EL IMPACTO POTENCIAL DEL CAMBIO CLIMÁTICO EN EL RENDIMIENTO DE MAÍZ EN REGIONES AGRÍCOLAS DE COAHUILA

Transcripción

1 EL IMPACTO POTENCIAL DEL CAMBIO CLIMÁTICO EN EL RENDIMIENTO DE MAÍZ EN REGIONES AGRÍCOLAS DE COAHUILA Raúl Rodríguez García 1*, Diana Jasso Cantú 1, Alejandro Zermeño González 1, Fidel M Peña Ramos 1, Oscar Lemus Ramírez 1 1* Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. rrodriguez_uaan@hotmail.com.mx

2 INTRODUCCIÓN En el caso de México, el futuro cambio climático en condiciones de doblamiento en las concentraciones de CO2, muestran un país muy vulnerable, proyecciones en temperatura para fin de siglo sugieren un incremento de 8 o C para el Norte de México y 6 o C en el Centro de México Los cambios en precipitación serán mas inciertos, fluctúan de un ligero incremento (+5%) en todas las estaciones a una mayor reducción (tan bajo como 40%) (Osbahr, H., & Roger F, 2006 ).

3 INTRODUCCIÓN El futuro cambio climático tendrá significante impacto en la agricultura, especialmente los efectos combinados de elevadas temperaturas, que puede conducir a incremento de la evapotranspiración, aumento en la probabilidad de sequías, y reducción de disponibilidad de agua para los cultivos (Conde, Ferrer, Gay, & Araujo, 2004).

4 INTRODUCCIÓN El futuro cambio climático tendrá significante impacto en la agricultura, especialmente los efectos combinados de elevadas temperaturas, que puede conducir a incremento de la evapotranspiración, aumento en la probabilidad de sequías, y reducción de disponibilidad de agua para los cultivos (Conde, Ferrer, Gay, & Araujo, 2004).

5 INTRODUCCIÓN La sequía es un estrés multidimensional afectando las plantas a varios niveles de su organización. El déficit hídrico en la planta resulta en aumento en la síntesis de ABA, reducción del potencial hídrico en los tejidos, cierre estomático, reducción en la tasa de transpiración y de fotosíntesis, reducción en la síntesis de carbohidratos y proteínas, se detiene la división celular, Procesos que en su integración reflejan la reducción en rendimiento del cultivo (,Yardanov, Velikova, & Tsunev, 2000; Barnabás, Jäger, & Fehér, 2007).

6 OBJETIVO Evaluar el posible futuro cambio en la producción de maíz en las regiones agrícolas de Coahuila, derivado de futuros cambios en la temperatura y concentración de CO 2 efecto fertilización CO 2. Así mismo evaluar el adelanto de fecha de siembra como una estrategia de adaptación, para prepararse para el cambio.

7 Norte DESARROLLO GENERAL Fig. 1.- Las regiones agrícolas de Coahuila se encuentran ubicadas en las zonas semiáridas. Región Sureste: clima templado, semi seco, lluvia anual 360 mm. Región Laguna: clima semicálido, árido, extremoso, lluvias escasas, precipitación media anual 230 mm. Región Centro: clima semicálido, árido, extremoso, lluvias escasas, precipitación media anual 230 mm. Región Norte: clima semicálido, semi seco, extremoso, régimen de lluvias intermedio, precipitación anual 530 mm.

8 DESARROLLO GENERAL Los escenarios futuristas del clima son generados a partir de Modelos de Circulación General (MCG) los cuales ofrecen estimados mensuales de la temperatura y las precipitaciones futuras. El incremento o decremento de temperatura en cada mes para un escenario de emisiones medio moderado (A1B) para los años 2030 y 2050 se obtuvieron de la página del Grupo de Cambio Climático del Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM, se escogieron 3 modelos de circulación general: GFDL 2.0, el UK- HADGEM1 y el MPI ECHAM5,

9 MATERIALES Y MÉTODOS Fig. 2.-

10 Incremento de temperatura (oc) DESARROLLO GENERAL GFL30 GFL50 HAD30 HAD50 MPI30 S URESTE MP I50 GFL30 GFL50 HAD30 HAD50 MPI30 LAGUNA MPI50 GFL30 GFL50 HAD30 HAD50 MPI30 CENTRO MP I50 GFL30 GFL50 HAD30 HAD50 MPI30 NORTE MPI50 Fuente: (Gay-García et al., 2008) Figura 3. Valores medios diarios de incremento de temperatura ( o C) durante el ciclo del cultivo de maíz, debido a diferentes escenarios

