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Introducción
El clima de una región geográfica es el estado más frecuente de la atmósfera en un tiempo promedio o normal durante un largo período de tiempo (>30 años), el cambio climático, por lo tanto, es una modificación a largo plazo en el clima típico o promedio de una región (Santos y Bakhshoodeh, 2021). Las alteraciones antropogénicas como la industria, la agricultura excesiva, la deforestación, el uso de combustibles fósiles, entre otras, han llevado a cambios gradualmente acelerados en el clima, incluido un aumento en la temperatura promedio de la superficie terrestre, lo que se ha definido como cambio climático (IPCC, 2021; Abbass et al., 2022). Este fenómeno no solo cambia el estado medio del clima, sino también su variabilidad, que se proyecta en aumento hacia una mayor extensión geográfica (Frieler et al., 2017).
La variabilidad climática se refiere a las variaciones en el estado medio y otras estadísticas del clima en todas las escalas temporales y espaciales (IPCC, 2019). Este es uno de los principales fenómenos que ocurren en todo el mundo y que ha provocado cambios importantes en variables climáticas como la precipitación, la temperatura del aire, la humedad relativa y la radiación solar (Ochieng et al., 2016). La variabilidad y los extremos climáticos son considerados una de las principales causas del origen de crisis alimentarias, especialmente en las regiones con mayor marginación e inseguridad alimentaria (Richardson et al., 2018).
Estudios recientes han demostrado que la variabilidad climática se percibe con una mayor intensidad en las regiones agrícolas productivas que en las menos productivas, también se presentan otros factores que influyen en el rendimiento del cultivo, como plagas, enfermedades, tipo de labranza, baja fertilidad del suelo, disponibilidad de agua y aumento de los precios de los insumos (Kang et al., 2013; Frieler et al., 2017; Mills et al., 2018).
La ocurrencia de eventos meteorológicos como; heladas, granizadas, sequías e inundaciones, resultan en perjuicios importantes para la producción agrícola, impactando durante varios años para la recuperación económica y financiera del deterioro ocasionado, además del problema social que desencadena (González-Celada et al., 2021).
La producción de maíz depende en gran medida de las condiciones climáticas y de los eventos climáticos extremos, cuando las condiciones normales experimentadas por los cultivos cambian, pueden tener un impacto importante en su rendimiento (Harkness et al., 2020; Baum et al., 2020). La producción del cultivo de maíz, durante sus diferentes etapas de desarrollo, como la germinación y emergencia, crecimiento vegetativo, floración y fecundación, llenado de granos y madurez, son muy sensibles a los eventos climáticos extremos, estas condiciones, pueden reducir severamente el rendimiento del cultivo y afectar su calidad (Ureta et al., 2020; Noein y Soleymani, 2022).
La sensibilidad antes mencionada, provoca modificaciones en el ciclo de siembra, debido a la variabilidad de las condiciones meteorológicas, así como cambios tanto positivos y negativos en los rendimientos para distintas regiones geográficas (Ye et al., 2017; Leng, 2019; Wang et al., 2021). El objetivo del presente ensayo consistió en realizar una revisión sobre el estado de arte en los impactos del cambio climático, asociados al sistema productivo del cultivo de maíz en México.
Desarrollo de la investigación
Esta investigación se obtuvo de fuentes confiables, como los informes más recientes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) y la Organización de las Naciones Unidas (ONU), informes de agencias estatales como el Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP), el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) y del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI), así como en las plataformas científicas Science Direct y Redalyc, consultando artículos de investigación centrados en el cambio climático y la agricultura.
Variabilidad climática y eventos extremos en México
Precipitación
En el territorio mexicano durante el periodo 2005-2021 se presentó una precipitación media anual de 778.2 mm, con un promedio de 400.4 mm en el noroeste, 554.3 mm en la región noreste, 811.2 mm en la región este, 880.5 mm en el centro y 1 567 mm para el sur (CONAGUA, 2022). La región del sur y centro de México, históricamente son las que presentan una mayor cantidad de precipitación acumulada anual, esta situación se debe a la abundancia de ciclones tropicales, tanto en el Océano Pacífico como en el Golfo de México, la temporada de lluvias corresponde a los meses de junio, julio, agosto, septiembre y octubre (Monterroso y Conde, 2015).
