UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

FLUJO DE ENERGIA

Y aplicaciones en la agricultura

MARIA EUGENIA CUENCA MENDOZA

2015

INDICE

1. INTRODUCCION2. OBJETIVOS3. REVISION BIBLIOGRAFICA3.1. Flujo de energía a través de la biosfera3.2. Concentración de energía 3.3. Partición de la anergia en el individuo3.4. Tiempo de recambio y residencia3.5. Biogeoquímica de las cuencas de agua3.6. Ciclos biogeoquímicos3.7. 2 tipos básicos de ciclos3.8. Ciclos de nutrientes en los trópicos3.9. Vías de reciclaje: Índice del ciclo3.10. Aplicación en la agricultura3.10.1. La productividad primaria y los subsidios de energía3.10.2. Ejemplo aplicativo Estudio de la eficiencia de uso de agua y luz en cultivo de papa

(Solanum tuberosum L.) en dos estaciones astronómicas contrastantes (verano e invierno). Tesis para optar el título de Ingeniero meteorólogo

4. RESULTADOS5. CONCLUSIONES6. BIBLIOGRAFIA

FLUJO DE ENERGÍA

1. INTRODUCCION

El planeta Tierra es un sistema abierto que permite la supervivencia de una gran diversidad de especies, en gran parte gracias al el flujo de energía que existe entre el sol y el planeta. Esta energía es aprovechada por organismos autótrofos y algunos microorganismos, que a su vez transforman la energía y ésta es aprovechada por otros organismos. Este flujo se explica en la ley de la conservación de la energía, que postula “energía no puede crearse ni destruirse, sólo se transforma”.

Dentro de los sistemas termodinámicos, una consecuencia de la ley de conservación de la energía es la llamada primera ley de la termodinámica, la cual establece que, al suministrar una determinada cantidad de calor (Q) a un sistema (en el caso de la Tierra se refiere a la energía en forma de radicación de onda corta emitida por el sol), esta cantidad de energía será igual a la diferencia del incremento de la energía interna del sistema (ΔU) menos el trabajo (W) efectuado por el sistema sobre sus alrededores:

2. OBJETIVOS Entender cómo funciona el flujo de energía Conocer las aplicaciones de los conceptos teóricos del flujo de energía dentro de la

agricultura Entender los procesos biogeoquímicos. 3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA3.1. FLUJO DE ENERGÍA A TRAVÉS DE LA BIÓSFERA

A la atmósfera superior llegan unos cinco millones de kcal/m2 al año. Este enorme flujo es reducido exponencialmente al pasar por las nubes, el dióxido de carbono y otros gases de la atmósfera, de modo que la cantidad anual que en realidad llega a la capa autotrófica de los ecosistemas es de apenas uno o dos millones de kcal/m2 (la cantidad es mínima en las latitudes nubosas del Norte y máxima en los desiertos). De esta cantidad, aproximadamente la mistad es absorbida por una capa verde densa, y de ella alrededor del 1% en promedio (hasta 5% en las condiciones más favorables) es convertida en materia orgánica por la fotosíntesis.

Gran parte del flujo de energía solar es disipado en la forma de calor irrecuperable en cada transferencia, como lo establece la segunda ley de la termodinámica. Esta disipación no es energía

desperdiciada, ya que en cada transferencia se realiza trabajo útil, no sólo en la parte biológica, sino a todo lo largo de la cadena. Por ejemplo, la disipación de la radiación solar al pasar ésta por la atmósfera, los océanos y los cinturones verdes calienta la biosfera hasta hacerla adecuada para la vida, acciona el ciclo hidrológico (evapora agua que regresa como lluvia) e impulsa los sistemas climáticos.

*las cifras entre paréntesis se refieren a niveles que pueden alcanzarse en ecosistemas subsidiados cuando el flujo de energía solar es complementando con otros tipos de energía, como combustibles.

