Balance hídrico y pronóstico para distintas fases del fenómeno El Niño: herramienta para decidir fecha de siembra en maíz

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1 Balance hídrico y pronóstico para distintas fases del fenómeno El Niño: herramienta para decidir fecha de siembra en maíz Por Ing. Agr. Nicolás Vaiman Becario en Agrometeorología vaiman.nicolas@inta.gob.ar Resumen En este trabajo se relacionaron las distintas fases del fenómeno ENSO con los resultados del balance hídrico de Thornthwaite y Mather en diciembre y en febrero para un suelo Vertisol. Para el cálculo se utilizaron datos de precipitación y evapotranspiración potencial del Observatorio de INTA Concepción del Uruguay. Además, se evaluó la utilidad de un pronóstico de las fases del fenómeno El Niño (ENSO). Se observó a través de tablas de contingencia que existe relación entre las fases del ENSO y el balance hídrico y se determinaron probabilidades acumuladas de los resultados del balance hídrico para las distintas fases, observándose diferencias entre las mismas. También se determinó que el pronóstico es eficaz y resulta sencillo para la planificación. Introducción La capacidad para predecir el clima regional y sus consecuencias sobre la producción agropecuaria puede mejorar el sistema de toma de decisiones de asesores y productores agropecuarios, permitiendo atenuar los efectos adversos o aprovechar las condiciones favorables (Hammer et al., 2001). En el caso particular del maíz, el uso eficaz de la información climática puede favorecer la toma de decisiones de manejo y la rentabilidad del cultivo, reduciendo la inestabilidad general de la agricultura (Bert et al., 2006). El agua disponible suele ser el principal factor que limita el rendimiento del cultivo de maíz en condiciones extensivas en la Argentina (Maddonni, 2009) y el rendimiento del cultivo está altamente relacionado con la disponibilidad hídrica en el período crítico centrado en floración (Andrade et al., 1996). Esta disponibilidad hídrica para el cultivo depende del agua disponible a la siembra y las precipitaciones que ocurren durante el ciclo del cultivo. Estas últimas suelen presentar alta variabilidad y pueden estar influenciadas por las variaciones climáticas que produce el fenómeno ENSO (El Niño Southern Oscilation). Este fenómeno tiene dos fases extremas: eventos cálidos (si se considera la superficie ecuatorial del Océano Pacífico) llamados años Niño (relacionado a condiciones húmedas en Entre Ríos) y eventos fríos llamados años Niña (secos); aquellos años que no pertenecen a los extremos son llamados años Neutros (Trenberth, 1997). Los registros climáticos históricos sirven en esta situación para conocer situaciones promedio, rango de variabilidad y cuantificar riesgos en la producción. A su vez, se pueden separar las condiciones climáticas típicas asociadas a cada fase del ENSO para hacer un análisis más específico. En los últimos años en la provincia de Entre Ríos se ha observado que en los años Niña se ha generalizado la recomendación de retrasar la fecha de siembra de maíz (maíz tardío) con la finalidad de encontrar condiciones hídricas más favorables. Si bien existe un trabajo sobre las probabilidades de tener ciertas precipitaciones en los meses correspondientes a la floración de fechas de siembra óptima y tardías (Albarenque et al., 2010), no se han encontrado trabajos que traten sobre el balance hídrico del suelo. En este caso en particular, se analizaron los datos de balance hídrico del suelo en eventos Niño, Niña y Neutro para distintas fechas probables de floración del maíz asociadas a distintas fechas de

