APLICACIONES DE LA RED DE ESTACIONES AGROCLIMATOLÓGICAS AUTOMATIZADAS DEL ESTADO DE OAXACA

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1 APLICACIONES DE LA RED DE ESTACIONES AGROCLIMATOLÓGICAS AUTOMATIZADAS DEL ESTADO DE OAXACA ERNESTO BRAVO MOSQUEDA, MIGUEL ÁNGEL CANO GARCÍA, PORFIRIO LÓPEZ LÓPEZ, VERÓNICA MARILES FLORES, LUIS HUMBERTO MACIEL PÉREZ, MIGUEL ÁNGEL GONZÁLEZ GONZÁLEZ Y LUIS ANTONIO GONZÁLEZ JASSO Centro de Investigación Regional Pacífico Sur Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca Santo Domingo Barrio Bajo, Villa de Etla, Oax., México Folleto Técnico Núm. 42 Mayo 2014, ISBN:

2 Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación Lic. Enrique Martínez y Martínez Secretario Lic. Jesús Alberto Aguilar Padilla Subsecretario de Agricultura Prof. Arturo Osornio Sánchez Subsecretario de Desarrollo Rural Lic. Ricardo Aguilar Castillo Subsecretario de Alimentación y Competitividad Lic. Marcos Augusto Bucio Mújica Oficial Mayor Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Dr. Pedro Brajcich Gallegos Director General Dr. Jesús Manuel Arreola Tostado Encargado de la coordinación de Investigación, Innovación y Vinculación M. Sc. Arturo Cruz Vázquez Coordinador de Planeación y Desarrollo Lic. Luis Carlos Gutiérrez Jaime Coordinador de Administración y Sistemas Centro de Investigación Regional Pacífico Sur Dr. René Camacho Castro Director Regional Dr. Juan Francisco Castellanos Bolaños Director de Investigación Dr. Miguel Ángel Cano García Director de Planeación y Desarrollo M. A. Jaime A. Hernández Pimentel Director de Administración MC. Porfirio Simón López López Jefe del Campo Experimental de Valles Centrales de Oaxaca

3 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas Automatizadas del Estado de Oaxaca Ernesto BRAVO MOSQUEDA 1 Miguel Ángel CANO GARCÍA 2 Porfirio LÓPEZ LÓPEZ 1 Verónica MARILES FLORES 3 Luis Humberto MACIEL PÉREZ 4 Miguel Á. GONZÁLEZ GONZÁLEZ 4 Luis Antonio GONZÁLEZ JASSO 4 1. Investigador en el INIFAP-CE Valles Centrales de Oaxaca 2. Director de Planeación del CIRPAS 3. Becario 4. Investigador en el INIFAP- C.E. Pabellón, Ags. Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Centro de Investigación Regional Pacífico Sur Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca Fotografía de la portada: Estación Agroclimatológica automatizada de Arroyo de en Medio, Vicente Camalote, Acatlán, Oax.

4 Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Av. Progreso No. 5, Barrio de Santa Catarina Delegación Coyoacán, México D. F. C.P Teléfono (55) Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca Melchor Ocampo No.7 Santo Domingo Barrio Bajo, Etla, Oaxaca, México C.P Teléfono (951) Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca ISBN: Primera Edición 2014 Impreso en México No está permitida la reproducción total o parcial de esta publicación, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de la Institución. La cita correcta de esta obra es: Bravo-Mosqueda, E., M. A. Cano-García, P. López-López, V. Mariles-Flores, L. H. Maciel-Pérez, M. A. González-González y L. A. González Jasso Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas Automatizadas del Estado de Oaxaca. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Centro de Investigación Regional Pacífico Sur. Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca. Santo Domingo Barrio Bajo, Etla Oaxaca, México. Folleto Técnico Núm p.

5 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN 1 2. METEOROLOGÍA Y CLIMATOLOGÍA 4 3. VARIABLES REGISTRADAS EN LA RED DE ESTACIONES AGROCLIMATOLÓGICAS AUTOMATIZADAS DE OAXACA Temperatura ambiente Precipitación Viento Humedad Relativa Horas Luz/Día Radiación Solar APLICACIONES DE LA INFORMACIÓN Pronóstico Climático Unidades Calor Horas Frio Evapotranspiración potencial (ETo) Balance de humedad Alerta temprana de riego Insolación Alerta Fitosanitaria para mosca pinta y gusano barrenador CONSIDERACIONES FINALES BIBLIOGRAFÍA 50 i

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7 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. APLICACIONES DE LA RED DE ESTACIONES AGROCLIMATOLÓGICAS AUTOMATIZADAS DEL ESTADO DE OAXACA 1. INTRODUCCIÓN El clima es uno de los componentes ambientales más determinantes en la adaptación, distribución y productividad de los seres vivos, es por esto que la información del estado del tiempo es parte fundamental para la toma de decisiones en la agricultura moderna, que requiere información meteorológica actualizada para sus procesos de producción (Cabral et al., 2012). La agricultura es una actividad estrechamente relacionada con el clima. La cantidad de agua de lluvia, la humedad almacenada en el suelo, la ocurrencia de heladas, o la presencia de granizo, constituyen algunos de los componentes del clima que año con año repercuten en la producción de cosechas (Cabral et al., 2012). Grajeda (2012) señala que uno de los problemas más comunes en la toma de decisiones en los diversos ámbitos de la agricultura mexicana, es la escasa información climática con que se cuenta para la elaboración de un plan de trabajo, lo cual es de alto costo y negativo para la economía del sector agropecuario, por lo que se han generado proyectos que buscan generar información agrometeorológica pertinente, ya que casi todas las 1