Evidencias de Cuervo-Robayo et al. (2020), identificaron que la región Neotropical de México (provincias de la Costa del Pacífico, Golfo de México, Depresión del Balsas, Oaxaca, Altos de Chiapas y la Península Yucatán) ha presentado una disminución más pronunciada en la precipitación durante el periodo 1980-2009. Esta situación se proyecta en el futuro, se esperan anomalías negativas en la precipitación, con una variabilidad incierta del fenómeno del niño y la niña, causando eventos hidrometeorológicos con características extremas en todo el país (Zúñiga y Magaña, 2018).
La Figura 1 muestra las proyecciones del total de precipitación anual hasta el final del año 2100, con base en observaciones del periodo 1850 a 1900, empleando los modelos de circulación general (MCG) del proyecto de intercomparación de modelos acoplados (CMIP6) de https://interactive-atlas.ipcc.ch/. Estos escenarios están disponibles en los distintos MCG del último informe del sexto informe del plan de desarrollo (IPPC), considerando dos niveles de trayectoria socioeconómica compartida (ssp), ssp2-4.5 (medio) y ssp5-8.5 (alto) (IPCC, 2022).
Estos valores se derivan de un promedio de 32 MCG, los cuales indican que, para el escenario ssp2-4.5 a finales de 2100, se podría esperar una disminución general de la precipitación hasta de 10% en el territorio mexicano (Figura 1a), mientras que esta situación podría ser de mayor impacto en el escenario ssp5-8.5 (Figura 1b), con una disminución general de hasta 20% de la precipitación acumulada a finales del siglo XXI, lo que proyecta un grave problema para la producción de maíz en temporal y riego.
Temperatura
La CONAGUA (2022) reportó que durante el periodo 2005-2021, la temperatura media anual para México fue de 22 °C, presentándose promedios desde 25.2 °C en la región sur hasta las temperaturas más bajas con 17.6 °C en la región centro. Lobato-Sánchez et al. (2017) analizaron la anomalía de 112 estaciones meteorológicas distribuidas en todo el país, durante un periodo de 64 años (1950-2013), de estas, 84 corresponden a anomalías positivas (calentamiento) y 28 a negativas (enfriamiento), el mayor cambio de la temperatura, con valores entre 1 y 3 °C, se presentó en el norte y noroeste, siendo las regiones más afectadas, seguido por las regiones centro y pacífico, con rangos de incremento entre 1 y 2 °C, y con los menores cambios en la costa del Golfo de México, siendo menor a 1 °C.
El Programa de Investigación en Cambio Climático de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), ha identificado una anomalía en la temperatura media anual, en la que indica que, hasta el año 2021 se ha registrado un aumento en la temperatura promedio en el país de 1.31 °C desde el año 1910 (PINCC, 2022). De acuerdo al IPCC, las proyecciones futuras obtenidas mediante la simulación de los MCG del CMIP6 para modelar la temperatura media de México, indican que a partir de la trayectoria ssp2-4.5, (Figura 2a), se espera un incremento en la temperatura media de hasta 3 °C hacia el año 2100, mientras que el forzamiento a la trayectoria ssp5-8.5 (Figura 2b), se proyecta un incremento de hasta 6 °C al finalizar el presente siglo, poniendo en riesgo la vida de múltiples ecosistemas además de la producción agrícola (IPCC, 2022).
Eventos extremos
En México es común que se presenten eventos de tipo hidrometeorológicos; inundaciones, sequías, heladas y granizadas son los de mayor impacto sobre la producción de maíz, estos eventos se han percibido con una mayor intensidad y recurrencia en los últimos 20 años, teniendo afectaciones en diferentes regiones en donde son muy comunes y en algunas otras son considerados como fenómenos atípicos o eventos extremos (Monterroso y Conde, 2015; CENAPRED, 2020).
Los eventos extremos, cuando impactan sobre la producción de maíz, implican una considerable disminución en la cantidad y calidad del producto, incluso se llega a tener pérdidas totales, lo que provoca una reducción de la actividad industrial por la escasez de insumos, una elevación de precios agrícolas y un aumento de la importación de granos, además de que se condiciona la seguridad alimentaria y al bienestar socioeconómico de los productores y consumidores (CENAPRED, 2014).
Producción de maíz en el mundo y en México
El maíz es uno de los cultivos alimentarios más importantes del mundo, en el año 2021, representó el 40% de la producción mundial de cereales, es considerado como el cultivo más importante en términos de volumen de producción y consumo humano, en el mismo año, la superficie cultivada en el mundo fue mayor a 1 600 millones de hectáreas, de las cuales el 50.9% se destinó a la siembra de cereales, siendo el maíz y el trigo los dos más importantes con el 29.7% y 29.1% respectivamente, México ocupo el séptimo lugar en los mayores productores de maíz como se observa en la Figura 3 (Ureta et al., 2020; FAO, 2023).