En el siguiente cuadro se presenta una estimación del porcentaje de radiación solar que participa en las principales transferencias. Nótese que alrededor de una cuarta parte del flujo de energía solar se utiliza para recircular el agua, uno de los servicios no comerciales más vitales que realiza la biosfera.

Disipación de la energía solar como porcentaje de la entrada anual en la biosfera

Disipación de energía PorcentajeReflejadaConversión directa en calorEvaporación, precipitación (acciona el ciclo hidrológico)Viento, olas y corrientesFotosíntesis

Total

Energía de mareas: alrededor del 0.0017%Calor terrestre: alrededor del 0.5%

30.046.023.000.200.8

100.0

Datos de Hulbert 1971

Es el flujo de energía lo que acciona los ciclos de materia. Para recircular agua y nutrientes se requiere un gasto de energía, la cual en sí misma no puede recircular: este hecho no es comprendido por quienes piensan que la recirculación artificial (el reciclamiento) de recursos como agua, metales o papel es en alguna medida una solución instantánea y gratuita a la escasez. Como todo lo que vale la pena en este mundo, hay un costo energético para ello (y, si se realiza artificialmente, también hay un costo monetario).

La naturaleza ciertamente hace buen uso de la energía solar. una ventaja de la energía solar comparada con los combustibles fósiles es que s renovable. la fuente no se agota con el uso. Por otro lado, la energía solar es mucho más diluida (menos concentrada9 y no puede accionar directamente autos o maquinaria; debe ser convertida en electricidad o algún tipo de combustible para realizar esta clase de trabajo. y, como en cualquier transformación, hay un costo de entropía. no hay forma de abstraerse a las leyes de la energía; el reconocimiento de tales limitaciones no debe ser desalentador sino realista.

3.2. CONCENTRACIÓN DE ENERGÍA

Ya habiendo presentado el principio según el cual cuando la energía se utiliza y es dispersada en una cadena de transformaciones sucesivas, cambia de forma y se hace cas vez más concentrada. En otras palabras, conforme disminuye la cantidad de energía, su “calidad” aumenta. No todas las calorías son iguales, debido a que la misma cantidad de diferentes formas de energía varía ampliamente en trabajo potencial. las formas altamente concentradas, por ejemplo el petróleo, tienen mayor trabajo potencial y, por tanto, mayor calidad que las formas diluidas, como la luz solar. Aunque no existen unidades de medición generalmente aceptadas, puede expresarse la concentración o calidad e energía en términos de la razón entre la cantidad de un tipo de energía requerida para obtener otro tipo. De este modo, si 1% de la energía solar absorbida por las plantas

es convertida en alimento, entonces la razón de transformación es de 100 cal de sol a cada 1 cal de alimento, o 100 calorías por caloría.

En la cadena alimentaria natural, la cantidad de energía disminuye con cada paso, pero la concentración en términos de la cantidad de kcal solares disipadas aumenta. se estima que se requieren de 10 000 kcal de luz solar para producir 1 kcal de depredador. Se requieren 100 unidades de energía de herbívoros por cada unidad de energía de depredador. De este modo, los depredadores son componentes relativamente raros y costosos en energía de los ecosistemas.

3.3. PARTICIÓN DE LA ENERGÍA EN EL INDIVIDUO

En la siguiente figura se muestra un modelo para la partición de la energía en el individuo o la población en una especie. El cuadro sombreado, B, representa la estructura viva o biomasa. I representa la entrada de energía: luz en el caso de los autótrofos, alimento en el caso de los heterótrofos. La parte utilizable de la entrada es asimilada (A), y la parte no utilizada se expulsa (NU). La cantidad que se asimila depende de la calidad de la fuente d energía. Hasta 90% si la

calidad del alimento es alta 8azucar, por ejemplo9 o apenas 5% si es baja (hojas secas, por ejemplo). Siempre debe respirarse una porción considerable de la energía asimilada a fin de obtener energía de mantenimiento o de existencia y conservar el cuerpo funcionando y reparado; esto se representa por medio de la letra R en el diagrama. Lo que queda puede emplearse para crecimiento y reproducción, o puede almacenarse para uso futuro (como grasa, por ejemplo). Este componente se designa “producción” (P) en el diagrama. Un pequeña parte puede perderse en las excreciones (E).

