Impacto del cambio climático en la agricultura Coordinación de Tecnología de Riego y Drenaje Waldo Ojeda Bustamante Primer curso de especialización en cambio climático Junio 2010
Contenido 1. Antecedentes 2. Repercusiones en la agricultura 3. Retos actuales 4. Adaptación al cambio climático 5. Conclusiones Waldo Ojeda-2010
Antecedentes El calor se mueve del ecuador a los polos a través del ciclo hidrológico para buscar un equilibrio térmico Las actividades agrícolas son de alta sensibilidad a la variabilidad climática. El cambio climático existe y ampliamente documentado Para México, se proyecta un incremento de la temperatura y un decremento de la precipitación Debido a la variabilidad espacial y temporal de las variables meteorológicas se ha desarrollado la infraestructura agropecuaria
Proyecciones climáticas Los modelos proyectan un incremento diferencial de la temperatura dependiendo del espacio, tiempo y escenario Los modelos proyectan un decremento en la precipitación dependiendo del espacio, tiempo y escenario, en la mayor parte de Mexico Waldo Ojeda-2009
Mayor variabilidad tendencia de las lluvias en el sureste 2007? Chiapas Tabasco 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Las lluvias intensas en la región son cada vez más intensas muy probablemente por efecto del cambio climático Magaña, 2009
Efecto invernadero
Fotosíntesis - temperatura 40 35 20 (micro mol CO2 m -2 s -1 ) 30 25 20 15 10 5 10 30 5 3 35 0 0 500 1000 1500 PPFD (micro mol m -2 s -1 )
Fotosíntesis - dióxido de carbono 60 1000 50 Fb(micro mol CO O2 m -2 s -1 ) 40 30 20 600 350 200 10 0 0 500 1000 1500 PPFD (micro mol m -2 s -1 )
Fotosíntesis temperatura- dióxido de carbono Fuente: Hikosaka,2006
Simulación considerando escenarios de temperatura 20 18 16 14 d c b a 12 kg m -2 10 8 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 ddt a). Temperatura medida b). Mínima de 14 ºC. c). Mínima de º16 ºC d). Mínima de 18 ºC. Temperatura máxima 32 ºC en todos los casos.
Variación simplificada de las tasas de fotosíntesis y respiración La actividad fisiológica de los cultivos está en función de la temperatura Waldo Ojeda-2009
Temperatura vs HR
Relación temperaturahumedad ambiental
Capacidad máxima de retención de humedad El aire tiene una capacidad finita para retener el vapor de agua.
Déficit de presión de vapor 2.5 2 DPV (Kpa) 1.5 1 0.5 0 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 hora
Interior y exterior de un invernadero
Manejo del DPV con nebulización Sin nebulización Con nebulización
Comparación de ambientes
Triangulo clásico de las enfermedades
Oxigeno disuelto en función de la temperatura
Cambios ambientales que impactarán la agricultura Composición química de la atmósfera CO 2 y ozono Variables climáticas Temperatura, insolación, lluvia, humedad ambiental Otros factores Aumento del nivel del mar, incremento de frecuencia y severidad de eventos extremos, mayor variabilidad climática interanual, cambios en el patrón de escurrimientos
Situaciones productivas Las variables ambientales son definitorias para definir el nivel productivo potencial de un cultivo en una zona. Temperaturas requeridas para el desarrollo de los cultivos. Temperatura tomate pimiento berenjena pepino melón sandía Lechuga calabacita mínima letal 0 2 (-)1-4 0 2 (-)1-4 0-2 0 (-)2 0 0-4 mínima biológica 8-12 10-12 9 10 10-13 12-14 11-13 4 6 10-12 óptima diurna 22-26 22-28 22 26 24-28 24-30 23-28 15 20 24-30 óptima nocturna 13-16 16-18 15 18 18-20 18-21 17-20 10 15 15-18 máxima biológica 26-30 28-32 30 32 28-32 30-34 30-34 25 30 30-34 máxima letal 33-38 33-35 43 53 32-35 34-37 34-37 ND ND Fuente: Fernández, M. M., M.I. Aguilar, J.R. Carrique, G. Tortosa, C. García, M. López y J.M. Pérez. 2001. Suelo y medio ambiente en invernaderos. Junta de Andalucía. España
Rendimiento en jitomate (kg m -2 ) Campo abierto México 2-6 Francia 14 Israel 17 Invernaderos sin calefacción México (abierto) 15-20 España 25 Francia 24 Italia (abierto) 23 Italia (reciculación) 33 Invernaderos controlados y cultivo sin suelo Francia 39 Holanda (abierto) 45 Holanda (recirculación) 66
Que tanto es poquito? Fuente: TAR 3 y Marsden Cuantificación del riego: estimar la distribución de probabilidades de la/las variables ambientales, hidrológicas y/o agronómicas
La ley del mínimo El rendimiento de un cultivo esta delimitado por el elemento o factor restrictivo sin importar que los demás estén en plenitud. Fe Zn CO Cu 2 Na B HCa 2 O Mo S Mg K K N P