8 Folleto Técnico Núm. 42. actividades en este sector dependen del tiempo atmosférico y del clima (Villalpando y Ruiz, 1993). La necesidad de contar con una base de datos meteorológicos confiable ha propiciado que las entidades federativas implementen sus propias redes agrometeorológicas, de manera que se pueda generar información climatológica pertinente que responda a las necesidades locales, tal es el caso de la Red Agroclimática de Oaxaca, que cuenta con 50 estaciones meteorológicas automatizadas, ubicadas en las principales zonas agrícolas del estado; red que desde el año 2007 se ha venido fortaleciendo, gracias al esfuerzo conjunto del INIFAP, SAGARPA y de la Fundación Produce Oaxaca A. C. De las 50 estaciones que actualmente tiene la red en Oaxaca, 47 (cinco cañeras y 42 SAGARPA-INIFAP-FPO A. C.) están funcionando; y tres requieren ser reubicadas en las principales zonas agrícolas del estado, según se muestra en la Figura 1. Cada estación cuenta con sensores para medir la temperatura del aire, humedad relativa, precipitación, dirección y velocidad del viento y en 16 de ellas no se cuenta con sensores de humedad de la hoja y radiación solar. El registro de variables climáticas en esta red se realiza cada 15 minutos y los datos son enviados al Laboratorio Nacional de Modelaje y sensores remotos del INIFAP, con sede en el C.E. Pabellón, Ags., donde son procesados y puestos en la web a disposición de los usuarios en la dirección 2

9 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. Figura 1. Ubicación de las estaciones agroclimatológicas que conforman la red de estaciones automatizadas del estado de Oaxaca La Red de Estaciones agroclimáticas automatizadas del estado de Oaxaca, es una herramienta de apoyo en la toma de decisiones de las dependencias estatales y federales, involucradas en el desarrollo agropecuario del Estado, así como para los agricultores, ganaderos y sociedad interesada en este tipo de información. Tomando en cuenta los datos de los elementos climatológicos se pueden ofrecer recomendaciones técnicas, orientadas a disminuir el impacto de las condiciones adversas del tiempo sobre los cultivos. 3

10 Folleto Técnico Núm METEOROLOGÍA Y CLIMATOLOGÍA La meteorología es la ciencia que se ocupa de los fenómenos que ocurren a corto plazo en las capas bajas de la atmósfera, o sea, donde se desarrolla la vida de plantas y animales; y estudia los cambios atmosféricos que se producen a cada momento, utilizando parámetros como la temperatura del aire, la humedad, la presión atmosférica, el viento o las precipitaciones. El objetivo de la meteorología es predecir las condiciones de tiempo en 24 o 48 horas y, en menor medida, elaborar un pronóstico del tiempo a mediano plazo o estacional (Rodríguez et al., 2004). La climatología es la ciencia que estudia el clima y sus variaciones a lo largo del tiempo. Aunque utiliza los mismos parámetros que la meteorología, su objetivo es distinto, ya que no pretende hacer previsiones inmediatas, sino estudiar las características climáticas a largo plazo (Ayllón, 1996). El clima es el conjunto de fenómenos meteorológicos que caracterizan las condiciones habituales o más probables de un punto determinado de la superficie terrestre. Es, por tanto, una serie de valores estadísticos. Por ejemplo, aunque en un desierto se pueda producir, eventualmente, una tormenta con precipitación abundante, su clima sigue siendo desértico, ya que la probabilidad de que esto ocurra nuevamente es muy baja. 4

11 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. Es entonces, incorrecto hablar de climatología o de las condiciones climatológicas al hacer referencia al tiempo atmosférico en un momento determinado. Una característica esencial del tiempo y del clima, es que están en continuo cambio. Las escalas temporales en las que se produce el cambio son muy distintas, ya que el tiempo puede cambiar en cosa de minutos o días y el clima lo hace en una escala de decenas a miles de años (Zúñiga y Crespo, 2010). La meteorología tiene diversas aplicaciones prácticas, además de las evidentes. Por ejemplo, la meteorología aeronáutica se especializa en todo lo que afecta al tráfico aéreo; la meteorología agrícola pretende predecir las condiciones adecuadas para las distintas labores agrícolas; la meteorología médica estudia la influencia de los factores atmosféricos sobre la salud humana (AstroMía/SF). 3. VARIABLES REGISTRADAS EN LA RED DE ESTACIONES AGROCLIMATOLÓGICAS AUTO- MATIZADAS DE OAXACA La estación agroclimatológica automatizada genera datos certeros, eficaces y al instante, de las condiciones climáticas de la zona donde se ubica y permite disponer de información desde cualquier lugar y en cualquier momento, lo que representa una ventaja estratégica al momento de tomar decisiones (Infoclima, 2013). 5

12 Folleto Técnico Núm. 42. Entre las variables climáticas que se registran de manera directa o indirecta por este tipo de estaciones, están: 3.1. Temperatura ambiente. Los valores de temperatura y sus variaciones representan la acumulación de energía en las plantas e insectos. Mediante la suma de los grados/día (GDU) es posible determinar cuánto tiempo deben reunir para cumplir la planta o insecto cada etapa de sus ciclos. Año con año esta acumulación se alcanzará en distintas fechas, dependiendo justamente del clima, y el cálculo de los grados/día permitirá predecir la fecha de ocurrencia de la floración, maduración, etc., y su posible rendimiento, así como la aparición de una plaga o el momento oportuno para aplicar alguna medida de control. También las temperaturas máximas tendrán que ver con el stress térmico y las mínimas con la acumulación de horas frío, tan importantes en los cereales de invierno y frutales caducifolios. En regiones de clima templado, la temperatura de 0 C (o un poco más en el caso de especies susceptibles) se usa como referencia para estimar periodos libres de heladas durante la etapa de crecimiento. Asimismo, permite evaluar la marcha de la temperatura mínima; registrando la duración e intensidad de la helada ocurrida, indicando el momento exacto de comenzar con el control de la misma o prever sus daños. 6

