Introducción

Muchos cambios se han observado en el clima global durante el siglo pasado. El aumento en la concentración de dióxido de carbono ha sido el factor principal que ha causado el calentamiento en los últimos 50 años. La temperatura media global del aire ha aumentado desde 1970. Todos los modelos climáticos proyectan que las emisiones de gases que atrapan el calor, causadas por el hombre, provocarán un mayor calentamiento en el futuro. Con base en escenarios que no asumen las políticas climáticas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, se prevé que la temperatura media mundial aumente entre 2 y11.5 °C para finales de este siglo (^UNEP,2009).

^{Folland et al. (2001)} indican que durante la segunda mitad del siglo XX, el promedio mundial de temperatura del aire incrementó en 0.6 °C. Sin embargo, este calentamiento no fue espacial o temporalmente uniforme. Por lo general, la detección del cambio climático se asocia más a menudo con el análisis de los cambios en los eventos extremos que con los cambios en la media de las variables de clima (^{Katz y Brown, 1992}). Recientemente, se han hecho considerables esfuerzos para estimar no sólo los cambios en series de temperatura media, sino también los cambios en la frecuencia, intensidad y duración de los fenómenos extremos (^{El Kenawy et al, 2011}).

Se augura que el cambio climático afectará significativamente todas las actividades humanas, incluyendo la productividad de la agricultura principalmente en áreas marginales (^{Conde et al, 2004}). Estudios recientes han demostrado que la temperatura de las áreas agrícolas de México ha estado incrementando de manera perceptible desde la década de los noventas (^{Ruiz et al, 2010}; ^{Zarazúa-Villaseñor et al, 2011}).

Sin embargo, tendencias observadas a nivel regional presentan diferentes patrones aún a escala local, detectando incrementos en las temperaturas en algunos casos, mientras que en otros se detectaron decrementos (^{Carlón y Mendoza, 2007}; ^{Brito-Castillo et al., 2009}; ^{Santillán-Espinoza et al, 2011}).

En México, existe una preocupación por el cambio climático y sus posibles impactos sobre el sector productivo primario, debido a que existen aún pocos estudios cuantitativos y documentados enfocados a las áreas agrícolas (^{Tejeda y Rodríguez, 2007}). Se han realizado estudios sobre la temática de cambio climático y su impacto en la agricultura, pero pocos han analizado a detalle los efectos sobre sistemas producto en particular, lo cual limita el diseño de estrategias de adaptación al cambio climático en este sector (^{Ruiz et al, 2011}).

En lo que respecta a las anomalías de temperatura de manera estacional, las cuatro estaciones del año muestran un calentamiento general desde mediados de los setentas (^{Jones et al, 2009}). Ésta tendencia ha alargado el período libre de heladas en varias regiones de latitudes medias y altas, con una disminución de 10% en el número de días con helada a nivel global (^{Salinger, 2005}).

Los frutales de clima templado requieren frío durante la temporada invernal, primero para romper el letargo invernal y segundo para producir rendimientos económicamente rentables. El calentamiento global tiene el potencial de reducir el frío disponible en el invierno y afectar la producción. Diversos investigadores(as) han pronosticado la disminución en la acumulación del frío invernal en varias regiones del mundo, en escenarios climáticos futuros, utilizando modelos de circulación general u otras metodologías (^{Jindal y Mankotia, 2004}; ^{Baldocchi y Wong 2008}; ^{Luedeling et al, 2009}; ^{Yu et al, 2010}; ^{Luedeling et al, 2011}). ^{Medina et al. (2011)} determinaron una reducción de las unidades frío en la región manzanera del estado de Chihuahua en México.

En México la superficie plantada con durazno baj o condiciones de temporal en 2012 fue de 29 388 ha. Los estados con mayor superficie son Zacatecas que cultiva 12 025 ha (40.9%), Michoacán 2 949 ha (10%) y Puebla2 880 ha (9.8%), los cuales en conjunto representan 60.8% de la superficie plantada y casi 45% de la producción nacional de este frutal (^{SIACON, 2013a}). En ese mismo año, en el estado de Zacatecas 94.6% de la superficie cultivada con durazno criollo de temporal se ubicó en los municipios de Sombrerete (4 336 ha), Calera (2 814 ha), Jerez (1 994ha), Fresnillo (1 778 ha) y Enrique Estrada (450 ha) (^{SIACON, 2013b}).