La forma en que la energía se reparte entre P y R es de vital importancia para el individuo y la especie. Los organismos grandes requieren más energía para mantenimiento que los pequeños, puesto que tienen más biomasa que mantener. La relación entre tasa metabólica y talla no es lineal (dicha tasa se relaciona más directamente con la superficie corporal que con el peso). Los animales de sangre caliente, aves y mamífero, respiran más que los de sangre fría, los cuales no utilizan energía para mantener su temperatura corporal cuando hace frío. Los depredadores generalmente deben invertir en la respiración un mayor porcentaje de la energía asimilada que los herbívoros, pues tiene que gastar mucha energía en la búsqueda y captura de las presas. A través

de la selección natural, los organismos adquieren la razón conto-beneficio más favorable del uso de la energía.

3.4. TIEMPOS DE RECAMBIO Y RESIDENCIA

El concepto de recambio es útil para comparar las tasas de intercambio entre los diferentes compartimientos de un ecosistema después de que se establece el equilibrio pulsante. La tasa de recambio es la fracción de la cantidad total de sustancia en un comportamiento que se libera (o que entra) en un periodo dado, mientras que el tiempo de recambio es el recíproco de esto, es decir, el tiempo necesario para reemplazar una cantidad de sustancia igual a su cantidad en el comportamiento. Por ejemplo, si hay presentes 1000 unidades en el comportamiento y 10 de ellas salen o entran cada hora, la tasa de recambio es 10/1000 (01) o 1% por hora. El tiempo de recambio sería entonces 1000/10, o sea, 100 horas. El tiempo de residencia, un término que se usa ampliamente en la literatura geoquímica es un concepto semejante al tiempo de recambio: se refiere al tiempo que una cantidad dada de sustancia permanece en determinado compartimiento de un sistema.

Explicación

Como se subrayó con anterioridad, el flujo o tasa de desplazamiento de nutrientes que entran y salen de los acervos es más importante que las cantidades dentro de los mismos, al entender cómo funcionan los ecosistemas.

3.5. BIOGEOQUÍMICA DE LAS CUENCAS DE AGUA

Como en todos los ecosistemas, los cuerpos de agua son sistemas abiertos y deben considerarse como partes de cuencas de mayor tamaño. Por lo que respecta a la administración práctica de las mismas, la cuenca constituye un tipo de ecosistema mínimo o unidad de paisaje. Por ejemplo, los trabajos de Schindler han demostrado que el fósforo quedó cubierto por un florecimiento muy fuerte de cianobacterias fotosintéticas en menos de dos meses. A su vez, este tipo de estudios constituido la base para la comparación entre cuencas agrícolas, urbanas y otro tipo de cuencas domésticas, las cuales congregan una mayor cantidad de habitantes humanos. Estas comparaciones revelan cuáles son las actividades humanas que producen desechos y señalan así métodos para reducir las pérdidas cuesta abajo, restaurando el comportamiento cíclico de nutrientes vitales y por supuesto, conservando la energía.

Ejemplos

En la siguiente figura se muestra un modelo cuantitativo del ciclo de calcio para cuencas montañosas boscosas del área de estudios Hubbard Brook, ubicados en Nueva Hampshire. Los datos se basan en el estudio de seis cuencas de 12 a 48 hectáreas de extensión (Bormann y Likens,

1967, 1979; Likens et al., 1996; Likens, 2001ª). La precipitación, que en promedio fue de 123 cm al año (58 pulgadas), se midió gracias a una red de estaciones medidoras, y la cantidad de agua que salió de la cuenca en la corriente de drenado de cada cuenca unitario fue medida con un vertedero en forma de V. Por la concentración de calcio y otros minerales en el agua de entrada y salida de las reservas bióticas y del suelo, se puede calcular el “balance” entre entradas y salidas de la cuenca.

A) Balance para el calcio en una cuenca forestal del bosque experimental de Hubbard Brook, New Hampshire. Los valores son flujo de calcio en Kg. por hectárea al año. observe que los suministros y las salidas son pequeños en comparación con los intercambios entre los acervos bióticos y abióticos del ecosistema de la cuenca. B) Efecto de la deforestación y la reforestación natural (recuperación) sobre la corriente de producción de nitrógeno y calcio (según Bormann y Likens, 1979).

3.6. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Los ecólogos llaman ciclos biogeoquímicos a los recorridos más o menos circulares que los elementos químicos hacen una y otra vez entre los organismos y el ambiente. Bio se refiere a los organismos vivos, y geo a las rocas, el suelo, el aire y el agua del planeta. La geoquímica es una ciencia física importante, que estudia la composición química de la corteza terrestre y sus océanos, ríos, etc. Por tanto, la biogeoquímica es el estudio del intercambio de materia entre los componentes vivos y no vivos de la biosfera. probablemtente este término fue acuñado por el científico ruso Vladimir Ivanovich (1863-1945), quien es mejor conocido por su libro “The Biosphere” (1926).

En la siguiente figura, un ciclo biogeoquímico se superpone a un diagrama de flujo simplificado para ilustrar la interrelación de los dos procesos básicos. Recuérdese que se requiere energía para accionar la circulación de los materiales. La recirculación natural es impulsada principalmente por energía natural como la luz solar. Para que la recirculación artificial (reciclamiento) tenga un beneficio neto, debe disponerse de energía para realizar el trabajo a un costo que no exceda el valor del producto reciclado. Cuando los recursos son abundantes y la oferta excede la demanda, el reciclamiento no es apropiado, excepto en el caso de materiales muy valiosos como oro o platino. Pero cuando las existencias se tornan limitadas, la recirculación artificial resulta factible y deseable.

Relaciones entre la circulación de nutrientes y el flujo unidireccional de energía que acciona os ciclos biogeoquímicos. Pg. , es la producción primaria bruta, Pn, la producción primaria neta; P, la producción secundaria; y R, la respiración.

Como el agua, las aproximadamente dos docenas de elementos esenciales 8carbono, nitrógeno, fósforo, calcio, potasio y otros necesarios para los organismos en grados variables) no se distribuyen homogéneamente ni se encuentran en la misma forma química en todo un ecosistema. Más bien, los materiales se encuentran en compartimientos o pozas, con tasas variables de intercambio entre ellos. En general, es práctico diferenciar entre una poza no biológica, grande y de lento recambio, y una más pequeña y activa que realiza un rápido intercambio con organismos. Por ejemplo, el suelo contiene fósforo en una forma insoluble que no está inmediatamente disponible para las raíces de las plantas o cultivares, pero también contiene fósforo soluble que puede ser absorbido y utilizado por las plantas durante la temporada de crecimiento. A menudo la poza disponible es pequeña, por lo que es necesario agregar fertilizante para obtener altos rendimientos.

En la figura mostrada el depósito grande es el compartimiento marcado como “poza de nutrientes”, y la materia en rápida circulación se representa por medio del círculo sombreado que va de autótrofos a heterótrofos una y otra vez. Algunas veces la porción correspondiente al depósito se denomina poza irrecuperable (no disponible o inaccesible), y la parte circulante, poza recuperable (disponible o accesible); tal designación es permisible toda vez que se comprenda claramente que dichos términos son relativos. Un átomo en la poza de depósito no está

permanentemente inaccesible para los organismos. Casi siempre hay un lento flujo entre las pozas accesible e inaccesible.

La descomposición no sólo libera minerales sino también subproductos orgánicos que pueden afectar la disponibilidad de minerales para los autótrofos. Una forma en que esto ocurre es mediante un proceso llamado quelacion, en la cual las moléculas orgánicas “sujetan” o forman complejos con el calcio, magnesio, hierro y otros. los minerales quelados son más solubles y a menudo menos tóxicos que algunas de las sales inorgánicas del mismo elemento, en especial en el caso de metales. Por ejemplo, el cobre de ciertos desechos industriales es menos tóxico para los organismos marinos en aguas costeras (donde abunda la materia orgánica) que mar adentro, donde las sustancias quelantes son más escasas.