2 siembra. A su vez, se determinó si se puede proporcionar un pronóstico anticipado de las fases del ENSO previo fecha de siembra del maíz. Datos y metodología utilizada Para el cálculo del balance hídrico del suelo (BH) se utilizó el método de Thornthwaite y Mather (1955), sugerido por Spescha y Hurtado (2015). Este método utiliza datos mensuales de precipitación y evapotranspiración potencial (calculada según Allen et al., 1998) que fueron tomados del Observatorio de la Estación Experimental Agropecuaria Concepción del Uruguay del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria ( ). Los datos de suelo corresponden a la serie Mugherli (Peluderte argico). Se consideró que el BH es negativo si el resultado es menor a 0 mm, positivo si es mayor a 0 mm y neutral si es 0 mm. Se tomaron los valores del balance hídrico en noviembre y en diciembre como representativos de la condición hídrica de la fecha de siembra temprana y fecha de floración en diciembre (Dic); y por otro lado se tomaron los valores del balance hídrico en enero y en febrero como representativos de la condición hídrica de la fecha de siembra tardía y fecha de floración en febrero (Feb). Para cada fecha (diciembre y febrero) y cada fase del ENSO se calcularon promedio, mínimo y máximo. Las fases del ENSO se determinaron a través del índice ONI (Oceanic Niño Index) y se utilizaron para separar los resultados del balance hídrico en cada año según la fase del ENSO. Para determinar la asociación entre las fases del ENSO y los resultados del balance hídrico se confeccionaron tablas de contingencia para cada fecha (diciembre y febrero). También, para una mejor interpretación, se realizaron gráficos de probabilidades acumuladas para los resultados del balance en cada fase del ENSO y en cada fecha. Por último se estableció el porcentaje de acierto (eficiencia) en el pronóstico de la fase del ENSO considerando el estado del Sistema de Perspectivas (clases cualitativas: Neutro, Niña/Niño En Observación, Niña/Niño Alerta y Niño/Niña) de la Oficina de Meteorología de Australia (BOM, en el período Para esto se consideró la cantidad de veces que una determinada clasificación en agosto se repitió en noviembre, diciembre, enero y febrero de cada año. Luego, se determinó si las probabilidades asociadas al pronóstico (probabilidades condicionales) son significativas estadísticamente Así, se pudo establecer con qué grado de acierto se puede pronosticar la fase del ENSO con anticipación a la siembra del cultivo de maíz. Resultados y Discusión La clasificación de las fases del ENSO según el ONI resultó en 14 años Niña, 16 Niño y 13 Neutros, lo que produce un total de 28 noviembre-diciembre y enero-febrero Niña, 32 noviembrediciembre y enero-febrero Niño, y 26 noviembre-diciembre y enero-febrero Neutros. Para la fecha de siembra temprana (floración en diciembre) se observó que los resultados del balance hídrico están muy relacionados a la fase del ENSO, con valores promedio y máximo mayores en años Niño, intermedios en años Neutros y menores en años Niña (figura 1a). A su vez, el mínimo fue menor en años Niña, intermedio en Neutros y mayores en años Niño. Para la fecha de siembra tardía (floración en febrero) sucede algo similar, excepto por el promedio que es similar en años Niña y Neutros y el máximo que es similar en años Niño y Neutros (figura 1b).

3 Figura 1. Estadísticas del balance hídrico (BH) en diciembre (a) y febrero (b) para las distintas fases del ENSO. Las tablas de contingencia mostraron asociación estadísticamente significativa entre las fases del ENSO y las categorías asignadas al balance hídrico tanto en diciembre como en febrero (tabla 1). Tabla 1. Frecuencias observadas y esperadas del BH en diciembre (a y b) y febrero (c y d). a) Frecuencia Observada b) Frecuencia Esperada Dic Dic BH (mm) Niña Neutro Niño BH (mm) Niña Neutro Niño Negativos Negativos Neutral Neutral Positivos Positivos c) Frecuencia Observada d) Frecuencia Esperada Feb Feb BH (mm) Niña Neutro Niño BH (mm) Niña Neutro Niño Negativos Negativos Neutral Neutral Positivos Positivos Aclaración: en ambas fechas (diciembre y febrero) el X 2 (Ji-cuadrado) crítico fue de 9,49 (α=0,05, GL=4). El X 2 calculado a partir de las frecuencias esperadas y observadas fue de X 2 diciembre=18,05 y X 2 febrero=11,47. Los gráficos de probabilidades (figura 2) mostraron como en diciembre se puede esperar que el balance hídrico sea positivo alrededor de un 70% de los años en los años Niño, 40% de los años en años Neutros y sólo 20% de las veces en años Niña. También se aprecia que en diciembre sólo son negativos los balances hídricos en años Niña. Albarenque et al. (2010) sólo encontraron efectos positivos de las fases del ENSO en las precipitaciones de noviembre en Concepción del Uruguay, con una tendencia similar a la encontrada en este estudio (menores valores de precipitaciones en años Niña). En febrero, en cambio, hay alrededor de un 50% de probabilidad de que los años Niño tengan un balance hídrico positivo y sólo 20% de los años Niña y Neutro resultan en balances positivos. Cabe aclarar que al comparar años Niña en diciembre y febrero, si bien en éste último mes las probabilidades de balances hídricos positivos son similares a diciembre, los valores de exceso son más elevados y los valores de déficits son menos negativos.