El durazno requiere entre 400 y 1 000 h frío (HF) durante el período invernal (^{Westwood, 1993}). Es por ello, que existen cultivares de bajo requerimiento de frío (<400 HF), de mediano requerimiento (400-650 HF) y alto requerimiento de frío (>750 HF). En cuanto a requerimientos de frío en genotipos criollos mexicanos, los Zacatecanos requieren entre 250 y 650 HF (^{Pérez, 1995}). En México la tendencia es a cultivar variedades de durazno de bajo requerimiento de frío como son: San Juan, Azteca y Supremo 200 HF, Cardenal, Diamante, Oro Azteca y Regio 250 HF, Oro San Juan 275, Toro 300 HF y Tlaxcala 450 HF (^{Espíndola et al, 2009}). En el estado de Zacatecas hasta ahora no han sido reportados problemas de acumulación de frío de manera recurrente en las regiones productoras de durazno.

Para contar con suficiente información y poder diseñar e implementar medidas de adaptación que eviten o minimicen, en lo posible, los impactos negativos del cambio climático, es necesario estimar en escenarios climáticos futuros, la disponibilidad de recursos agroclimáticos, entre ellos la acumulación de frío, con el fin de lograr una adecuada planeación del desarrollo agrícola a corto, mediano y largo plazo en esta región.

Materiales y métodos

El estudio se llevó a cabo en la región duraznera del estado de Zacatecas, México, la cual se encuentra entre los 102° 30' 00" y 103° 52' 12" de longitud oeste y 22° 30' 00" y 24° 00' 00" de latitud norte y comprende los municipios de Sombrerete, Calera, Jerez, Fresnillo y Enrique Estrada (Figura 1).

Figura 1 Ubicación de los municipios productores de durazno de temporal del estado de Zacatecas, México. 

La primera parte del estudio consistió en realizar un análisis retrospectivo para determinar si realmente en la región objetivo se está registrando un cambio en la temperatura. Para ello, se seleccionaron una serie estaciones de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) con el mayor número posible de datos y ubicadas dentro de la región duraznera.

Se utilizó el programa RClimDex Ver.1.0 desarrollado por ^{Zhang y Yang (2004)} en el Servicio Meteorológico de Canadá, para obtener índices de cambio climáticos siguiendo metodologías de Zhang et al. (2005) y ^{Haylock et al. (2006)} . RClimDex es un programa libre ( http:// etccdi.pacificclimate.org/software.shtml) que se ejecuta en la plataforma R (http://www.r-project.org/). RClimDex proporciona en total 27 índices (incluyendo índices de temperatura y precipitación); sin embargo, para explicar mejor el comportamiento de la temperatura en la región de estudios se eligieron solo siete índices basados en los datos de temperatura máxima y minima (Cuadro 1)

Cuadro 1 Índices de cambio climático relacionados con temperatura máxima y mínima. 

La segunda parte del estudio consistió en la estimación de los escenarios climáticos futuros para la región de estudio. En esta parte se utilizó la base de datos de anomalías mensuales de temperatura media obtenidas del modelo ensamble (10 modelos globales de circulación general) para el escenario de emisiones de gases de efecto invernadero A2 (^{IPCC, 2007}) elaborado por ^{Magaña y Caetano (2007)}. Se obtuvieron valores de anomalías de temperatura media mensual a nivel nacional para los años 2000 a 2060.

Posteriormente, se tomó como climatología actual de referencia del Sistema de Información Ambiental (SIA) del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) del período 1961-2003 (^{Ruiz et al, 2003}). Ésta última información se trabajó en formato raster, sumándole algebraicamente las anomalías futuras estimadas por ^{Magaña y Caetano (2007)}, y así calcular los valores de temperatura media mensual para los años 2011 a 2060. Una vez que se estimaron las temperaturas medias mensuales para cada uno de esos años, se obtuvieron las temperaturas medias mensuales para los cinco escenarios futuros: 1) 2011-2020;2)2021-2030;3)2031-2040;4)2041-2050;y 5) 2051-2060. Para cada uno de estos escenarios se estimaron las temperaturas mínimas para los meses de noviembre a febrero mediante modelos de regresión del SIA, a partir de la temperatura media y la oscilación térmica, después lo cual se contó en el SIA con imágenes de temperaturas medias y mínimas de los meses de noviembre a febrero en los cinco escenarios futuros.

Para contar con imágenes de horas frío (HF) para los meses de noviembre a febrero y escenarios, éstas se estimaron a partir de datos diarios de temperatura máxima y mínima de 2 642 estaciones del periodo 1961-2003. Para tal efecto, primero se estimaron temperaturas horarias utilizando una función senoidal (^{Snyder, 1985}), con las cuales se cuantificaron las HF entre 0 y 7 °C, intervalo de temperatura donde el frutal acumula frío (^{Luedeling et al, 2009}) en los meses de noviembre a febrero en el estado de Zacatecas (^{Medina y Ruiz, 2004}).