3.7. DOS TIPOS BÁSICOS DE CICLOS

Desde el punto de vista de la biosfera en su conjunto, los ciclos biogeoquímicos corresponden a dos grupos: los tipos gaseosos, con un gran depósito en la atmósfera, y los tipos sedimentarios, con depósito en los suelos y sedimentos de la corteza terrestre. El ciclo del nitrógeno (N) y el del fósforo, son respectivamente buenos ejemplos de cada tipo. Puesto que nitrógeno y fósforo son nutrientes importantes cuya disponibilidad a menudo limita la productividad, es importante que comprendamos el comportamiento de dichos minerales vitales. En general, es más probable que el nitrógeno sea limitante de la producción primaria en el mar, mientras que el fósforo es a menudo el nutriente limitante en agua dulce. Ambos son escasos con frecuencia en el suelo de ambientes terrestres.

Ciclo del nitrógeno. El nitrógeno circula en sus formas principales entre la gran poza de almacenamiento en la atmósfera y las pozas más pequeñas pero también más activas en los suelos y el agua de la Tierra misma. Las flechas de trazo continuo indican los flujos e intercambios mediados y controlados por organismos (en especial microorganismos). Las líneas de trazo discontinuo representan los flujos que resultan principalmente de fuerzas físicas o de actividades humanas. Los óxidos de nitrógeno (NOX) presentes en la atmósfera pueden encontrarse en varia formas, como NO2 o NO3. Son estas formas las que contribuyen a la lluvia ácida, el esmog y otras variantes de contaminación ambiental. En la actualidad no es posible asignar cifras a todos los flujos a nivel global. Las cifras entre paréntesis simplemente indican la importancia relativa de algunos intercambios.

Diagrama simplificado del ciclo del fósforo, incluyendo el flujo lento hacia y desde los depósitos sedimentarios.

3.8. CICLOS DE NUTRIENTES EN LOS TRÓPICOS

El patrón de los ciclos de nutrientes en los trópicos, en particular los trópicos húmedos, resulta diferente en varios aspectos importantes respecto al ocurrido en las zonas templadas del norte. En las regiones frías, una gran porción de la materia orgánica y los nutrientes disponibles se encuentran ubicados en el suelo o los sedimentos en todo momento. En los trópicos, un

porcentaje mucho mayor se ubica en la biomasa y se recicla con rapidez dentro de la estructura orgánica del sistema; ayudado por diversas adaptaciones biológicas para la conservación de nutrientes, incluyendo simbiosis mutualista entre microorganismos y plantas. Cuando este evolucione y la estructura biótica bien organizada se retira (por ejemplo, por deforestación), los nutrientes se pierden rápidamente por la lixiviación en condiciones de alta temperatura y lluvia fuerte, en particular en sitios que inicialmente tienen un bajo contenido de nutrientes. Por este motivo, las estrategias agrícolas de la zona templada del norte, incluyendo el monocultivo de plantas anuales de vida corta, resultan bastante inadecuadas para las regiones tropicales. Se necesita con urgencia una reevaluación ecológica de la agricultura tropical y la administración del entorno para poder corregir errores anteriores y evitar desastres ecológicos a futuro. De manera simultánea, la riqueza genética, las abundantes especies y la diversidad de ambientes en los trópicos deben preservarse. La agricultura de roza, tumba y quema aplicada, inventada de manera independiente, en muchas regiones tropicales resulta mejor en regiones montañosas de tipo húmedo.

Comparación de la distribución de carbono orgánico acumulado en compartimientos abiótico (suelo, hojarasca) y bióticos (madera, hojas) de un ecosistema de bosque de coníferas y de bosque tropical. Las cantidades generales son similares, pero hay un porcentaje mucho mayor de carbón orgánico total en la biomasa del bosque tropical.

