la parte aérea y radicular de cultivos hortícolas. Este modelo también integra rutinas para el cálculo del proceso de mineralización de la materia orgánica del suelo, y de los residuos de cultivo, y estima los diferentes términos del balance de N en el suelo, asi como la extracción del N por la planta de forma bidimensional. Los procesos simulados por EU_ROTATE_N se regulan por factores de clima como la lluvia, la temperatura y la radiacción solar. Las rutinas son capaces de simular el flujo de agua y nitrógeno hacia la planta asi como la evapotranspiración y la lixiviación fuera de la zona radicular para  rotaciones complejas de cultivos horticolas. Este modelo ha sido desarrollado por varios grupos europeos de investigadores con el afán de elaborar un modelo que sirva en la optimización de la fertilización mineral nitrogenada en cultivos hortícolas.

GLEAMS
El modelo GLEAMS (Efectos del manejo de los sistemas agrarios en la contaminación de las aguas subterráneas) ha sido desarrollado para simular a escala de campo agrícola y en la zona radicular el movimiento del agua, sedimentos, plaguicidas y nutrientes (Nitrogeno y Fósforo principalmente) para cualquier combinación de suelo, clima y manejo del cultivo. Este modelo proviene a partir de otros desarrollos previos desarrollados desde 1984 hasta la version más actual la 3.0, y se ha evaluado para diversos escenarios de clima, y suelo del mundo.

PRZM
El modelo PRZM (Plaguicida en la zona radicular) es un modelo unidimiensional de diferencias finitas capaz de estimar el balance de  nitrógeno y de plagucidas en la zona radicular del cultivo.  PRZM en su version 3 incluye en la modelización la temperatura, la volatilización y el transporte en fase de vapor en suelos, asi como es capaz de simular eventos de riego, transformación de la masa microbiana e incluye algoritmos que eliminan la dispersión numérica de los cálculos. PRZM es capaz de simular el transporte y la transformación de los compuestos primarios asi como los metabolitos transformados . El modelo VADOFT se incluye con PRZM, y resuelve la ecuación de Richard para estimar el flujo en la zona no saturada.  El usuario puede apoyarse en varias relaciones de pedotransferencia que existe entre el contenido de agua del suelo y la conductividad hidráulica para resolver las ecuaciones de flujo.  En codigo implementado en PRZM esta equipado por un procesador estocástico por técnicas de Monte-Carlo para realizar analisis de probabilidad de exposición.

MODELOS DE CULTIVO

DSSAT
El sistema de ayuda a la decisión en la transferencia de la agrotecnología (DSSAT) es un paquete informático que integra los efectos de suelo, el fenotipo del cultivo, el clima y el manejo que permite realizar preguntas del tipo "Que pasaría si?"  y simular escenarios con sus resultados, que en caso de tener que realizarlos a partir de observación en campo se tardarían años. Este paquete ha sido utilizado durante 15 años por investigadores de más de 100 países.
DSSAT es un software que combina bases de datos de cultivos, suelos y clima en formatos estandares. El usuario es capaz de realizar simulaciones multianuales para diferentes estrategias de manejo de cultivo para muchos cultivos de cualquier parte del mundo.
DSSAT tambien proporciona una herramienta que facilita la validación de los resultados comparandolos con resultados observados.  By simulating probable outcomes of crop management strategies, DSSAT offers users information with which to rapidly appraise new crops, products, and practices for adoption.
DSSAT incorpora datos de 27 cultivos y tambien nuevas herramientas que facilitan la creación de archivos que simulan nuevos escenarios en cuanto a manejo de cultivo, suelo y clima. La versión 4 incluye modulos para el analisis estacional, el  cálculo de riesgos económicos, e impactos ambientales asociados al manejo del riego, la fertilización, el cambio climático, la fijación de carbono por el suelo y el manejo de precisión.

CROPSYST
CropSyst es un modelo de facil manejo, conceptualmente simple y capaz de realizar simulaciones multianuales, multicultivo con una discretización temporal diaria. Este modelo se ha desarrollado con el fin de estudiar el efecto de los manejos del cultivo en la productividad y el medio ambiente. Cropsyst simula el balance de agua, el balance del nitrógeno, el desarrollo de la cobertura del cultivo, el desarrollo radicular, la producción de la materia seca, la producción de residuos su descomposición y la erosión del suelo. Las principales opciones de manejo del modelo incluye: selección del cultivar, rotación del cultivo, riego, fertilización nitrogenada, laboreo (hasta 80 tipos), y el manejo del residuo. Este modelo esta programado en lenguaje C++.