Con las HF diarias cuantificadas para toda la serie histórica de cada estación, se estimaron promedios mensuales, luego se generaron modelos no lineales (Gompertz) (Ec.1) con el sistema de análisis estadístico (Version 9.1; SAS Institute, Cary, NC, USA) entre los promedios mensuales de HF y los promedios mensuales de la temperatura mínima del mes correspondiente, los cuales se utilizaron para estimar las HF mensuales a partir de los mapas de temperatura mínima del SIA. Los modelos resultantes se aplicaron con el SIG Idrisi (^{Eastman, 2012}). Se presenta el modelo ajustado para el mes de enero.

)1

Donde: a= asíntota; b= tasa de desarrollo o pendiente; c= punto de inflexión.

Después que se obtuvieron los mapas de HF de la climatología actual y en los cinco escenarios futuros, se obtuvieron de esos mapas los promedios mensuales de HF en las áreas agrícolas más importantes de los cinco municipios que comprenden la región duraznera (Figura 2). Dentro de esas áreas agrícolas se localizan las huertas de durazno, lo cual no significa que todas las áreas agrícolas están plantadas con este frutal. También se clasificaron los mapas de HF en rangos 50 unidades y se obtuvo el número de hectáreas de cada rango en las áreas agrícolas de la región duraznera en los diferentes escenarios. Finalmente, con base en el análisis de la información, se propusieron algunas medidas de adaptación a los escenarios climáticos estudiados en la zona duraznera de Zacatecas.

Figura 2 Áreas agrícolas más importantes de los principales municipios productores de durazno de temporal del estado de Zacatecas, México, dentro de las cuales se ubican las zonas durazneras delimitadas en negro. 

Resultados y discusión

Las pendientes de los modelos generados resultaron ser positivas y otras negativas; es decir, el comportamiento de la temperatura fue diferente en las siete estaciones seleccionadas (Cuadro 2). Sin embargo, se observan tendencias que indican claramente el incremento de la temperatura en series históricas de las estaciones. Los tres primeros índices en el Cuadro 2 corresponden a la temperatura máxima y considerando en conjunto los valores de las pendientes de estos tres índices en las siete estaciones, 13 de 17 pendientes fueron positivas; esto significa una tendencia hacia el incremento de la temperatura máxima. El índice mensual máximo de temperatura mínima diaria (TNx) e índice mensual mínimo de temperatura mínima diaria (TNn) considerados en conjunto, muestran valores de las pendientes positivas en 11 de 14, sugiriendo de igual manera un incremento de la temperatura mínima. Los dos restantes índices, número de días con helada (FD0) y noches frías (TN10p), resultaron con tendencia negativa en 10 de 12 valores de la pendiente, lo que indica una tendencia en la disminución del número de días con helada y porcentaje de noches frías, respectivamente. El análisis retrospectivo mediante la estimación de índices de cambio climático muestra una tendencia hacia incrementar la temperatura en la región de estudio; lo cual conlleva a un decremento de las HF en el periodo invernal.

Cuadro 2 Pendientes de los modelos de ajuste de los índices de cambio climático para cada estación. 

*,**pendiente significativamente diferente de cero (p< 0.05), (p< .01); NS No significativo; NE No estimado; TXx= valor mensual máximo de temperatura máxima diaria; TX90p= porcentaje de días cuando TX > 90 iésimo percentil; WSDI= por lo menos 6 días consecutivos en que TX > 90 iésimo percentil; FD0= número de días en un año cuando TN (mínimo diario) < 0 °C; TNx= valor mensual máximo de temperatura mínima diaria. TNn= valor mensual mínimo de temperatura mínima diaria; TN10p= porcentaje de días cuando TN < 10 iésimo percentil.

Los modelos obtenidos con los promedios históricos normales (1961-2003) para cada uno de los meses de noviembre a febrero, considerando a las HF como variable dependiente, se indican en el Cuadro 3. En todos los casos el valor de R² fue superior a 90%, lo cual significa que los modelos predictivos son aceptables.

Cuadro 3 Coeficientes de las variables de los modelos (Gompertz) de predicción para la obtención de las HF mensuales. 

La aplicación de los modelos de predicción con los escenarios climáticos actual y futuros, se ejecutó con el SIG Idrisi (^{Eastman, 2012}), produciendo los mapas de HF acumuladas para el periodo de noviembre a febrero (Figura 3). En las figuras se observa que conforme se avanza hacia el futuro, en los escenarios, disminuye el área de los intervalos con mayor cantidad de frio, como son los rangos entre 700 y 750 ó más de 750 HF. En contraste, el área de los intervalos con menor cantidad de HF, como son los rangos entre 450 y 600, aumenta. Esto último claramente pronostica que la cantidad de frio acumulado durante el periodo invernal disminuirá, lo cual soporta resultados señalados previamente por ^{Medina et al. (2011)} y ^{Jindal y Mankotia (2004)}.

Figura 3 Horas frío acumuladas para el periodo de noviembre a febrero para la climatología actual (A) y para cinco escenarios futuros (B, C, D, E y F) en la región duraznera del estado de Zacatecas. 