4 Figura 2. Probabilidades acumuladas del balance hídrico en diciembre (a) y febrero (b) para las distintas fases del ENSO. En cuanto al pronóstico de las fases del ENSO según el Sistema de Perspectivas de la BOM (tabla 2), se pudo detectar que la coincidencia de la clasificación en agosto con respecto a los meses analizados es moderada a alta (74% de aciertos para noviembre y diciembre, 65% para enero y 68% para febrero). Por otro lado, si se consideran los estados Alerta y En Observación de cada fase en agosto y si el año finalmente se clasificó como Niña o Niño en los meses analizados, la eficiencia aumenta considerablemente (94% para noviembre y diciembre, 81% para enero y 77% para febrero). El análisis estadístico (datos no mostrados) indican que la probabilidad de que la fase del ENSO en los meses del período noviembre a febrero se pueda pronosticar en agosto (considerando estados de Alerta y En Observación ) es estadísticamente significativa (α=0,05). Tabla 2. Clasificación mensual de las fases del ENSO según el Sistema de Perspectivas de la BOM. Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic 1980 ENW ENW ENW ENW ENW N N N N N N N 1981 N N N N N N N N N N N N 1982 N N N N ENW ENA EN EN EN EN EN EN 1983 EN EN LNW LNW LNW LNW LNW LNW LNA LNA LN LN 1984 LN LNW LNW LNW LNW LN LN N N N N N 1985 N N LNA LNA N LN N N N N N N 1986 N N N N N N ENA ENA ENA ENA EN EN 1987 EN EN EN EN EN EN EN EN EN EN EN EN 1988 EN EN LNW LNA LNA LN LN LN LN LN LN LN 1989 LN LN LN ENW ENW N N N N N N N 1990 ENW ENW ENA ENA N N N N N N N N 1991 N N ENW N ENA EN EN EN EN EN EN EN 1992 EN EN EN EN EN EN N N N N N N EN 1993 N N ENA ENA EN EN N N N N N N LNA 1994 N N N N ENW ENA N ENA N EN EN EN NW 1995 EN EN N LNW LNW LNW N LNA LN LN LN LN N 1996 N N ENW ENW ENW ENW N N N N N N LNW 1997 ENW ENW ENW ENW ENA EN EN EN EN EN EN EN ENA 1998 EN EN LNW LNW LNW LNA LNA LN LN LN LN LN LN 1999 LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN LN 2000 LN LN ENW ENW ENW ENW N N N LNA LNA LNA 2001 LN N ENW ENW ENW N ENW N N N N N 2002 N N ENW ENA ENA ENA EN EN EN EN EN EN 2003 EN N N N LNW LNW N N N N N N 2004 N N N N N N ENW ENA ENA ENA ENA ENA 2005 N N N ENW N N N N N N N N 2006 N N N N N N ENW ENA EN EN EN EN 2007 EN N LNW LNW LNA LNA LNA LN LN LN LN LN 2008 LN LN LNA LNA N N N N N N LNA LN 2009 LN LN ENW ENW ENW ENW ENW ENA ENA ENA EN EN 2010 EN EN EN LNW LNA LNA LN LN LN LN LN LN El Niño El Niño alerta El Niño en observación Inactivo La Niña en observación La Niña alerta La Niña Conclusiones Las tablas de contingencia mostraron una clara relación entre las fases del ENSO y el resultado del balance hídrico en diciembre y febrero, lo que permite planificar decisiones de manejo para estos meses. Por esto, se puede aconsejar siembras que ubiquen (o esquiven) el período crítico de definición de rendimiento del maíz en este mes en años Niño (Niña). En febrero, por otro lado, los

5 valores de excesos probables son más altos que para diciembre en todas las fases del ENSO. Por lo tanto, en años Niña (donde son altas las probabilidades de que diciembre no tenga valores positivos de balance hídrico), sería recomendable ubicar el período crítico de definición de rendimiento del maíz febrero, donde el balance hídrico puede tener valores más adecuados para el cultivo. En años Neutros, la situación del balance hídrico es intermedia entre los extremos previamente analizados, pero con más probabilidades de tener excesos en diciembre que en febrero (aunque en este último, los valores de excesos son más elevados). El Sistema de Perspectivas de la BOM analizado puede resultar de gran utilidad a la hora de planificar decisiones de manejo ya que presenta una elevada eficiencia para pronosticar las fases del ENSO con anticipación a la siembra del maíz. Bibliografía Albarenque, S. M.; Caviglia, O. P.; Melchiori, R. J. M Impacto de diferentes escenarios climáticos sobre el rendimiento simulado de maíz en Entre Ríos. IX Congreso Nacional de Maíz. Rosario, Argentina, Andrade, F.; Cirilo, A.; Uhart, S.; Otegui, M Ecofisiología del cutlivo de maíz. Ed. La Barrosa, Balcarce, Buenos Aires. Bert, F. E.; Satorre, E H.; Ruiz Toranzo, F.; Podestá, G. P Climatic information and decisiónmaking in maize crop production systems of the Argentinean Pampas, Agr. Sys., 88: Hammer, G. L.; Hansen, J. W.; Philips, J.; Mjelde, J. W.; Hill, H.; Love, S. J.; Potgieter, A Advances in application of climate prediction in agriculture. Agr. Sys., 70: Maddonni, G Fecha de siembra como estrategia de manejo del agua en maíz. XVII Congreso AAPRESID, Spescha, L.; Hurtado, R Fundamentos de Meteorología y Climatología Capítulo VII: El ciclo del Agua. VII.4: El balance de agua del suelo. En: Murphy, G. M. y Hurtado, R. H. (eds.). Agrometeorología. Editorial Facultad de Agronomía, Buenos Aires. 426 p. Thornthwite, C. W.; Mather, J. R The water balance. Centerton, N. J., Laboratory of Climatology. Publications in Climatology, 8(1): Trenberth, K Short-term climate variations: recent accomplishment sand issues for future progress. Bulletin of the American Meteorological Society, 78: