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Introducción
Las condiciones meteorológicas son el principal factor ambiental que limita la productividad de los cultivos. Dichas condiciones suelen ser moduladas por eventos atmosféricos de escala sinóptica así como teleconexiones globales como el fenómeno de El Niño Oscilación del Sur (ENSO) por sus siglas en inglés). Para Salinger et al. (2000) el ENSO es un importante forzante de variabilidad climática a corto plazo y responsable de alteraciones en el sistema océano-atmósfera, las cuales revelan implicaciones económicas, sociales, ambientales, políticas y académicas como lo detallan Zebiak et al. (2014) . Este fenómeno se caracteriza por la anomalía de temperatura en la superficie del océano pacífico ecuatorial en la región 3.4 de "El Niño", la fase cálida se le conoce como "Niño" la cual consta de una anomalía positiva mientras que la "Niña" es la fase fría o anomalía negativa, la fase "Neutra" es cuando la anomalía oscila sobre los valores medios 26.8 ± 0.5 °C (Latif y Keenlyside, 2009; Maturana et al, 2004).
Existen varios modelos llamados 'índices' que explican con cierto grado de precisión el comportamiento del ENSO; sin embargo, por norma entre los países norteamericanos se recomienda el uso del índice ONI (Índice Oceánico del Niño) desarrollado por el Centro de Predicción Climática de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) por sus siglas en ingles. El ONI es la media móvil de la anomalía de la temperatura de la superficie del mar en tres meses consecutivos (Guevara-Díaz, 2008).
El uso de índices que describen las fases del ENSO y su interacción con la precipitación ha sido ampliamente documentado, por ejemplo en Sudamérica Pinilla y Pinzón (2012) , (Ramírez-Builes y Jaramillo-Robledo (2009) y Ruiz-Cabarcas y Pabón-Caicedo (2013) reportan disminución de la precipitación en fase Niño y aumentos durante fase Niña. Del mismo modo, el ENSO se ha relacionado con el impacto en los cultivos como es el caso de Monasterio et al. (2011) señalan bajos rendimientos en fase Niña principalmente por un aumento en la precipitación en la fase de floración y llenado de grano en maíz.
De igual manera De La Casa y Ovando (2006) encontraron estadísticamente anomalías positivas en el rendimiento de maíz en fase Niño y negativas en Niña. En México los impactos del ENSO han sido dimensionados por distintos autores, resaltando el trabajo de Adams et al. (2003) que encontraron en años Niño una disminución de la superficie establecida de maíz y un aumento en el precio en contraste con los años Niña donde el precio disminuye a causa de un aumento en la producción. Lo anterior se encuentra íntimamente relacionado con la distribución de la precipitación, siendo esto confirmado por Méndez-González et al. (2007) y Pavia et al. (2006) donde demostraron una teleconexión significativa entre las fases del ENSO y la precipitación mensual.
Algunos cultivos serán muy afectados debido al incremento de las sequías extremas, la distribución errática de la precipitación o el temporal extremadamente húmedo a causa de fenómenos como el ENSO (FAO, 2010). La precipitación en particular su distribución temporal fue la que explica mejor la variabilidad del rendimiento de maíz (Llano y Vargas, 2011). En México, el maíz no tan solo es importante en términos alimenticios o industriales, sino también social y culturalmente (de los cereales que se producen en México 65% es maíz). Del mismo modo, las 8.5 millones de hectáreas cultivadas de maíz en México, 88% corresponden al ciclo primavera verano o de temporal en este ciclo se obtienen en promedio 2.3 t ha-1 (SAGARPA, 2011).
En Nayarit se cultivan poco más de 40 mil ha de maíz de temporal que representa 1.9% de la superficie nacional. Mientras que Santa María del Oro en Nayarit, reviste importancia por ser una región de avaluaciones de maíz por parte de centros de investigación del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), así como por ser de los municipios con mayores rendimientos (5 t ha-1) y contar con una superficie establecida de más de 2 mil ha (SIAP, 2013). A pesar de la importancia relativa que tiene el cultivo para la región, no se conoce el impacto del ENSO sobre la meteorología en las diferentes etapas fenológicas. Analizar el impacto de las fases del ENSO en algunas variables meteorológicas en el periodo de siembra a floración por tipo de ciclo vegetativo fue el objetivo del presente trabajo. Los resultados brindarán soporte a la toma de decisiones por parte de productores y técnicos para la selección de tipos de variedades adecuadas al temporal en función de la fase del ENSO.