13 3.2. Precipitación. Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. La medición del volumen, intensidad y duración de las precipitaciones permite estimar la recarga de agua en el perfil del suelo, prever inundaciones y pronosticar presencia de enfermedades por humedad en el ambiente, entre otras tantas utilidades. Se usa para estudiar el efecto en la producción de cultivos, predecir posibles problemas de plagas y enfermedades y daños físicos en éstos, puede utilizarse para calcular balances hídricos, índices de sequía y fechas de siembra, entre otros. Con los informes provistos por la estación meteorológica el productor podrá observar las intensidades de las lluvias y calcular la capacidad de almacenamiento del suelo, evaluando si ha sido una precipitación benéfica o no para su establecimiento, o para la realización de alguna labor Viento. Monitoreando su velocidad, dirección y ráfagas se puede determinar dispersión de plagas, hacer eficientes las fumigaciones aéreas o terrestres, instalar cortinas rompevientos de manera más adecuada para disminuir daños en flores o frutos, aprovechamientos eólicos, etc. La estación meteorológica informa sobre las condiciones del viento en todo momento y brinda datos precisos sobre su sentido e intensidad, así como también ráfagas pico. 7

14 Folleto Técnico Núm Humedad Relativa. El monitoreo de la humedad junto a la temperatura permite determinar si existen condiciones para la aparición de plagas que afectan animales o plantas. Esta variable es importante, además para pronosticar heladas junto, con la temperatura; también es una variable climática clave para el pronóstico de enfermedades de cultivos, y se utiliza en combinación con otras variables para estimar la evapotranspiración Horas Luz/Día. Este parámetro permite conocer si el cultivo ha recibido las horas luz correspondientes para llegar a una etapa determinada, sabiendo la energía acumulada y por consiguiente, su posible rendimiento Radiación Solar. A través de esta variable se pueden conocer los niveles de energía absorbidos por el cultivo y por ende determinar en forma aproximada sus rendimientos. Por otra parte, junto a la temperatura, humedad y velocidad de viento permite conocer los valores de Evapotranspiración, con la importancia para el riego que esto implica. La luz solar tiene gran importancia en la producción y reproducción de los cultivos, por ello agricultores, agrónomos, técnicos y asesores agrícolas, deben considerar en sus técnicas la posición solar como uno de 8

15 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. los elementos principales en el trazo de plantaciones. Aunque parece un aspecto secundario, la relación entre posición del sol, trazo de surcos y distancia entre plantaciones determina el grado de desarrollo de los cultivos, ya que una mala distribución produce sombras que pudieran obstruir una adecuada luminosidad; cuando existe suficiente humedad y una temperatura favorable para el desarrollo de las plantas, muchas veces el factor limitante para que este se dé, puede no ser un nutriente sino la luminosidad solar, de ahí que se señale que la importancia de este factor para las plantas, reside en la luz absorbida; lo cual se traduce en energía necesaria para el desarrollo del proceso fotosintético. La radiación del sol que llega a la tierra varía según la época del año por dos razones: la duración del día (fotoperiodo) y la altura del sol (Castillo y Castellvi, 1996). 4. APLICACIONES DE LA INFORMACIÓN El tiempo, el clima y el agua influyen en muchos sectores socioeconómicos, como la agricultura, la pesca, la energía, el transporte, la salud, los seguros, el deporte o el turismo. La información del tiempo y clima se puede utilizar en la prevención de desastres, pues aproximadamente el 90 % de los desastres naturales se deben a causas meteorológicas, climáticas o hidrológicas. Las pérdidas humanas y 9

16 Folleto Técnico Núm. 42. materiales provocadas por los desastres naturales, son un gran obstáculo para el desarrollo sostenible y la seguridad en el mundo, de ahí la necesidad de los servicios de predicción y alerta temprana a fin de proteger las vidas humanas y los bienes de los peligros naturales, tales como los ciclones tropicales, las tormentas, las inundaciones, las sequías, las olas de calor y de frío (OMM, 2009). Para la subsistencia del sector agrícola que se enfrenta a crecientes riesgos climáticos, es fundamental la información oportuna y precisa sobre el tiempo, el clima y el agua. Las observaciones, las predicciones y los análisis de la información meteorológica permiten a las comunidades agrícolas aumentar la producción pecuaria y el rendimiento de cultivos, planificar las temporadas de siembra y cosecha, y reducir las plagas y enfermedades (OMM, 2009). De acuerdo con Medina et al. (2008) y Torres et al. (2010), es posible señalar que la información del clima es parte fundamental para la toma de decisiones en la agricultura, donde se le pueden dar las siguientes aplicaciones: Cálculo de necesidades de riego. Pronóstico de aparición y monitoreo del desarrollo de plagas y enfermedades. Monitoreo de acumulación de unidades de calor y horas frío. Medición del número e intensidad de heladas. Diseño de protocolos de manejo climático de 10

17 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. invernaderos. Pronósticos de cosechas. Estimación de fecha de cosecha. Cálculo de índices de humedad y sequía en cultivos de temporal. Determinación de índices de confort climático para ganado. Determinación de la fecha en que existe humedad adecuada en el suelo para el inicio de siembra. Análisis del período apropiado para reforestación en una región determinada. Evaluación de fechas apropiadas para realizar la fertilización en campo. Determinación de días adecuados y no adecuados para realizar escardas o cualquier labor al suelo. Planeación de podas en árboles frutales caducifolios. Información de apoyo para programas como el de Atención a Contingencias Climatológicas, de la SAGARPA Pronóstico Climático La predicción del tiempo es una cuestión de mucha relevancia en nuestros días. De ella dependen decisiones cotidianas, como elegir la ropa del día o salir con el paraguas. Pero la predicción meteorológica también es la base para la preparación de situaciones de alerta por 11