Los registros estadísticos del Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) indican que, en el año 2020, en México se alcanzó una producción de 21 885 170 t de maíz grano, con una superficie sembrada de 7 481 137 ha, la Figura 4, muestra a los principales estados productores, Sinaloa (28.6%), Jalisco (9.7%), Guanajuato (7.1%), Michoacán (6.6%) y el Estado de México (5.6%) (SIAP, 2020). Durante el periodo 2005 a 2020, se sembró una superficie promedio de 7.3 millones de hectáreas de maíz, de las cuales el 20.4% (1.5 millones de ha) corresponden a riego, mientras que el 79.6% (5.8 millones de hectáreas) se desarrolló en condiciones de temporal (Figura 5), con un rendimiento promedio de 7.7 t ha-1 y 2 t ha-1 respectivamente, dando como resultado una producción promedio de 18.1 millones de toneladas (SIAP, 2020).
En este mismo periodo de tiempo, el consumo promedio de maíz blanco fue de 22 millones de toneladas y de maíz amarillo fue de 14 millones de toneladas, por lo que se identifica un déficit promedio de 17.9 millones de toneladas, las cuales se importaron anualmente para satisfacer la demanda en el país (Reyes et al., 2022).
Efectos del cambio climático en el cultivo de maíz
A nivel global se ha identificado que el cambio climático y la variabilidad climática, influyen directamente en los requerimientos de mayor importancia para el establecimiento de un cultivo y que afectan directamente a todas las etapas fenológicas, se ha identificado que las fases de crecimiento y floración de las plantas son las de mayor vulnerabilidad ante los eventos climáticos extremos (Mastachi-Loza et al., 2016).
Esta situación impacta considerablemente en la producción de maíz, ya que este cultivo es sensible a condiciones climáticas adversas como estrés hídrico, calor, heladas, granizadas y sequía, lo cual, puede reducir potencialmente los rendimientos e incluso condicionar la producción. Los aumentos sostenidos de temperatura y la disminución de agua en el suelo pueden modificar el ciclo fenológico del maíz, impactando de manera negativa en los rendimientos del grano (Leng, 2019; Lv et al., 2020; Baum et al., 2020; Noein y Soleymani, 2022).
La variabilidad climática adelanta o retrasa la época de siembra del maíz, pospone el tiempo de cosecha, y generalmente acorta la fase del crecimiento vegetativo, alargando la fase de crecimiento reproductivo, además se ha identificado que el cultivo presenta cambios en los tiempos de germinación, emergencia, formación de panojas y madurez de la planta (Lizaso et al., 2018; Lv et al., 2020).
Se han empleado software especializados para simular el cultivo de maíz a partir de escenarios de cambio climático, en los cuales, ha sido posible demostrar, que el aumento de la temperatura y los cambios en los patrones de precipitación, son los principales factores que influyen en el ciclo fenológico del maíz, lo que impacta de acuerdo a la latitud geográfica en la que se desarrolle, pues en latitudes altas, se han observado ciclos de crecimiento más largos y beneficiosos, mientras que en latitudes bajas se presenta un ciclo de producción más corto y con menores rendimientos ( Welikhe et al., 2016; Nandan et al., 2021; Wilson et al., 2022). Los incrementos de temperatura se traducirían en incrementos de grados día de desarrollo (GDD) para el maíz, un aumento en la acumulación de GDD tiene un impacto sobre el rápido desarrollo de la fenología del maíz, reduciendo su ciclo de vida (Ruiz et al., 2011).
Esta situación impacta de manera importante, ya que el cultivo de maíz reduce su tiempo para hacer uso de los recursos disponibles para el máximo crecimiento, desarrollo y rendimiento de su potencial genético (Welikhe et al., 2016).
La tesis de Ruiz et al. (2011) refieren que un aumento de la temperatura ambiente afecta la fenología del maíz y su rendimiento, ya que, al disminuir el tiempo del ciclo de madurez, se reducen las fases de vida, disminuye el área foliar, se limita la producción de fotosintatos, la producción de biomasa y llenado de grano. Aunado a la situación anterior, en general, un aumento en los niveles de temperatura y precipitación favorece el crecimiento y la distribución de especies de plagas y malezas al propiciar un ambiente cálido y húmedo, lo cual, enriquece las condiciones necesarias para su desarrollo y adaptación (Skendžić et al., 2021).