Materiales y métodos
Zona de estudio. El sitio experimental representa la zona maicera de temporal en Nayarit, México. Se ubicó en las proximidades de la localidad San José de Mojarras, municipio de Santa María del Oro a una altitud de 940 msnm, siendo el régimen de humedad de temporal estricto con precipitación entre junio y octubre.
Base de datos fenológica. Proveniente del Programa de Investigación de Maíz del INIFAP. Se utilizó una base de datos con 15 años de registros, desde el ciclo 98-99 hasta el 12-13. Ésta se constituyó de 344 registros de variedades comerciales y regionales de maíz, de la cual se obtuvieron fecha de siembra (FS), fecha de floración (FF). Para categorizar las variedades según su hábito de crecimiento se utilizó el siguiente criterio: precoz < 57 días a floración, intermedio > 57 y < 62 días a floración y tardío > 62 días a floración.
Índice oceánico del Niño. Del sitio de internet del Centro de Predicción Climática de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos de América se obtuvieron los datos mensuales del índice oceánico del Niño referentes a la región 3.4 (5° N-5° S, 120°-170 °W), los cuales corresponden a la anomalía de la media móvil trimestral. Los valores se clasificaron en tres fases: Cálida o Niño (anomalía > 0.5°C), Fría o Niña (anomalía < -0.5°C) y neutro con anomalías entre -0.5°C y 0.5°C (NOAA, 2014).
Datos meteorológicos. Se dispuso de la base de datos del Servicio Meteorológico Nacional, estación Cerro Blanco con clave 18005 que se ubica en las coordenadas de latitud norte 21° 22' 36" y longitud oeste 104° 37' 06" a una altitud de 965 msnm, la cual se constituyó de registros diarios de temperatura máxima (Tmax), temperatura mínima (Tmin), temperatura media (Tmed= (Tmax+Tmin)/2) y precipitación.
Variables de estudio. Para la cuantificación meteorológica en la etapa vegetativa de cada variedad y ciclo establecido se consideró el periodo de FS a FF. Las variables se calcularon de la siguiente manera: precipitación (P)= cantidad de precipitación acumulada en el periodo. Grados día de desarrollo (GDD)= Tmed-Tb; donde: Tb= 10 °C (Shaw, 1975; Ruiz et al, 2011). Evapotranspiración potencial (ET0)= 0.0023*(Tmed + 17.78) Ra (Tmax - Tmin)05; donde: Ra= radiación solar extraterrestre, en mm/día. Días húmedos (DH)= representa el número de días con precipitación mayor a 1mm. Índice simple de intensidad diaria de precipitación (ISIDP)= cantidad promedio de precipitación en días húmedos (P/DH). Índice de humedad (IH)= relación entre precipitación y la evapotranspiración potencial (P/ET0).
Gestión de los datos. Se integró una base de datos del hábito de crecimiento, ciclo de producción, rendimiento y variables meteorológicas organizadas por fase del ENSO.
Análisis estadístico. Para identificar las posibles diferencias por fase del ENSO se utilizó un análisis de varianza. Cuando se presentaron diferencias significativas, se realizó una prueba de comparación de medias (Tukey con un alfa al 0.05% de nivel de confianza) mediante el programa estadístico Minitab versión 16.
Resultados y discusión
El efecto del fenómeno de "El Niño Oscilación del Sur" sobre la meteorología en Santa María del Oro para el periodo de siembra a floración en maíz de temporal en los 15 ciclos analizados, mostró diferencias relevantes en las distintas fases. La "Niña" se caracterizó por condiciones más húmedas de lo normal contrario lo que sucede en la fase "Niño" vinculado a condiciones más secas. Lo anterior coincide con lo encontrado por Pavia et al. (2006) ; Moeletsi et al. (2011) ; Ruiz-Cabarcas y Pabón-Caicedo (2013) , donde las fases del ENSO contrastan principalmente en anomalías en precipitación siendo positivas para "Niña" y negativas en "Niño".
El análisis de las variables meteorológicas desde FS hasta FF, distinguiendo la fase del ENSO, se puede observar como la precipitación pluvial (P) mostró diferencias estadísticas entre las tres fases, siendo el episodio Niña el de mayor cantidad acumulada en el periodo (43.6%), equivalente a 200 mm de diferencia con respecto a los años Niño que presentaron la menor acumulación (467.36 mm). En lo que respecta a los días húmedos (DH), los años con fase Niño presentaron la menor cantidad con 30.77 días, mientras que los años Neutro y Niña no presentaron diferencias estadísticas entre sí (mayor a 38 días).