18 Folleto Técnico Núm. 42. parte de los servicios de protección civil o la celebración de espectáculos multitudinarios al aire libre. La predicción meteorológica consiste en la determinación anticipada de los valores correspondientes a variables meteorológicas como la temperatura, la presión, la humedad, la nubosidad, la precipitación, etc., que afectarán a una determinada región. La predicción meteorológica puede realizarse mediante técnicas estadísticas, pero la forma más habitual, y la que normalmente ofrece mejores resultados, está basada en la resolución de ecuaciones matemáticas correspondientes a las leyes físicas que describen el comportamiento de la atmósfera. Para ello se parte del conocimiento del estado inicial de la atmósfera mediante los datos generados no solo por la red nacional de estaciones o la red de estaciones de Oaxaca, sino de observaciones de miles de estaciones meteorológicas ubicadas sobre tierra firme, el mar y a distintas alturas de la atmósfera, tanto en posiciones fijas, como a lo largo de las rutas trazadas por barcos y aviones, aprovechando que todos ellos disponen de instrumentos meteorológicos a bordo. Una vez resueltas estas ecuaciones, con las condiciones iniciales dadas, se obtiene una descripción del estado futuro de la atmósfera y, de este modo, se puede llegar a saber qué tiempo va a hacer después de unas horas o días, es decir, puede elaborarse una predicción meteorológica (Rodríguez et al., 2004). 12

19 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. De lo anterior se deriva el pronóstico diario que se presenta en la página de clima del INIFAP, en la que se presenta el pronóstico de lluvia y temperatura (máxima y mínima) a cinco días, el cual se actualiza cada seis horas y puede observarse a nivel nacional o estatal, según la opción seleccionada (Figuras 2 y 3), en las que se muestran los estados o regiones donde existe la probabilidad de ocurrencia de lluvias, así como la estimación del volumen de precipitación. Figura 2. Pronóstico de precipitación en la República Mexicana para un día en particular. 13

20 Folleto Técnico Núm. 42. Figura 3. Pronóstico de precipitación en el estado de Oaxaca para un día en particular. En el mismo sitio de internet se tiene acceso al pronóstico estacional de precipitación y temperatura para el país (Figuras 3 y 4), el cual se recomienda consultar mensualmente por las actualizaciones del mismo, debidas a algún cambio en las condiciones océano-atmosfera, que implican una modificación en los pronósticos mensuales. El pronóstico de lluvias generalmente se emite de abril a enero; mientras que el de ocurrencia de heladas va de octubre a abril. 14

21 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. Figura 5. Pronóstico estacional de lluvias para el mes de noviembre de 2013 en la República Mexicana. Figura 4. Pronóstico estacional de heladas para el mes de noviembre de 2013 en la República Mexicana. 15

22 Folleto Técnico Núm. 42. Las predicciones climáticas estacionales se utilizan cada vez más en la prevención de desastres y en los sectores de la salud, la agricultura, la silvicultura, la pesca, el turismo, el transporte y la energía. Una ayuda importante para la predicción a corto plazo son las imágenes de satélite (Figura 5) de la zona del planeta donde nos encontramos, ya que pueden identificarse las masas de nubes, qué ha ocurrido con ellas, a qué regiones afectan, desde dónde llegan, o si tienden a desaparecer o disiparse; este tipo de imagen se puede apreciar en el sitio clima del INIFAP y se actualiza cada seis horas. Figura 5. Imagen satelital sobre las condiciones de nubosidad en la República Mexicana. 16

23 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca Unidades Calor La temperatura se ha considerado como la esencia del clima. Es tal vez el elemento climático que más ha sido estudiado y que mejor se conoce en relación con el desarrollo de las plantas. En algunas especies, las bajas temperaturas estimulan la floración, mientras que en otras requieren temperaturas relativamente altas antes de la floración (Ortiz, 1987). En la actualidad se dispone de suficiente información sobre los factores climáticos, edáficos y biológicos involucrados en la duración del ciclo biológico y producción de los cultivos; sin embargo, es bastante frecuente encontrar que para referirse a un momento determinado de su ciclo biológico, esto se haga en términos de una escala de tiempo en días después de la siembra(dds), relacionándola con las observaciones prácticas que se llevan a cabo en ellos, sin considerar el efecto de tales factores sobre la morfología de las plantas; sin embargo, el número de días entre eventos puede constituir una mala herramienta porque las tasas de crecimiento varían con las temperaturas. La medición de eventos puede ser mejorada si se expresan las unidades de desarrollo en términos de tiempo fisiológico en lugar de tiempo cronológico, por ejemplo, en términos de acumulación de temperatura. Así surge el término de grados-día (GD) o unidades calor (UC), definido para un período específico, como los grados acumulados sobre una temperatura umbral durante dicho período (Pérez y Puche, 2003). 17

24 Folleto Técnico Núm. 42. López (1992), señaló que uno de los puntos fundamentales en la implementación de un Programa de Manejo de Plagas, es sin duda alguna el establecimiento de métodos de pronóstico que permitan determinar las etapas críticas para la aplicación de medidas de control. En Entomología, para simular el desarrollo de un cultivo y el comportamiento de sus plagas, se utiliza un sistema que toma en cuenta la acumulación de calor (Unidades Calor) con el paso del tiempo, ya que a diferencia de otros organismos que pueden regular su temperatura, las plantas e insectos no, por lo que su velocidad de desarrollo depende de éstas; a dicho sistema se le denomina Calendario fisiológico, el cual supone que la tasa o velocidad de desarrollo es proporcional a la temperatura, en otras palabras, existe una relación lineal entre ambas (Nava y Cano, 1998). La ventaja de utilizar las unidades calor, reside en que el tiempo fisiológico requerido por una planta o insecto para completar sus etapas biológicas es un valor constante a temperatura fluctuante. Esto no sucede con otros tipos de calendarios (gregoriano y juliano), ya que la temperatura varía año con año y los eventos fisiológicos ocurren en diferentes fechas (López, 1992; Grageda et al., 2002). Para usar correctamente los modelos de días grado, se necesita establecer un punto a partir del cual se debe iniciar la acumulación de los días grado. A este punto se le conoce como biofix o punto biológico. La estimación de la acumulación de unidades calor desde un punto de partida 18