En la figura se compara la distribución de la materia orgánica y de los nutrientes entre un bosque templado de las regiones nórdicas y un bosque tropical. Resulta interesante que en esta comparación ambos ecosistemas contengan aproximadamente la misma cantidad de hojarasca y en el suelo, mientras que en el bosque tropical más de tres cuartas partes se encuentran en la vegetación, en particular en la biomasa del bosque.

Cuando se tala un bosque de la zona templada del norte, el suelo retiene nutrientes y estructura y puede emplearse para cultivar durante muchos años mediante la agricultura convencional, la cual incluye arar una o más veces al año, plantar especies anuales y aplicar fertilizantes inorgánicos. Durante el invierno, las temperaturas de congelación ayudan a retener los nutrientes, como también permiten controlar las plagas y parásitos. Sin embargo, en los trópicos húmedos, la tala de un bosque lleva consigo una disminución en la capacidad de la tierra para retener y reciclar los nutrientes (y combatir las plagas), a consecuencia de las elevadas temperaturas durante todo el año y de los largos periodos de lluvia que lixivia. A menudo, la productividad de las cosechas disminuye con rapidez, y la tierra se abandona, creando un patrón de agricultura de roza, tumba y quema o de rotación. El control de la comunidad en general y los ciclos de nutrientes en particular, tiende a ser más de tipo físico en la zona templada del norte y más de tipo biológico en los trópicos; en otras palabras, las reservas de nutrientes de las zonas templadas se encuentran principalmente en el suelo y la hojarasca, mientras que en los trópicos húmedos la reserva de nutrientes se encuentra en la biomasa.

3.9. VÍAS DE RECICLAJE: EL ÍNDICE DEL CICLO

Es educativo repasar el tema de la biogeoquímica en términos de vías de ciclaje, porque el reciclaje del agua y nutrientes constituyen procesos vitales en el ecosistema y se ha transformado cada vez más en un preocupación importante para la humanidad. Es posible hacer diferencia entre cinco vías principales de reciclaje:

La descomposición microbiana Las excreciones animales El reciclaje directo en una planta a otra a través de simbiontes microbianos Los métodos físicos que incluyen acción directa de la energía solar El uso de energía combustible, como en la fijación industrial de nitrógeno.

Para el reciclaje se requiere disipar la energía de alguna fuente, como materia orgánica, radiación solar o combustible fósil. La cantidad relativa de reciclaje en distintos ecosistemas puede compararse calculando un índice del ciclo, basado en la proporción de la suma de cantidades que circulan dentro del sistema y el flujo que pasa a través de todo él.

Es adecuado concentrarse en los ciclos de nutrientes en la proporción biológicamente activa del ecosistema. La red alimenticia de microbios, la cual consta de bacterias, hongos y microorganismos que consumen detritos orgánicos, está presente en forma ligeramente distinta en todos los suelos y aguas naturales. la materia orgánica, tanto disuelta como en partículas en el suelo y el agua, se procesa parcialmente por bacterias, algunas reunidas con las partículas y otras

que flotan con libertad en el agua. Las bacterias se consumen por los protozoarios, los cuales excretan amonio y fosfato que a su vez se reutilizan por las plantas. Esta red alimenticia suele denominarse vía de los detritos o ciclo de los detritos.

El reciclaje no es un servicio gratuito; casi siempre conlleva un costo energético. Cuando la luz solar o la materia orgánica son las fuentes energéticas para el trabajo de reciclaje, los humanos no necesitan “pagar” por el uso de los servicios suministrados por el capital natural. Si no se alteran o intoxican, los mecanismos de reciclaje natural pueden realizar la mayor parte del reciclaje de agua y los nutrientes. la materia prima industrial (como son metales pesados) que se utiliza para manufactura se observa de manera distinta; su reciclaje es costoso por lo que se refiere a combustible y dinero, pero quedan pocas opciones cuando los suministros están limitados o cuando dichos desechos ponen en peligro la salud humana.