Al mismo tiempo que se obtuvieron los mapas de los escenarios futuros para los municipios, se estimaron los promedios mensuales de HF especificamente en las zonas durazneras ya indicadas en la Figura 3. Los resultados sugieren que, de la climatología actual (1961-2003) al escenario cinco (2051-2060), la acumulación de HF disminuirá de 688.2 HF a 558.4 HF, respectivamente; i.e., que habrá un diferencial de HF ~ 130 entre ambos periodos (Cuadro 4); situación que ya ha sido presentada para otras áreas fruticolas (^{Baldocchi y Wong, 2008}; ^{Yu et al, 2010)}.

Cuadro 4 Horas frío promedio mensuales en las zonas durazneras más importantes del estado de Zacatecas, México. 

En la región duraznera de Zacatecas, la mayor parte de la superficie plantada es con durazno criollo de mediano requerimiento de frio (400-650 HF) (^{Pérez, 1995}). De acuerdo con los resultados del Cuadro 4, en el periodo 1961-2003, en promedio, se acumuló frio suficiente para durazno. En los escenarios futuros, el frio promedio acumulado en el periodo invernal, disminuirá hasta el punto en que durante el periodo 2041-2050 las HF acumuladas promedio descenderán por debajo de 600 HF.

No obstante que la cantidad de frio acumulada en el periodo invernal disminuirá conforme se avanza hacia el futuro, a mediano plazo las HF serán mayores de 600, por lo que se considera que no habrá dificultad en la acumulación de frio para este frutal en las zonas donde actualmente se cultiva en el estado de Zacatecas. En el mismo Cuadro 4, los resultados siguieren que los cuatro meses tendrán una disminución similar en la cantidad acumulada de frio, la cual será aproximadamente de 30 HF para el escenario 2051-2060.

Por otra parte, se clasificaron los mapas de acumulación de frio por intervalos de 50 HF unidades y se obtuvo el número de hectáreas para cada intervalo en las zonas durazneras en los diferentes escenarios (Cuadro 5). En los primeros dos rangos, de 500 a 600 HF, conforme se avanza en los escenarios hacia el futuro, la cantidad de superficie aumenta; es decir, el área aumenta pero no el frio, ya que son intervalos con pocas HF, por lo que al disminuir el frio aumenta la superficie de estas áreas. Por lo contrario, la superficie con intervalos con mayor cantidad de frio (de 650 a 750) disminuye al disminuir la cantidad de frio. En otras palabras, la superficie con rangos con más frio pasa hacia los rangos con menos frio, demostrando asi una clara disminución de frio en el futuro (Fisher et al., 2002; ^{Luedeling et al., 2009}).

Cuadro 5 Número de hectáreas en diferentes intervalos de acumulación de horas frío en el periodo de noviembre a febrero en las zonas durazneras más importantes de Zacatecas, México. 

De acuerdo a estos resultados, el cultivo de durazno criollo de temporal en las regiones donde actualmente es cultivado en el estado de Zacatecas, aparentemente a corto plazo no tendrá problema en satisfacer los requerimientos de frio invernal, ya que la superficie con HF mayores de 650 es la que primeramente disminuirá. En contraste, como este frutal requiere entre 400 y 650 HF, y los rangos entre 550 y 650 (Cuadro 5) se mantendrán en el futuro, entonces se espera que para entonces haya ~ 20 mil hectáreas susceptibles de ser cultivadas.Apesar de esto, es conveniente a mediano plazo la introducción de variedades con menor requerimiento de frio que las actuales, como podrían ser 'Victoria Temprano', 'Fred' y 'Michele' o de más bajo requerimiento de frio como podrían ser las variedades 'Regio' o 'Sol' (^{Fernández et al, 2011}).

También se pueden identificar áreas agricolas con mayor acumulación de frio y que reúnan otras condiciones para el establecimiento del cultivo, cómo el riego o bien un buen temporal, pensando en la posibilidad de cambiar las huertas a esos lugares.

Conclusiones

El análisis retrospectivo con los indices de cambio climático mostró una tendencia hacia el aumento de la temperatura minima y máxima con una correspondiente disminución en la acumulación del frio invernal, lo cual sugiere un efecto debido al cambio climático.

En las zonas durazneras, el promedio de las HF acumuladas en el periodo invernal disminuyó sostenidamente hacia escenarios futuros de 688.2 a 558.4 HF del escenario climatológico actual al escenario 2051-2060, respectivamente.

Dado que la cantidad de frio invernal está disminuyendo y continuará con esta tendencia en el futuro, será conveniente a mediano plazo la introducción y evaluación de variedades con menor requerimiento de HF. De igual manera se podria explorar áreas con mayor acumulación de frio y con facilidades y aptitud para el establecimiento de nuevas huertas.