Ejercicio de caso DS: ciclaje de nutrientes en sistemas ganaderos

1. Ejercicio de caso DS: ciclaje de nutrientes en sistemas ganaderos Charles Nicholson Department of Applied Economics and Management, Cornell University

2. 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

3. Este ejercicio estará enfocado en los primeros dos pasos • Articular el problema • Comportamiento del “modo de referencia” • Formular una hipótesis dinámica • Una hipótesis preliminar sobre la estructura que causa el(los) comportamiento(s) observado(s)

4. Formular una hipótesis dinámica • 2 etapas: • 1) Diagrama de ciclos causales (DCC) • Como acabamos de ver • 2) Estructura reserva-flujo-retroalimentación (SFD) • Una práctica de estas dos técnicas de “mapeo” para explicar el comportamiento

5. El “modo de referencia” • Conjunto de gráficas que demuestran la formulación del problema • Podría incluir otros datos • Definir variables de interés claves • Definir un horizonte de planificación apropiado • Relevante para comprender (los orígenes) del problema

6. Ejemplo: la población de México

7. La “hipótesis dinámica” • Estructura que explica el comportamiento observado • El enfoque 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”

8. Estudio de caso en dinámica de nutrientes • Leer el resumen del problema • Desarrollar un diagrama del “modo de referencia” • Desarrollar un diagrama de ciclos causales • Diagrama de redondeles de retroalimentación

9. Área de estudio de Bertha Rueda

11. 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 • Justificar su elección de horizonte de planificación (tiempo) • Bosquejar el modo de referencia para la Amazonía Brasileña oriental • ¿Cuáles son los comportamientos fundamentales?

12. Modo de referencia: nutrientes en la capa superior del suelo

13. Modo de referencia: biomasa de pasto

14. Desarrollar un diagrama causal • ¿Cuál estructura de ciclos de retroalimentación puede generar el comportamiento observado? • Usar eslabones de causa • Nombrar los eslabones, ciclos y polaridades • Indicar los retrasos relevantes

15. Desarrollar un diagrama causal

16. Ahora, repasar las reservas y flujos…

17. Estudio de caso en dinámica de nutrientes • Leer el resumen del problema • Desarrollar un diagrama del “modo de referencia” • Desarrollar un diagrama causal • Desarrollar un diagrama reserva-flujo-retroalimentación • Identificar las reservas claves • Identificar los flujos que afectan (cambian) las reservas

18. Estudio de caso en dinámica de nutrientes • Leer el resumen del problema • Desarrollar un diagrama del “modo de referencia” • Desarrollar un diagrama reserva-flujo-retroalimentación • Discusión. ¿Es el sistema sustentable? • ¿Cuáles son las intervenciones requieridas? • ¿Cuál es la información que se necesita?

19. 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

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

21. 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

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

23. ¿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

24. ¿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

25. 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?

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

27. ¿ 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)

28. 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

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

30. Biomasa de pasto (simulado)

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

32. 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