STICS
STICS es un modelo de cultivo con una discretización espacial diaria, el cuala ha sido desarrollado desde el año 1996 en el INRA (Francia). Su principal objetivo es simular el efecto, tanto del medio físico como de las variaciones en el manejo del cultivo, en la producción y el medio ambiente a escala de campo. A partir de la caracterización del clima, el suelo, las variedades de cultivo y el manejo, calcular las variables de salida del modelo relacionadas con la producción (cantidad y calidad), con el medio ambiente como el drenaje y la lixiviación del nitrato y la evolución de las propiedades del suelo bajo cultivo.

MODELOS DE EVALUACIÓN DE LA SALINIDAD DEL SUELO

SALTIRSOIL: Una herramienta de ayuda a la recomendación de riego en zonas salinas

WATSUIT es un programa informático capaz de predecir la salinidad, la sodicidad y el efecto tóxico de la concentración de solutos en la solución del suelo para la zona radicular de un cultivo, a partir de un manejo particular del agua de riego, una composición química y una fracción de lavado particular. Este modelo puede ser utilizado para evaluar el efecto de un nivel de salinidad (o concentración de soluto) en la producción del cultivo, así como también evaluar como afecta un nivel de sodicidad en la permeabilidad del suelo.

UNSATCHEM is a software package for simulating water, heat, carbon dioxide and solute movement in one-dimensional variably saturated media. The software consists of the UNSCHEM (version 2.0) computer program, and the UNSATCH interactive graphics-based user interface. The UNSCHEM program numerically solves the Richards' equation for variably-saturated water flow and convection-dispersion type equations for heat, carbon dioxide and solute transport. The flow equation incorporates a sink term to account for water uptake by plant roots. The heat transport equation considers transport due to conduction and convection with flowing water. Diffusion in both liquid and gas phases and convection in the liquid phase are considered as CO₂ transport mechanisms. The CO₂ production model is described. The major variables of the chemical system are Ca, Mg, Na, K, SO₄, Cl, NO₃, H₄S_iO₄, alkalinity, and CO₂. The model accounts for equilibrium chemical reactions between these components such as complexation, cation exchange and precipitation-dissolution. For the precipitation-dissolution of calcite and dissolution of dolomite, either equilibrium or multicomponent kinetic expressions are used which include both forward and back reactions. Other dissolution-precipitation reactions considered include gypsum, hydromagnesite, nesquehonite, and sepiolite. Since the ionic strength of soil solutions can vary considerably with time and space and often reach high values, both modified Debye-Huckel and Pitzer expressions were incorporated into the model as options to calculate single ion activities.
The program may be used to analyze water and solute movement in unsaturated, partially saturated, or fully saturated porous media. The flow region may be composed of nonuniform soils. Flow and transport can occur in the vertical, horizontal, or a generally inclined direction. The water flow part of the model can deal with prescribed head and flux boundaries, boundaries controlled by atmospheric conditions, as well as free drainage boundary conditions. The governing flow and transport equations are solved numerically using finite differences and Galerkin-type linear finite element schemes, respectively.
This report serves as both a user manual and reference document. Detailed instructions are given for data input preparation. A graphics-based user interface, UNSATCH, for data preparation and graphical output display in the MS Windows environment is described in the second part of the manual.

WEATHER GENERATORS

CLIMGEN
CLIMGEN, is a weather generator that uses similar general principles than WGEN, the first and most widely used weather generator in the US, but with significant modifications and additions. ClimGen generates precipitation, daily maximum and minimum temperature, solar radiation, air humidity, and wind speed.  It uses a Weibull distribution to generate precipitation amounts instead of the Gamma distribution used by WGEN. The Weibull distribution is easier to parameterize, describes well the distribution of precipitation amounts, and can be simplified for applications to conditions with minimum data. In ClimGen, all generation parameters are calculated for each site of interest while WGEN used fixed coefficients optimized from a large US weather data base. The advantage is that ClimGen can be applied to any world location with enough information to parameterize the program. WGEN uses truncated Fourier series fits to produce daily values for monthly-calculated quantities of mean weather variables. This arbitrarily chosen functional form can lead to relatively poor fit to the data. ClimGen uses quadratic spline functions chosen to ensure that the average of the daily values are continuous across month boundaries, and that the first derivative of the function is continuous across month boundaries.

LARS-WG
LARS-WG is a model simulating time-series of daily weather at a single site. It can be used:
- to generate long time-series suitable for the assessment of agricultural and hydrological risk;
- to provide the means of extending the simulation of weather to unobserved locations;
- to serve as a computationally inexpensive tool to produce daily site-specific climate scenarios for impact assessments of climate change.