Índice del ciclo

Los ciclos dentro de los ecosistemas pueden definirse en términos de la proporción existente en el material que entra y circula de un apartado a otro antes de salir del sistema. La fracción reciclada es la suma de la cantidad reutilizada en cada uno de estos apartados, como se menciona a continuación

Donde IC es el índice del ciclo, FT, es la porción de flujo total que pasa por el sistema y se recicla y FT es el flujo que pasa por todo el sistema.

3.10. APLICACIÓN EN LA AGRICULTURA 3.10.1. La Productividad Primaria y los Subsidios de Energía

La elevada productividad de las cosechas se mantiene en parte mediante los grandes suministros de energía que tienen lugar a través del cultivo, la irrigación, la fertilización, selección genética y control de insectos. El combustible utilizado para accionar la maquinaria agrícola constituye un suministro de energía y, como la luz solar, puede medirse en calorías. Toda fuente de energía que reduce el costo de mantenimiento del ecosistema y aumenta la canalización de energía hacia la producción se conoce como subsidio de energía.

3.10.2. EJEMPLO APLICATIVO ESTUDIO DE LA EFICIENCIA DE USO DE AGUA Y LUZ EN CULTIVO DE PAPA ( SOLANUM TUBEROSUM L.) EN DOS ESTACIONES ASTRONÓMICAS CONTRASTANTES (VERANO E INVIERNO). TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO METEORÓLOGO

Requerimientos hídricos del cultivo de papa en el Perú

Para obtener altos rendimientos de tubérculos, fueron aplicados 554 mm de agua durante la estación de verano y 312 mm durante la estación de invierno.

La evapotranspiración del cultivo estuvo en el orden de 396 mm para el verano y 218 mm para el invierno; el déficit hídrico impuesto redujo la evapotranspiración hasta en 336 mm para el verano y 178 mm para el invierno.

Requerimiento energético del cultivo

La intercepción de la energía solar fue mayor en la estación invierno. Para el cultivar DTO-33 durante esta fase la IR incrementó el 79% en el verano al 95% en el invierno, para

Revolución aumentó desde el 83% al 98%, mientras que para el LT- 1 la IR fue mantenida alrededor del 81 al 85%.

Las plantas con mayor agua aplicada interceptaron un máximo del 90% de la radiación solar disponible en el verano, incrementando esta IR hasta el 93% en la estación de invierno; el déficit hídrico redujo la IR al 67% en el verano y al 85% en el invierno.

En el verano disminuyo la calidad de los tubérculos, el porcentaje de materia seca contenida en los tubérculos, el porcentaje de tubérculos de tamaño comercial y aumentó la tasa de tubérculos impropios al consumo.

El déficit hídrico afectó severamente el rendimiento de tubérculos. En el verano, una reducción del 35% en aplicación de agua disminuyó el rendimiento de tubérculos en 52% y en un 17% el tamaño de tubérculos comercial. En el invierno, una reducción del 20% en el agua aplicada afectó el rendimiento de tubérculos en un 21%.

Influencia de la estación en el crecimiento, desarrollo y rendimiento de los cultivares

El patrón de distribución de materia seca para ambas estaciones fue similar. En el verano las plantas acumularon mayor materia seca en la parte aérea, mientas que la translocación de materia seca a los tubérculos fue mayor en el invierno. Así también en la estación calurosa, disminuyó el índice de cosecha

Para un IAF promedio de 4.0 en el invierno las plantas interceptaron más del 90% de la radiación solar incidente y sólo el 80% en el verano.

El cultivo de papa fue muy sensible al déficit impuesto, este tuvo un efecto negativo sobre la producción de materia seca total y obre la distribución de esta materia seca a los tubérculos y de otros órganos evaluados.

Y aumentó de 2.26 a 2.94 g/MJ en el invierno. La conversión de tubérculos en el verano fue de 0.43 a 0.69 g/MJ para los clones adaptados (LT-1 Y DTO-MM) fue incrementado hasta 1.85 A 2.17 g/MJ para los tres cultivares en la estación de invierno.