25 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. puede ayudar a predecir en cuanto tiempo una etapa de desarrollo será alcanzada. Los puntos de inicio se basan en procesos biológicos tales como: fechas de siembra o plantación, brotación de yemas, inicio de floración, primer captura de un insecto en particular en la trampa, o primera aparición de una colonia de alguna plaga, etc. (Naná, 2004). El conocimiento de los grados días provee una valiosa herramienta para el manejo de plagas tanto para predecir infestaciones, programar medidas de manejo o realizar monitoreo (Zalom et al., 1983). Cada especie vegetal o insectil tiene ciertas temperaturas críticas (algunas veces llamadas temperaturas cardinales) que definen los requerimientos de calor necesarios para su crecimiento y desarrollo. Estas temperaturas cardinales generalmente incluyen la mínima (la temperatura más baja a la cual la planta crece), la óptima (la temperatura a la cual el crecimiento y desarrollo son más rápidos) y la máxima (la temperatura más alta a la cual la planta crece) (Ortiz, 1987). Como se ha explicado anteriormente, el desarrollo de los insectos y las plantas está influenciado por la temperatura del medio ambiente. La duración del ciclo biológico puede durar más o menos días dependiendo de la temperatura, es por eso que la duración del ciclo biológico de los insectos y las plantas se debe medir en días grado y no en días. 19

26 Folleto Técnico Núm. 42. Un ejemplo de cómo utilizar las unidades calor para la predicción de un evento fenológico y áreas de riesgo, considerando la información que generan las estaciones agroclimáticas en Oaxaca, se refiere al cultivo de mango y su relación con la presencia de mosca de la fruta. El rango térmico de este cultivo se encuentra entre 10 y 25 ºC, con un óptimo promedio entre 15 y 29 ºC. Es tolerante a las heladas y para la iniciación floral necesita temperaturas inferiores a ºC (Ruiz et al., 1999). En México, solo cuatro especies del complejo Anastrepha se consideran de importancia económica. A.ludens (Loew) se le encuentra asociada principalmente a naranja, mandarina y toronja; mientras que A.obliqua (Macquart) es más común en mango y frutos del género Spondia; a A.striata (Schiner) se le considera que únicamente afecta a guayaba y A. serpentina (Wiedemann) daña a una gran variedad de zapotes en los que destaca el mamey y el chicozapote (Fraire y Cárdenas, 2004). Aluja (1993) menciona que el ciclo de vida es muy similar entre todas las especies de Anastrepha. Leyva-Vázquez (1988) fue el primero en determinar la acumulación de grados día necesarios para que Anastrepha ludens complete su ciclo en condiciones de laboratorio. Reportando 256 ± 57 grados día o unidades calor para completar la fase de huevo y sus tres instares larvales; y 316 ± 10 grados día para la fase de pupa, considerando 9.4 ºC 20

27 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. como temperatura umbral de desarrollo del insecto, y que el ciclo de huevecillo a adulto requiere de la acumulación de 608 unidades calor. En cuanto a fenología de desarrollo del fruto de mango se refiere, ésta pasa por varias etapas: la brotación de yemas florales, la floración, el amarre de fruto, madurez ¾ y madurez comercial. En mango criollo, en la región de Tapanatepec-Chahuites, desde la brotación yemas florales requieren de 10, 34, 118 y 127 días, respectivamente; lo que en promedio y en términos de tiempo fisiológico equivale a , 545.4, y unidades calor; mientras que para mango Oro, las mismas etapas después de la brotación de yemas florales ocurren en promedio a los 11, 35, 118 y 126 días, respectivamente, que en tiempo fisiológico corresponde a , , y unidades calor, lo cual es similar para ambas variedades (Bravo, 2005). Además de lo anterior, si se considera que en esta región productora de mango, prevalecen condiciones de humedad y temperatura uniformes, con muy ligeras variantes; y aunado a, que las dos principales variedades de mango que en ella se cultivan tienen un ciclo similar, se puede indicar en forma preliminar que es posible aplicar para la región y para estos cultivares en particular el mismo modelo fenológico de desarrollo del fruto. Por lo tanto y en base a trabajos realizados por el INIFAP de 21

28 Folleto Técnico Núm. 42. en esta zona del estado, el tiempo fisiológico requerido desde la brotación de yemas florales a la etapa de floración, amarre de fruto, madurez ¾ y madurez comercial es de ± 17.86, 549± 13.07, 1891± y ± unidades calor, respectivamente (Bravo, 2005). Al relacionar el inicio de la infestación en frutos de mango por moscas de la fruta, con la fenología de desarrollo del fruto bajo condiciones naturales en la misma región, en mango Oro y Criollo el daño por la plaga se registra al acumularse 1200 UC, es decir, cuando el fruto alcanzó el 62.6 % de su desarrollo expresado en términos de tiempo fisiológico, por lo que este es el momento más adecuado para iniciar con la aplicación insecticida más atrayente para control de la plaga en mango (Bravo, 2005). Respecto a áreas de riesgo, considerando también las unidades calor que se acumulan en las diferentes regiones de Oaxaca, y partiendo de la clasificación propuesta por (Sequeira et al., 2001), quienes definieron las siguientes zonas: De muy bajo riesgo de daño por mosca de la fruta, a aquellas regiones en las que se acumulen menos de 1000 UC por año. De bajo riesgo, aquellas en la que la presencia de hospederos susceptibles sea menor de seis meses y en las que el periodo de heladas durante el invierno sea mayor de tres semanas. 22