11 Porciento medio de precipitación DESARROLLO GENERAL 10 F GF2-30 GF2-50 HAD1-30 HAD1-50 MPI5-30 SURESTE MPI5-50 GF2-30 GF2-50 HAD1-30 HAD1-50 MPI5-30 LAGUNA MPI5-50 GF2-30 GF2-50 HAD1-30 HAD1-50 MPI5-30 CENTRO MPI5-50 GF2-30 GF2-50 HAD1-30 HAD1-50 MPI5-30 NORTE MPI5-50 Fuente: (Gay-García et al., 2008) Figura 4.- Valor porcentual medio de incremento (+) o decremento (-) de precipitación en el ciclo de cultivo de maíz debido a escenarios climáticos

12 DESARROLLO GENERAL Simulación del rendimiento: se utilizó el sistema computacional DSSAT versión (Decision Support Systems for Agrotechnology Transfer) Modelo CERES maíz. Fuente: J.W. Jones et al. (2003) Europ. J. Agronomy, 18:

13 DESARROLLO GENERAL Datos para alimentar al modelo en las cuatro Regiones Clima: Valores diarios de precipitación, temperatura máxima y mínima, humedad relativa, velocidad del viento y radiación para una serie historica de 28 años de Fuente: Departamento de Agrometeorología UAAAN; CONAGUA; Pagina de la NASA. Suelos: Textura, constantes de humedad, densidad aparente, profundidad de suelo.

14 DESARROLLO GENERAL Manejo del Cultivo Sureste Laguna Centro Norte Densidad de población 70,000 70,000 70,000 70,000 (pl/ha) Fecha de siembra actual 01/05 01/04 01/04 01/04 (día/mes) Fecha de siembra adelant. 01/04 01/03 01/03 01/03 (día/mes) Fertilización nitrógeno (k/ha Fertilización fosforo (k/ha) Crriterio de riego (AHD %) 50% 50% 50% 50% Tabla 1. Manejo del cultivo en las cuatro regiones (condición optima de manejo de agua)

15 DESARROLLO GENERAL Coeficientes genéticos S L, C y N Grados día de emergencia a fin de fase juvenil (P1) Sensibilidad al fotoperiodo (P2) Grados día para duración de llenado de grano (P5) Numero potencial de granos (G2) Grados día para la aparición de hojas Tabla 2. Coeficientes genéticos de los materiales utilizados en la simulación en las cuatro regiones

16 Simulación: DESARROLLO GENERAL Concentración de CO 2 : 330ppm (actual); 430 ppm (2030); 530 ppm (2050). El rendimiento base o actual, sin considerar cambio climático se simuló en cada región para cada uno de los 28 años y se obtuvo el valor medio. El rendimiento considerando los escenarios de cambio climático con y sin incremento de CO 2, se simuló para cada uno de los 28 años en cada región y se obtuvo el valor medio. El rendimiento considerando los escenarios de cambio climático con y sin incremento de CO 2, fecha adelantada se simuló para cada uno de los 28 años en cada región y se obtuvo el valor medio. Se calculó el porcentaje de cambio (incremento o decremento) de rendimiento de los escenarios con respecto al valor actual o línea base (PREsc) Se calculó la mitigación (Mitg) debido al incremento de CO2, y al cambio de fecha. Significa el porcentaje de rendimiento debido al efecto fertilización de CO 2 o al cambio de fecha de siembra, que compensa los efectos nocivos del cambio climático (+ hubo compensación; - no hubo)

17 Rendimiento de maíz (K/ha) RESULTADOS Sureste Laguna Regiones Centro Norte Figura 5. Rendimientos de la línea base o actual en las cuatro regiones.