Considerando el aspecto del agua, Villalobos-González et al. (2017) mencionan que el déficit hídrico en el maíz provoca una reducción de la expansión del área foliar, un retraso en las etapas de antesis y floración femenina, una reducción en el rendimiento de grano y el número de granos por mazorcas. Çakir (2004) encontró que los déficits de agua durante el período de crecimiento vegetativo pueden ocasionar pérdidas de 28% al 32% del peso final de materia seca, mientras que, durante la formación de espiga, estas afectaciones podrían ser mayores.
Impactos del rendimiento de maíz ante el cambio climático
Resultados de Ureta et al. (2020) identificaron que las afectaciones del cambio climático hacia el cultivo de maíz tendrán impactos negativos en el rendimiento (t ha-1) en los campos de secano, mientras que en los campos de regadío permanecerá estable, siempre que la condición del agua no se vea limitada. Un impacto muy importante en la modelación futura del maíz es el aumento de los GDD a causa de los incrementos de la temperatura, así, los GDD acumulados durante mayo-octubre en la región subtropical, que actualmente alberga las áreas maiceras de temporal más productivas del país (Jalisco, Guanajuato y Michoacán), pasarán de 2061 GDD del periodo histórico 1961-2003 a 2190, 2163 y 2410 GDD promedio en las décadas de 2011-2020, 2031-2040 y 2051-2060, respectivamente (Ruiz et al., 2011).
Murray-Tortarolo et al. (2018) modelaron la relación entre el clima y la agricultura de secano a partir de cuatro trayectorias de concentración representativas (RCP), en la cual, se proyectó que las precipitaciones en todo el país, tendrán una disminución ligera mediante los RCP 2.6 y 4.5, mientras que con los RCP 6.0 y 8.5 se prevé sea una reducción severa, como resultado, se predijo que los rendimientos del maíz en secano disminuirían en todo el país hasta en -10% mediante el RCP 2.6, con reducciones regionales de hasta un -80% con el RCP 8.5, aunque en algunas regiones podrían mantenerse o incluso tener un aumento hasta del 1.5% hacia el año 2100.
Identificaron Ruiz et al. (2011) mediante una proyección futura al 2050, que de cinco zonas productoras de maíz en México, tres presentaran un impacto negativo en la producción de este cereal, en las zonas agrícolas de trópico (< 1 200 msnm) y subtrópico (1 200 a 1 900 msnm) se debe al aumento en temperatura, en la zona de transición (1 900 a 2 200 msnm) a causa de un balance hídrico negativo, mientras que, se pronostican condiciones óptimas para maíz, al incrementar las variables que favorecen al cultivo (precipitación, evapotranspiración e índice de humedad) en las zonas de valles altos (2 200 a 2 600 msnm) y valles muy altos (> 2 600 msnm).
Mediante proyecciones climáticas Arce-Romero et al. (2018) estimaron los rendimientos de maíz para el centro de México, se identificó un mayor rendimiento hacia el horizonte cercano (2020-2039), con el escenario RCP 8.5, por lo que, el incremento de la temperatura podría beneficiar a corto plazo, se espera que para el horizonte medio (2045-2069) con los RCP 4.5 y 8.5, se presente una reducción del rendimiento de hasta -1.5 t ha-1 con respecto a la producción de referencia, lo que conlleva a una disminución del 46.7%, mientras que para el horizonte lejano (2075-2099), con el RCP 8.5 se prevén rendimientos de cosecha de hasta 1.6 t ha-1.
Medidas de adaptación y mitigación al cambio climático
La adopción de estrategias de adaptación y mitigación al cambio climático, tienen el principal enfoque de aumentar la productividad agrícola, así como también, desarrollar la capacidad de resiliencia de los agricultores ante este fenómeno, es una tarea importante y necesaria para preservar en el futuro esta actividad, con el propósito de garantizar la sostenibilidad alimentaria de un pueblo (Bedeke et al., 2019).
Estudios como los de Adeagbo et al. (2021) recomiendan algunas prácticas para minimizar el impacto del cambio climático en la producción de maíz; cultivos intercalados, rotación de cultivos, realizar una plantación temprana, utilizar variedades tolerantes a sequía, cambiar tipo de fertilización química a orgánica, incorporación de materia orgánica, labranza mínima o de conservación, agrosilvicultura, sistemas de irrigación y prácticas de conservación de agua y suelo. Estas estrategias son aplicadas a nivel de parcela y pueden interrelacionarse entre sí ya sea de manera simultánea o secuencialmente (Bedeke et al., 2019). En México, los campesinos tienen una capacidad variable según su experiencia, para adaptarse y responder a los efectos del cambio climático mediante diferentes prácticas heredadas culturalmente (Mastachi-Loza et al., 2016).