Como el cambio climático afectará la producción agrícola? Probabilidad Distribución del rendimiento histórico Distribución de rendimientos debido al cambio climático Rendimiento Mayor variabilidad de rendimientos e ingresos por efectos del CC Fuente: SwissRe
Efecto de la temperatura en el rendimiento (usando un modelo calibrado) Cultivo Temperatura C Rendimiento ton/ha optima max T opt T=28 C T=32 C Cambio en rendimiento % 28 32 C Arroz 25 36 7.6 6.3 2.9-54 Soya 28 39 3.4 3.4 3.1-10 Fríjol 22 32 2.9 1.4 0.0-100 Cacahuate 25 40 3.4 3.2 2.6-20 Sorgo Grano 26 35 12.2 11.8 7.0-41
Efectos del CC en la agricultura Productividad (calidad, cantidad, oportunidad) Practicas y manejo del sistema productivo (cambios en la aplicación de insumos, control de plagas y enfermedades) Ambiental (menor diversidad de cultivos, mayor erosión, cambio en la frecuencia e intensidad del drenaje-percolación, disminución materia orgánica, degradación de la parcela, intrusión salina, mayor estrés hídrico y térmico de los cultivos) Desarrollo regional (especulación de la tierra y agua, menor área cultivable, migración por cambio en el uso de la tierra, cambio en los ciclos de los cultivos) Ambiental Desarrollo regional Muchos efectos estan relacionados con el ramo del seguro
Resumen: Impactos sobre la actividad agrícola CO 2 Cambios de ciclos de desarrollo y cambio variable Aceleración procesos productivos Aumento riesgos de granizo, golpe calor, heladas Incremento mineralización suelo Aumento evapotranspiración? Anticipo vegetación Aumento producción Aumento pérdidas Aumento fertilidad natural suelo Mayor requerimiento hídrico? Aumento fertilización carbónica Incremento producción La agricultura ante el cambio climático, como: Corresponsable. Reducción disponibilidades hídricas Aumento riesgos de sequía, inundaciones y lluvia torrencial Disminución producción Aumento pérdidas Receptora del impacto. Parte de la solución.
Impactos potenciales del Cambio Climático en la agricultura Impactos positivos Posibilidad de nuevos cultivos Mayor periodo para el desarrollo de los cultivos Mayor producción por CO 2 Aceleración de la maduración Reducción en la severidad y duración de heladas Mas cosechas por año Impactos negativos Mayor incidencia de plagas y enfermedades Menor diversidad de cultivos Daños a cultivos por calor extremo, Ciclones más intensos e inundaciones Menor eficacia de herbicidas y plaguicidas Predicciones menos confiables (planeación difícil) Menor producción por acortamiento del ciclo Mayor estrés hídrico y térmico Problemas con el cumplimiento de horas frío Incremento en la demanda pico de riego Necesidad de nuevas variedades Waldo Ojeda-2009
Efecto en las plantas de altas temperaturas Menor firmeza y coloración irregular del fruto. Cierre potencial de los estomas por alta demanda evapotranspirativa ambiental que genera condiciones de estrés hídrico a la planta Destrucción de tejidos enzimáticos a altas temperaturas (>40 ºC).
El ciclo hidrológico de una zona de riego será impactado por el CC Derivación Precipitación- escurrimiento ET Canal Riego Precipitación Evaporación Percolación Parcela Dren Oceano Agua subterranea pozo Drenaje Retorno Intrusión salina Waldo Ojeda-2009
Retos institucionales ante el CC Re-análisis de datos históricos (conocer el pasado para afrontar el futuro-incertidumbre) Conocimiento y valoración de los riesgos ante CC (adecuar modelos, cambios en los periodos de retorno) Mayor necesidad de asesoramiento para reconversión agropecuaria (adaptación) Como valorar los riesgos ante la dinámica compleja de los cambios esperados en el sistema climático (viabilidad técnica) Demanda incremental de seguros (eventos, contratación, capital, capacidad financiera) Waldo Ojeda-2009
Variabilidad actual de la duración y requerimientos hídricos del maíz Duración y consumo de agua del maíz Adaptado de Ojeda, et al., 2007 (Agrociencia)
Variación consumo agua para maíz
Duración del ciclo fenológico
o D promedio en el ciclo fenológico Ciclo para Maíz Los Mochis
Reducción en rendimiento Maíz DR075 60 J 50 H J J Reducción Rendim mineto (%) 40 30 20 H J H J H J J H J J H J H J H J H 2090J H actual J H H 10 0 J J H H J J H H J J 2020 J J H 2090 H H H H H 240 260 280 300 320 340 360 20 40 60 80 Dia juliano Ojeda, et al., 2010