18 RESULTADOS Sureste Laguna Centro Norte Escenarios Sin CO 2 Con CO 2 Sin CO 2 Con CO 2 Sin CO 2 Con CO 2 SinCO 2 Con CO 2 PREsc PREsc PREsc PREsc PREsc PREsc PREsc PREsc GF GF HAD HAD MPI MPI Mitig 1 Mitig 1 Mitig 1 Mitig 1 GF GF HAD HAD MPI MPI Tabla 3. Porciento de cambio de rendimiento de maíz en los diferentes escenarios comparados con el rendimiento actual, sin y con CO 2, y mitigación en porciento del efecto de fertilización de CO 2 en los diferentes escenarios (% de cambio con CO 2 - % de cambio sin CO 2 ).

19 RESULTADOS Los factores más significantes para la reducción de rendimiento en cereales debido al estrés térmico o por calor, es la reducción de las fases de desarrollo, reducción de la intercepción de luz asociado al acortamiento del ciclo del cultivo y alteración de la transpiración, fotosíntesis y respiración, procesos asociados con la asimilación de carbón. En estudios en ambiente controlado el incremento de la concentración de CO 2 mejoró la tasa de asimilación neta de CO 2 y el rendimiento fue incrementado en cultivos C3 del 17 al 29% y en cultivos C4 fue menor del 6 al 10% (Kimball, 1983; Allen et al., 1987). La respuesta eficaz al incremento de CO 2 en cultivos, tiende a mejorar en condiciones de limitación de agua o estrés hídrico, comparada con condición de riego óptimo y comportamiento opuesto es para limitación en nitrógeno, cultivos bien fertilizados responden positivamente al CO2 que los menos fertilizados (Tubiello, Donatelli, Rosenzweig, & Stockle, 2000).

20 RESULTADOS Escenarios Sureste Laguna Centro Norte CT ETc CT ETc CT ETc CT ETc L.B GF GF HAD HAD MPI MPI Tabla 4. Ciclo de cultivo en días (CT) y evapotranspiración total del cultivo en mm (ETc) para las cuatro regiones, escenarios sin incremento de CO 2, fecha de siembra actual.

21 RESULTADOS Sureste Laguna Centro Norte Escenarios Sin CO 2 Con Sin CO 2 Con Sin CO 2 Con SinCO 2 Con CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 PREsc PREsc PREsc PREsc PREsc PREsc PREsc PREsc GF GF HAD HAD MPI MPI Mitig 2 Mitig 3 Mitig 2 Mitig 3 Mitig 2 Mitig 3 Mitig 2 Mitig 3 GF GF HAD HAD MPI MPI Tabla 5. Porciento de cambio de rendimiento de maíz comparado con el rendimiento actual (PResc) en los diferentes escenarios al adelantar la fecha de siembra un mes, Sin y Con CO 2, y mitigación (Mitig) en porciento del efecto de cambio de fecha (Mitig 2) y de fertilización de CO 2 (Mitig 3).

22 CONCLUSIÓN Los resultados de la simulación del rendimiento bajo los escenarios de aumento de temperatura en 2030 y 2050 sin considerar incremento de CO 2 en la atmosfera, muestran que el cultivo de maíz de riego será impactado negativamente en el rendimiento en las cuatro regiones del estado, mas acentuado en 2050 que en 2030, y mas afectado en las regiones Centro y Laguna, y menos afectado en la Norte. La reducción en rendimiento es atribuido principalmente al estrés térmico que afecta diferentes procesos fisiológicos y a la reducción del ciclo vegetativo.. Los resultados de la simulación que consideran el factor fertilización de CO 2 muestran que este mitigará los efectos adversos del incremento de la temperatura..

23 CONCLUSIÓN Al adelantar la fecha de siembra un mes, en las regiones Laguna, Centro y Norte, los rendimientos en los escenarios son cercanos al actual, lo cual indica que esta estrategia evita los efectos adversos para el cultivo de las altas temperaturas de verano, esta estrategia no es adecuada para la región Sureste. En este estudio se realizó la evaluación en dos fechas de siembra por lo cual es necesario ampliar una gama de fechas para determinar los periodos mas adecuados para implementar la estrategia de cambio de fecha bajo condiciones de cambio climático, evaluar diferentes materiales genéticos que tengan diversos ciclos de desarrollo y diferente umbral de rendimiento. Realizar estudios en campo sobre la respuesta de variedades de maíz de alto rendimiento en condiciones de estrés térmico para determinar mecanismos que les permitan evitar el daño de las altas temperaturas

24 Gracias