Para minimizar las perdidas en la producción de maíz, se podrían implementar programas que mejoren la tecnología de producción actual, acondicionar las regiones con mayor impacto mediante estrategias como el manejo de germoplasma regional y exótico-adaptado, cambio de fecha de siembra, aplicación o aumento de coberturas orgánicas, migrar a nuevas zonas de oportunidad para realizar esta actividad y mantener los costos de inversión (Ruiz-Corral et al., 2011; Arce-Romero et al., 2018; Ureta et al., 2020).
Autores como Ruiz-Corral et al. (2011) desarrollaron un dendrograma de 48 variedades mexicanas de maíz criollo, considerando cuatro variables agroclimáticas, en el cual se determinó que la producción de maíz ante el cambio climático, se concentrará en el futuro en ambientes con altas temperaturas y humedad deficiente, por lo cual, recomienda trabajar con la genética de las razas: Chapalote, Blando de Sonora, Tuxpeño Norteño, Onaveño, Ratón, Dulcillo del Noroeste, Dzit Bacal y Elotero de Sinaloa, las cuales, presentan una mejor respuesta y adaptación a estas condiciones naturales en cada zona productora.
Incertidumbres futuras en la seguridad alimentaria
Las pérdidas totales o parciales en cultivos de maíz, afectan severamente la economía del agricultor, pues en muchas ocasiones es su única fuente de ingreso o en su caso, su única fuente de subsistencia (FAO, 2017). Este fenómeno aumentará la brecha de lograr algunos objetivos de la Agenda de Desarrollo Sostenible, fin de la pobreza, cero hambre, salud y bienestar (ONU, 2016). La FAO (2017) menciona que la seguridad alimentaria de una región se ve comprometida por la escasez o disminución de cultivos básicos, el INEGI (2020), reportó que la población de México fue de 126 014 024 personas, las cuales se abastecen del maíz que se cultiva y se cosecha en el país. El consumo per cápita anual de maíz es de 120.5 kg al año, se considera que el 94% de la población lo consume en tortillas, es un elemento básico en la mesa de todas las familias y pilar en la ganadería mexicana (Ortiz-Rosales y Ramírez-Abarca, 2017).
La CONAPO (2019) reporta que el crecimiento poblacional en México para el año 2050, alcanzará los 148.2 millones de habitantes, lo cual incrementará significativamente la demanda de alimentos, entre ellos, el maíz. Durante el periodo 2015-2020, en promedio anual se importaron 15 193 750 t de maíz, provenientes principalmente de Estados Unidos de América y Brasil, se proyecta que esta cifra incremente en el futuro, lo que posiblemente genere una crisis por el desabasto nacional y mundial (FAO, 2022).
Factores importantes como los costos de inversión, los bajos rendimientos (t ha-1) y los precios del maíz, no garantizan un sustento al agricultor de pequeña escala, el capital de inversión está bajo riesgo latente y en caso de un siniestro, es probable que no vuelva a tener la capacidad de resiliencia para poder reinvertir, por lo cual, se decide a cambiar el uso de suelo o en su caso abandonar las actividades agrícolas (Giller et al., 2021).
Conclusiones
A partir de la literatura consultada en este ensayo, se tiene que el clima es uno de los factores más importantes en la productividad agrícola, lo que puede influir directa o indirectamente, ya que está ligado a procesos fisiológicos que ocurren en la planta. El impacto del cambio climático y de la variabilidad climática hacia la producción de maíz, es una condición inevitable a nivel global, cuyas repercusiones desencadenan múltiples afectaciones en diferentes sectores, esta actividad es altamente vulnerable y con poca resiliencia, lo que indica un grave riesgo para la seguridad alimentaria en el país y la economía que sustenta.
Conocer el peligro asociado al cambio climático y la relación con el cultivo de maíz, el cual, resulta ser altamente sensible a las fluctuaciones de temperatura y precipitación, dando como resultado un bajo rendimiento (por heladas, sequías, inundaciones y otros desastres), esto permite manejar los diferentes riesgos hidrometeorológicos desde una perspectiva de la gestión integrada y la toma de decisiones agrícolas. Adoptar medidas de adaptación y mitigación, garantizarán la productividad de maíz en el país, así como, la amortiguación de los impactos en los procesos productivos y económicos inmersos, dando como resultado una mejor resiliencia para los agricultores.