La deficiencia hídrica afectó la eficiencia para conversión de materia seca total fue reducida en un 47% en el verano y en un 9% en el invierno. La conversión a materia seca de tubérculos fue afectada en un 56% para el verano y en un 13% en el invierno.

4. Resultados Si bien la naturaleza hace un buen uso de la energía solar. Aún está por verse qué grado

podrá el ser humano utilizar esta fuente para sustituir los combustibles fósiles cuando se agoten.

A mayor concentración de energía, mayo “calidad” de energía. Los ecosistemas naturalmente subsidiados, como los estuarios de mareas y algunos

bosques lluviosos, son los sistemas naturalmente productivos que no sólo tienen gran

capacidad de aporte vital, sino también producen un exceso de materia orgánica que puede ser exportada a otros sistemas o almacenarse.

Siendo muchos microorganismos especializados los responsables dentro de algunos ciclos biogeoquímico (por ejemplo, en el ciclo del nitrógeno), debe tenerse en cuenta a la hora de hacer aplicaciones químicas en los campos, ya que podría alterar su existencia.

el hombre ha incrementado a tal grado la rapidez de la erosión, que está aumentando el movimiento unidireccional, y por ello irrecuperable, del fósforo a la gran poza oceánica. por el momento los agricultores no se preocupan, pues existen considerables reservas de roca fosfórica que pueden ser explotadas para reponer parte de la pérdida que ocurre en tierras cultivadas.

Las interacciones entre los cultivos y el medio ambiente, afecta de manera indudable su productividad; factores como humedad relativa, temperatura, estaciones del año, radiación solar, etc., afecta aspectos como tuberización, crecimiento del área foliar, incidencia de plagas y enfermedades, etc., y por consiguiente, la calidad del producto económico.

Debido a esto es necesario conocer y tomar en cuenta los conceptos de flujo de energía, y ponerlos en práctica. Para así poder aprovechar de manera sostenible los recursos que ofrecen los ecosistemas.

5. Conclusiones El flujo de energía que ingresa a la tierra es reducido exponencialmente al pasar por las

nubes, el dióxido de carbono y otros gases de la atmósfera. esta disipación no es energía desperdiciada, ya que en cada transferencia se realiza

trabajo útil, no sólo en la parte biológica, sino a todo lo largo de la cadena. Es el flujo de energía lo que acciona los ciclos de la materia. los ecosistemas subsidiados por el hombre son los mantenidos por combustible auxiliar u

otra forma de energía suministrada por el ser humano a fin de producir alimento. los ciclo biogeoquímicos son recorridos más o menos circulares que los elementos

químicos hacen una y otra vez entre los organismos y el ambiente. El patrón de distribución de materia seca para ambas estaciones fue similar. En el verano

las plantas acumularon mayor materia seca en la parte aérea, mientas que la translocación de materia seca a los tubérculos fue mayor en el invierno. Así también en la estación calurosa, disminuyó el índice de cosecha

El déficit hídrico afectó severamente el rendimiento de tubérculos

6. Bibliografía Eugene P. Odum, Gary W. Warret; 2006, Fundamentos de ecología, Ed. Thomson.TM. 5°

ED. México Eugene P. Odum, 1995, Ecología: Peligra la vida; Ed. Interamericana Mc Graw-Hill. 2° ed.

México. Eugene P. Odum, Profesor Calloway, 1986, Ed. Interamericana Mc Graw-Hill. México. Irene Trebejo Varillas, 1992, Estudio de la eficiencia de uso de agua y luz en cultivo de

papa (Solanum tuberosum L.) en dos estaciones astronómicas contrastantes (verano e invierno). Tesis para optar el título de Ingeniero meteorólogo. Lima. Perú.

Soriano et. Al. 2001. Ecología. CEABA, revisado el 22/04/15 en: http://www.agro.uba.ar/users/batista/EE/papers/flujoe.pdf