29 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. Con mediano riesgo, en las que no existe disponibilidad de hospederos durante todo el año, y en las que en el invierno se presenten heladas durante al menos tres semanas. De alto riesgo, aquellas en que los hospederos susceptibles están presentes durante todo el año, las condiciones ambientales son apropiadas, que el número de generaciones de mosca de la fruta por año sea bastante alto como para causar daño económicos y que el periodo de heladas durante el invierno sea menor a dos semanas. En el estado de Oaxaca (Figura 6), es posible señalar que el número de generaciones de mosca de la fruta puede variar de cero a 11 generaciones por año dependiendo de la región, y lógicamente mientras mayor número de generaciones se desarrollen en un área determinada, mayor será el riesgo de daño y más aún si en esta existen hospederos susceptibles. Figura 6. Generaciones de Anastrepha por año en el estado de Oaxaca. 23 Tapanatepec-Chahuites

30 Folleto Técnico Núm. 42. La región de Tapanatepec-Chahuites, principal zona productora de mango en Oaxaca, donde se conjugan condiciones ambientales y hospederas susceptibles a mosca de la fruta durante la mayor parte del año, puede considerarse como zona de alto riego de daño por Anastrepha, ya que en teoría es posible que se desarrollen entre 10 y 11 generaciones de la plaga por año; además de ser una región libre de heladas, donde la temperatura promedio mensual oscila entre 25 y 30 ºC, las unidades calor acumuladas al año son del orden de las 6400 y la humedad relativa está por arriba de 50 %, aún en los meses más secos del año, condiciones que favorecen el desarrollo de la plaga; de ahí el por qué el número de moscas por trampa por día (MTD) rebase el 0.01, que hace de esta región una zona bajo control fitosanitario y de alto riesgo (Bravo 2005). Para calcular las unidades calor o grados día para el cultivo de mango se ingresa a la página de clima del INIFAP ( en la opción de aplicaciones seleccionar variables climáticas y dentro de estas elegir unidades calor (Figura 7). Luego en la ventana de cálculo de unidades calor seleccionar la entidad, la estación agroclimática, el cultivo, el periodo del cual se requiere calcular las unidades calor ya sea acumuladas o por día según sea el caso (Figura 8). 24

31 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. Figura 7. Procedimiento para entrar a la aplicación del cálculo de unidades calor estando en el sitio Figura 8. Pantalla de datos necesarios para poder calcular las unidades calor para un cultivo y estación en particular. 25

32 Folleto Técnico Núm. 42. Si se elige la opción de unidades calor acumuladas se visualizará el cuadro y la gráfica de cómo se van acumulando las unidades calor durante el periodo de tiempo seleccionado (Figura 9). Figura 9. Unidades calor acumuladas para el cultivo de mango, utilizando datos de la estación agroclimática de Tapanatepec. En caso de seleccionar la opción unidades calor por día (Figura 10), se obtiene el cuadro y la gráfica de unidades calor por día durante el periodo de tiempo elegido. 26

33 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. Figura 10. Unidades calor calculadas por día para el cultivo de mango, utilizando datos de la estación agroclimática de Tapanatepec. Los datos que se obtienen en cualquiera de las dos opciones pueden ser exportados a Microsoft Excel, donde es posible también manipularlos Horas Frio Las horas frío se definen como el número de horas que pasa la especie vegetal, durante el período de reposo invernal, a temperaturas iguales o inferiores a un determinado umbral, 27

34 Folleto Técnico Núm. 42. que generalmente es de 7 ºC. La acumulación de horas frío posibilita los cambios fisiológicos responsables de la floración y fructificación normal de algunos cultivos (Gil- Albert, 1986 y Melgarejo, 1996). En árboles frutales, la mayoría de ellos necesitan pasar un período con temperaturas bajas para salir del reposo invernal y florecer normalmente. La falta de frío invernal puede ocasionar diversos efectos como el retraso en la apertura de yemas, la brotación irregular y dispersa, la caída de yemas ó anomalías en el crecimiento (Martí, 1994). Actualmente existen modelos de cálculo a partir de los datos diarios de temperaturas de las estaciones climáticas. Cada hora acumulada bajo dicho umbral equivale a una Unidad de Frío. El conocimiento de la acumulación de horas frío en un área determinada, es muy importante a la hora de tomar decisiones sobre las variedades de cada especie de frutales que es posible cultivar asumiendo los mínimos riesgos. Existen diferentes modelos para calcular la acumulación de horas frío, y la selección del método a utilizar depende entre otras cosas del tipo de invierno, por ejemplo en áreas con inviernos benignos el modelo de Utah no se adapta (Dirección General de Desarrollo Rural, 2010). Para calcular las horas frío que se acumulan en una región en particular, estando en el sitio de clima INIFAP, en la 28

35 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. opción de aplicaciones se elige variables climáticas y dentro de estas se selecciona horas frío, donde aparece la ventana de cálculo de horas frío (Figura 11), en la que se anota la entidad federativa, la estación agroclimática, se elige el método para realizar la cuantificación de horas frío, y el periodo de tiempo que se quiere; por último, se selecciona horas frío por día, y en automático el sistema muestra un cuadro y la gráfica (Figura 12) con los valores de horas frío acumuladas por día durante el periodo de interés, los cuales si se requiere pueden ser extrapolados a Microsoft Excel, para un mejor manejo de la información. Figura 11. Pantalla de datos necesarios para poder calcular la acumulación de horas frío. 29

36 Folleto Técnico Núm. 42. Figura 12. Horas frío acumuladas para la zona en que se ubica la estación Tlaxiaco Evapotranspiración potencial (ETo) El término de evapotranspiración se utiliza para englobar tanto el proceso físico de pérdida de agua por evaporación como el proceso de evaporación, del agua absorbida por las plantas (transpiración). Las unidades usuales son las de mm/día ó mm/mes (equivalentes a L/m 2 día ó L/m 2 mes) y la de m 3 /ha día. El método FAO Penman-Monteith para el cálculo de esta variable, requiere datos de radiación, temperatura del aire, humedad atmosférica y velocidad del viento. 30