Fenología mango Aparición de nuevas hojas Floración Amarre del fruto Inicio de desarrollo del fruto Fin de desarrollo del fruto Fructificación Fecha en que aparecen las primeras hojas de un nuevo ciclo de desarrollo. Momento en que la mitad de la unidad de muestreo (10 árboles) presentan las primeras flores. Fecha en que el fruto aparece incipiente, aún envuelto por vestigios florales. Momento en que los frutos alcanzan de diámetro Fecha en que se logra el máximo tamaño del fruto Madurez Fecha en que se alcanza el máximo tamaño del fruto con cualidades para el transporte y la comercialización Plan de Estatal de Cambio Climático Veracruz
Etapas fenológicas Etapa Nov. Dic. Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Aparición de nuevas hojas Letargo (1º y 2º qna. importantes para la diferenciació n floral) Floración Precoz Tardía Fructificación Cosecha Cultivar Haden: 10 de mayo a 15 de junio Cultivar es: Kent y Keit: después del 16 Cultiva r Tommy Atkins. 15 junio- 15 julio Cultivar es: Manila y Criollo: 15 abril a 30de julio El Faisán, Paso de Ovejas, Ver
Requerimientos ambientales mango Requerimientos Aparición de nuevas hojas (noviembre enero) Floración (febrero-abril) Fructificación (mayo-julio) Temperatura mínima requerida Temperatura media óptima 10 15 Observada en 61-90 Observada en 61-90 30-33 C 27-36 ºC Las temperaturas promedio anuales entre y se relacionan con la acumulación de 1000 unidades calor durante la etapa de crecimiento (Martínez, 2007), Precipitación óptima 60 mm/mes 180mm en el periodo 60 mm/mes en el periodo en el periodo
Análisis año 2007 Año 2007 /Valores respecto a los óptimos (Tabla 8) Aparición de nuevas hojas (noviembre enero) Floración (febrero-abril) Fructificación (mayo-julio) Temperatura mínima 17.9 > 0.7 respecto al 18.6 > 0.2 respecto 23.4 > respecto al 61-90 al 61-90 61-90 Temperatura media 24.59 > 1.5 respecto al 61-90 24.2 < respecto a 61-90 > respecto a 61-90 Precipitación /-23.33% respecto al 61-90 62 mm/ -65.6% respecto al 61-90 195mm/-39.1% respecto al 61-90
Diferencia respecto al valor óptimo de temperatura media por etapa de desarrollo. 4.0 2.0 0.0 ºC -2.0-4.0-6.0 Aparicion de nuevas hojas Floración Fructificación Base 61-90 0.7-5.3 0.0 Precis 20 s A2 1.8-4.4 1.2 Precis 50 s A2 2.9-3.3 2.5 El Faisán, Paso de Ovejas, Ver
Anomalías por etapa Diferencia respecto al valor óptimo de temperatura mínima por etapa de desarrollo. % de la Pcp acumulada respecto a al valor óptimo por etapa de desarrollo. 100.0 10.0 50.0 5.0 0.0 ºC 0.0 % -50.0-5.0 Aparicion de nuevas Floración Fructificació n Base 61-90 6.8 3.2-0.9 Precis 20 s A2 7.8 4.1 0.2 Precis 50 s A2 8.9 5.2 1.3-100.0 Aparición de nuevas hojas Floración Fructificación Base 61-90 -69.5-88.1 81.8 Precis 20 s A2-68.4-87.9 87.4 Precis 50 s A2-49.3-62.2 59.0 El Faisán, Paso de Ovejas, Ver
Retos actuales Waldo Ojeda-2009
Que tenemos que tener claro El Cambio climático implica diferentes riesgos dependiendo del sector productivo -El cambio climático no es un riesgo asegurable per se, pero que es una amenaza grave en la naturaleza, escala y localización de los riesgos por cambios en el sistema climático actual -Es un fenómeno generador de nuevos y potenciador de riesgos existentes susceptibles de aseguramiento
Adaptación de la agricultura y ganadería Waldo Ojeda-2009
Adaptación de la agricultura y ganadería La adaptación se refiere a repuestas o acciones de Agricultores y ganaderos Grupos organizados o empresas y Gobierno estímulos o efectos del clima actual o esperado para reducir su vulnerabilidad por impactos adversos o daño potencial o para aprovechar oportunidades asociadas al cambio climático.
El cambio climático existe 6. Conclusiones La agricultura enfrenta nuevos riesgos El cambio climático impactará la producción agropecuaria Es necesario conocer las respuestas de los cultivos ante los cambios proyectados en los patrones de la variables climáticas Se requiere implantar acciones de adaptación del sector agropecuario al cambio climático. Regionalización de acciones de adaptación en base a la exposición de los fenómenos adversos Waldo Ojeda-2009
Conclusiones. El Cambio climático implica diferentes riesgos para los diferentes sectores productivos, espacial y temporalmente. La decisiones a tomar por impacto del cambio climático deben ser realizadas con incertidumbre, solo se conocen direcciones y magnitudes de cambio de variables. No hay pronósticos de cambio climático solo escenarios de cómo se podría ver el mundo en el futuro dependiendo de las decisiones que se tomen ahora Demanda incremental a futuro de seguro agropecuario Waldo Ojeda-2009
La agricultura tendrá que adaptarse Waldo Ojeda-2009
Waldo Ojeda Bustamante Coordinación de Riego y Drenaje Instituto Mexicano de Tecnología del Agua wojeda@tlaloc.imta.mx