La Mitigación de heladas en los camellones del altiplano andino

El sistema de camellones o “waru warus” es una antigua técnica agrícola de manejo del suelo y del agua. En los tiempos prehispánicos era muy frecuente en la región del lago Titicaca. Consiste esencialmente en una serie de plataformas de tierra rodeadas por canales de agua. Las plantas se cultivan sobre las plataformas y el nivel del agua en los canales puede controlarse a través de entradas y salidas de agua. Un beneficio importante y ampliamente reconocido de este sistema de manejo en el altiplano es su contribución a la mitigación de heladas nocturnas durante la campaña agrícola. Con el objetivo de cuantificar este fenómeno y describir los procesos físicos responsables de la mitigación, se ha realizado un experimento en la región del lago Titicaca sobre un sistema de camellones cultivado con papas comparándolo con una parcela “testigo” en la “Pampa”. Se presentan resultados experimentales que evidencian por una parte, el valor elevado de la temperatura del agua con respecto a la del cultivo sobre las plataformas, y por otra, una temperatura de cultivo siempre mayor (1-2 grados) en los camellones que en la Pampa. Conjuntamente se presenta un modelo mecanístico adaptado de un esquema de transferencia bicapa de tipo “Shuttleworth-Wallace” (una capa de vegetación y un sustrato de agua). El modelo precisa el papel que juegan los canales en la dinámica del calor y por lo tanto en la variación de la temperatura del cultivo durante la noche. El efecto de mitigación se debe al flujo de calor que emana del agua y a menudo también a la condensación del vapor de agua sobre las hojas del cultivo. Utilizando el modelo de manera predictiva, se muestra que canales más anchos o plataformas más estrechas tienen un impacto positivo sobre la temperatura mínima del cultivo alcanzada durante la noche. Aumentar la profundidad del agua mejora también la mitigación de heladas, pero a la inversa, un canal más profundo (con el mismo nivel de agua) tiene un impacto negativo. Aumentar el índice de área foliar (LAI) o la altura del cultivo tiene un efecto positive sobre la mitigación de heladas (el beneficio marginal, sin embargo, es muy pequeño cuando el índice foliar supera el valor 1). Mayor velocidad de viento o mayor humedad relativa incrementa también el efecto de mitigación de heladas.Le système des ados ou waru warus, est une ancienne technique agricole qui était très fréquente dans la région du lac Titicaca à l’époque préhispanique. Elle consiste essentiellement en une série de plateformes de terre surélevées entourées par des canaux. Les plantes se cultivent sur les plateformes et le niveau d’eau dans les canaux est contrôlé par les entrées et sorties. Un bénéfice important et largement reconnu de ce système de culture sur l’altiplano est sa contribution à l’atténuation des gelées nocturnes durant la campagne agricole. Dans le but de quantifier ce phénomène et de décrire les processus physiques responsables de cette attenuation une expérimentation a été conduite dans la région du lac Titicaca en comparant un système d’ados cultivés avec des pommes de terre avec une parcelle témoin dans la “ Pampa ”. Les résultats expérimentaux mettent en évidence, d’une part la valeur élevée de la température de l’eau par rapport à celle de la culture sur les plateformes, d’autre part une température de la culture toujours plus élevée (1-2 degrés) dans les ados que dans la Pampa. On présente également un modèle mécaniste, adapté d’un schéma de transfert bi-couche de type “ Shuttleworth-Wallace ” (une couche représentant la végétation et une couche représentant le substrat d’eau). Le modèle précise le rôle joué la nuit par les canaux dans la dynamique de la chaleur et dans la variation de la température de la culture. Il apparaît que l’effet d’atténuation est dû principalement au flux de chaleur sensible qui émane de l’eau, mais souvent aussi à la condensation de vapeur d’eau sur les feuilles de la culture. En utilisant le modèle de manière prédictive on montre que des canaux plus larges ou des plateformes plus étroites ont un impact positif sur la température minimale de la culture atteinte durant la nuit. Augmenter la profondeur de l’eau améliore également l’effet d’atténuation des gelées, mais à l’inverse, un canal plus profond, avec le même niveau d’eau, a un impact négatif. L’augmentation de la surface foliaire (LAI) ou de la hauteur du couvert a un effet positif sur l’atténuation des gelées. Une vitesse de vent plus forte ou une humidité relative de l’air plus élevée accroît également l’effet d’atténuation.The raised fields system is an old technique of soil and water management, which was very frequent in the Lake Titicaca region before the Spanish conquest. It essentially consists of a series of earth platforms surrounded by water canals. Crops are grown on the platforms and water level in the canals is controled through inlet and outlet ditches. An important and widely recognized benefit of this system of management is its contribution to frost mitigation during the growing season. An experiment has been conducted on a system of raised fields in the Lake Titicaca region with the goal of quantifying the phenomenon and specifying the physical processes responsible for the mitigation effect. A potato crop was grown on the platforms of the raised fields and the same crop was grown on a control plot in the “Pampa”. Experimental results show that during the night: (i) water temperature is much greater than the temperature of the crop on the platforms; (ii) crop temperature is always greater (1-2 degrees) on the platforms than on the control plot in the Pampa. A physical process-based model, adapted from a two-layer transfer scheme of the Shuttleworth-Wallace type (a vegetation layer and a substrate layer of water), is presented to explain the mitigation effect. The model specifies the role played by the canals in the nocturnal heat dynamics and the night-time variation of crop temperature. The mitigation effect is due to heat emanating from the canals and to water condensation on the leaves. When used in a predictive way, the model shows that wider canals and narrower platforms have a positive impact on the minimum crop temperature reached during the night. Increasing water depth also negative impact. Leaf area index (LAI) and crop height, both have a positive impact on frost mitigation. The marginal benefit, however, is very small when LAI is greater than 1. Higher wind velocity or higher air relative humidity also enhances the frost mitigation effect