37 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. De igual manera que para las dos aplicaciones anteriores, estando dentro de la página de red de estaciones climáticas del INIFAP, en las variables climáticas se selecciona la opción de evapotranspiración, apareciendo luego la ventana para el cálculo de esta variable (Figura 13), donde se elige el estado de la República, la estación agroclimática, el periodo de tiempo de interés y por último se selecciona calcular ETo. Una vez que se le pide al sistema hacer este cálculo, se muestra el cuadro y la gráfica de evapotranspiración por día (Figura 14), que también pueden ser exportados a Microsoft Excel para un mejor manejo de la información. Figura 13. Pantalla de datos necesarios para poder calcular la Evapotranspiración potencial. 31

38 Folleto Técnico Núm. 42. Figura 14. Evapotranspiración potencial para la zona en que se ubica la estación Valles Centrales. Con los datos anteriores es posible hacer un balance de humedad en el suelo e incluso programar un riego si existen los medios para ello. Tales opciones se pueden calcular actualmente solo para caña de azúcar estando en la página de la red de estaciones del INIFAP, por lo que es necesario desarrollar estas mismas aplicaciones para otros cultivos Balance de humedad Partiendo del conocimiento de las precipitaciones medias mensuales y de la evapotranspiración mensual estimada, es posible conocer el balance del agua en el suelo a lo 32

39 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. largo del año. Conocer el balance de humedad en el suelo es importante para evaluar la disponibilidad de agua para los cultivos, programación de riego, estudios hidrológicos, de conservación de suelos, de drenaje, de recuperación de suelos salinos, de repoblación forestal, o el establecimiento del régimen de humedad de los suelos o de criterios de diferenciación climática (Burbano, S/F). Estando en la página de la red de estaciones del INIFAP, es posible calcular el balance de humedad de áreas cercanas a donde se ubica una estación agroclimática. Para ello, en la opción de aplicaciones se elige Temática y dentro de ésta caña de azúcar; una vez que se ha seleccionado dicha alternativa, aparece la ventana del Sistema de Información Climática para Caña de azúcar en México (Figura 15). En el menú de navegación de esta ventana se elige aplicaciones tecnológicas y aparecen varias opciones, entre las que se encuentran el balance de humedad en temporal; al seleccionar esta opción, aparece una ventana, en la que sí es la primera vez que se va a utilizar esta aplicación en una estación agroclimática por el usuario, es necesario completar una serie de casillas para crear una nueva cuenta (Figura 16). Si ya se tiene una cuenta, se elige la opción regresar de la misma Figura 16 y entonces se pasa a la ventana de inicio de sesión (Figura 17), en donde se anota el usuario y contraseña, pasando así a la ventana de balance de humedad de temporal (Figura 18) 33

40 Folleto Técnico Núm. 42. Figura 15. Ventana principal del Sistema de Información Climática para Caña de Azúcar (SICCAMEX). Figura 16. Datos para crear una cuenta y poder hacer uso de la aplicación balance de humedad en temporal. 34

41 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. Figura 17. Pantalla de inicio de sesión para el cálculo de balance de humedad en temporal. Figura 18. Ventana de balance de humedad. Si se selecciona la opción de balance de humedad, entonces se visualiza la ventana donde se debe anotar el periodo de tiempo que se necesita para realizar el balance, luego de registrar en esta la fecha de inicio y fecha final, se elige balance de humedad (Figura 19); entonces, el sistema calcula el balance de humedad para el periodo seleccionado (Figura 20), observando para el lapso de tiempo seleccionado un balance positivo, es decir, no existe un déficit de humedad en el suelo que afecte de manera negativa al cultivo, al ser mayor el aporte de la precipitación, que el consumo del cultivo. 35

42 Folleto Técnico Núm. 42. Figura 19. Datos requeridos para que el sistema calcule el balance de humedad. Figura 20. Balance de humedad generado por el sistema. 36

43 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca Alerta temprana de riego La programación de los riegos implica determinar cuándo se ha de regar y cuánta agua aplicar, para lo cual es imprescindible conocer las características del cultivo, las características físicas del suelo y las condiciones climáticas de la zona. Puede ser una herramienta para conseguir diversos objetivos, como obtener la máxima producción, mejorar la calidad de los productos, desarrollar todo el potencial de la instalación del sistema de riego, ahorrar abonos, reducir la contaminación ambiental, etc. (Junta de Andalucia, S/F). Las recomendaciones de riego que genera esta aplicación se basa en la selección de la estación agroclimática, el tipo de suelo, el cultivo (en este caso caña de azúcar), el sistema de riego y la eficiencia de riego. Para utilizar esta aplicación es necesario elegir dentro de la ventana principal de la red de estaciones del INIFAP, la opción de aplicaciones, dentro de esta escoger temática y luego seleccionar caña de azúcar, desplegándose el Sistema de Información climática para el cultivo de caña de azúcar (SICCAMEX) (Figura 15); una vez ahí se elige la opción de aplicaciones tecnológicas y dentro de esta la alerta temprana de riego, para luego pasar a la ventana de registro de usuarios (Figura 16). Si se va a ingresar por vez primera a esta aplicación y es una nueva estación agroclimatológica, hay que proporcionar la información que 37

44 Folleto Técnico Núm. 42. se solicita para crear una cuenta de usuario; si ya se ha utilizado esta aplicación, y es una estación previamente considerada, entonces seleccionar regresar, donde se pasa a la ventana en la que se anota el usuario y contraseña (Figura 17). Se elige entrar, y en la ventana de alerta temprana de riego, se escoge la opción balance de humedad (Figura 21), desplegándose en la ventana el periodo que se requiere conocer si es necesario regar y la lámina de riego a aplicar. Al anotar el periodo (fecha de inicio y fecha final) y seleccionar el balance de humedad, el sistema realiza los cálculos correspondientes, mismos que se muestran en la Figura 22, la cual indica para este ejemplo, que no es necesario aplicar riego, ya que la precipitación del periodo es mayor al consumo de agua del cultivo, en la parcela objetivo y de acuerdo a los datos de la estación agroclimática más cercana a esta. Figura 21. Ventana de balance de humedad para alerta temprana de riego. 38

45 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. Figura 22. Balance de humedad generado por el sistema para la alerta temprana de riego. En cambio, si fuese la misma parcela con la misma estación, pero en otro periodo de tiempo (por ejemplo, 01/05/ /05/2013), el resultado es muy diferente (Figura 23). Donde se observa como el consumo por el cultivo, supera a la precipitación, por lo que se requiere aplicar una lámina de riego de mm. 39

46 Folleto Técnico Núm. 42. Figura 23. Balance de humedad generado por el sistema para la alerta temprana de riego, en época seca Insolación La insolación se define como la cantidad de radiación solar total recibida por una superficie terrestre en un periodo de tiempo determinado; hace referencia a la presencia del Sol sobre el horizonte, puesto que es entonces cuando alcanza valores máximos y se mide en horas de sol/día (Lazo, 1991). Son muchos los estudios que se han realizado con miras a evaluar la respuesta de la caña de azúcar a la radiación y al brillo solar, y todos concluyen que este cultivo es uno de los 40

47 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. que muestra mayor eficiencia en el uso de la energía solar. Lo cual se refleja en los mayores índices de rendimiento que son extraordinariamente altos si se comparan con los de otros cultivos como arroz, trigo y otros cereales (Lazo, 1991). La caña de azúcar es un cultivo que siempre reacciona en forma favorable al efecto de la luz permanente, la cual reaviva el crecimiento de los brotes, modera la elongación del tallo, reduce la cantidad de agua en los tejidos y permite la obtención de jugos de alta calidad. Pero esta respuesta depende, además, del tipo de variedad sembrada. Por el contrario, cuando el cultivo crece con deficiencia de luz, desarrolla tallos largos y delgados, con hojas amarillentas y angostas, y por lo tanto, hay una menor producción de materia seca, la humedad de la caña cosechada es alta y los jugos que produce son de baja calidad. Esta circunstancia no se puede remediar ni con la aplicación de fertilizantes. Lazo (1991), señaló que cuando la caña crece en condiciones de penumbra, hay una reducción en el almacenamiento de azúcar en el tallo, se incrementa la cantidad de almidón en las hojas y se detiene el desarrollo radicular. La recuperación de azúcar es mayor cuando el clima es seco, con poca humedad, con varias horas de luz solar, noches frescas, con amplia variación diurna y escasa precipitación pluvial durante el período de maduración. 41

48 Folleto Técnico Núm. 42. De ahí que a los industriales les interese el conocer la insolación que se registra en las áreas de abastecimiento de los ingenios (Lazo, 1991). Por lo que estando en la página de la red de estaciones del INIFAP, y se desea calcular la insolación que se presenta en las áreas en que se ubican las estaciones agroclimáticas de la red cañera, se elige la opción aplicaciones y dentro de esta se selecciona temática, caña de azúcar, se visualizará la ventana de SICCAMEX; entonces se escoge aplicaciones tecnológicas, desplegándose varias aplicaciones dentro de las cuales se selecciona Horas de insolación y envía al usuario a la ventana en la que se elige la entidad federativa y la estación (solo cañeras), se anota el periodo del que se requiere conocer las horas de insolación, dando luego aceptar (Figura 24), con lo que el sistema calcula las horas de insolación por día. 42

49 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. Figura 24. Ventana de cálculo de horas de insolación para una estación cañera. En la Figura 24, se aprecia como la insolación para el periodo del 01/11 al 11/11/2013, es baja por lo que es de esperarse que a inicios del primer tercio de la zafra , se obtengan bajos rendimientos de azúcar en las primeras cañas cosechadas, para el área en que se ubica la estación agroclimática considerada. 43

50 Folleto Técnico Núm Alerta Fitosanitaria para mosca pinta y gusano barrenador El Sistema de Alerta Fitosanitaria para mosca pinta y gusano barrenador en caña de azúcar, proporciona a los productores y técnicos cañeros del país, las herramientas que permiten minimizar los riesgos y daños ocasionados al cultivo por estos dos insectos, considerando sus poblacionales, las condiciones climáticas, edáficas y de manejo del cultivo. El nivel de riesgo que se indica para estas plagas según el color del semáforo, está basado en las condiciones climáticas prevalecientes al momento en que se consulta la alerta en la región geográfica seleccionada. Dichas condiciones son monitoreadas constantemente por la red de estaciones meteorológicas que alimenta el sistema de información. Si las condiciones indican bajo riesgo, el color mostrado es verde; si las condiciones se aproximan a mayor riesgo, el color es amarillo. En el momento en que las condiciones sean favorables para la plaga, aparecerá el color rojo. Para obtener la información que está alerta ofrece al usuario, es necesario que llene todas las casillas con los datos que se solicita. El monitoreo de la mosca pinta y del gusano barrenador en el cultivo de caña es indispensable para alimentar al sistema y que éste arroje la información respecto a las acciones a seguir. Para realizar el muestreo, hay que utilizar el formato 44

51 Aplicaciones de la Red de Estaciones Agroclimatológicas automatizadas del Estado de Oaxaca. que se sugiere en el icono, para ello es necesario seguir las sugerencias de monitoreo y, una vez realizado este, anotar en las casillas correspondientes todos los datos obtenidos en campo para que se procese la información. Si se desea guardar el historial de los muestreos que se realizan y registran en el sistema, se puede dar la instrucción para que se almacenen y posteriormente revisar la tendencia que ha presentado la plaga en el cultivo. Para entrar a cualquiera de estas dos aplicaciones, en el sitio web de clima INIFAP, en la opción de aplicaciones, elegir temática, dentro de esta seleccionar caña de azúcar, enviando al usuario a la ventana del SICCAMEX (Figura 25), en donde se elige la opción de alerta fitosanitaria. Figura 25. Ventana para entrar a la aplicación de alerta fitosanitaria para caña de azúcar. 45