Índice simple de intensidad diaria de precipitación (ISIDP) presentó diferencias entre las tres fases siendo los años Niña los de mayor precipitación por día húmedo (17.19 mm) en contraste con los años Niño (15.24 mm). La evapotranspiración potencial (ET0) no mostró diferencias entre años Niño y Neutro (>320.9 mm), sin embargo los años Niña fueron 9 mm menores con respecto a los Niño. El índice de humedad (IH) evidenció diferencias estadísticas entre las distintas fases del ENSO, pero en términos de la clasificación del índice solamente, en fase Niño se transita por un ambiente "Húmedo-muy húmedo" en tanto que en años con fase Neutro y Niña el ambiente es "Muy húmedo". Finalmente, no se encontraron diferencias por fase del ENSO en los grados día de desarrollo acumulado (GDD) siendo el rango encontrado entre 818.75 °C y 807.51 °C. Ruiz et al. (1999) citando a diversos autores señala que el maíz prospera en múltiples condiciones ambientales pero dicha plasticidad es influencia por los hábitos de crecimiento del cultivo, lo cual se constata con lo encontrado en el presente trabajo (Cuadro 2).
Cuadro 2 Influencia del ENSO sobre variables meteorológicas desde siembra a floración en variedades mejoradas de maíz en temporal.
Medias con la misma literal en renglón no presentan diferencias significativas, de acuerdo con la prueba de Tukey a p≤ 0.05.
Precipitación
Los resultados del análisis de varianza muestran diferencias estadísticamente significativas en P. Para las variedades precoces en año Niña se registran más de 750 mm de precipitación a floración (Figura 1), en tanto que en años Neutro para las variedades intermedias y tardías la P acumula más de 650 mm. Para los tres ciclos vegetativos los años con fase Niño acumulan la menor P de siembra a floración (420-520 mm).Trabajos como los de Granados-Ramírez y Sarabia-Rodríguez (2013) manifiestan que los requerimientos hídricos para maíz de temporal deben ser superiores a los 400 mm a floración, en tanto que Ruiz et al. (1999) y Ruiz et al. (2013) señalan que el maíz prospera con P mayor a 600 mm acumulados en el ciclo completo. Los resultados del presente trabajo muestran como estos requerimientos son aportados en las distintas fases del ENSO y en los tres ciclos vegetativos tan solo a floración, por lo que en términos de P se puede considerar como un factor no limitante para el desarrollo del cultivo en esta región, a esta etapa fenológica.
Días húmedos
En lo que respecta al análisis por ciclo vegetativo, los años con fase Niño fueron los que acumularon menos DH (Figura 2). Las variedades de los ciclos intermedio y tardío no mostraron diferencias significativas entre años Neutro y Niña, mientras que las variedades precoces son estadísticamente diferentes entre las tres fases del ENSO.
Índice simple de intensidad diaria de precipitación
Las variedades con ciclo vegetativo intermedio no mostraron diferencias estadísticas por fase del ENSO, siendo el promedio 16 mm por evento de lluvia (Figura 3). Las variedades precoces en años con fase Niña mostraron diferencias con promedios mayores a 20 mm de precipitación en contraste con los años Niño y Neutro con promedios entre 15 y 17 mm. En las variedades tardías sobresalieron los años Neutro con promedios de precipitación por día de 17 mm a diferencia de años con fase Niño con 14 mm. La fase Niña no mostró diferencia estadística con las otras fases.
Evapotranspiración potencial
Las variedades tardías no mostraron diferencias estadísticas por fase del ENSO (320-350 mm). En tanto que las variedades precoces e intermedias, los años con fase Niña mostraron los promedios más bajos en la ETO como se observa en la Figura 4. Texeira et al. (2013) encontraron para una región de Buenos Aires,Argentina que los eventos ENSO se relacionan con anomalías positivas en la evapotranspiración en fase "Niña" y negativas en "Niño" contrario a lo encontrado en Nayarit, sin embargo el ENSO se manifiesta en la región sur del continente de manera inversa al norte, por lo que se puede considerar como una similitud entre regiones.
Índice de humedad
En el análisis por ciclo vegetativo, en fase Niña se obtuvieron los promedios más altos de este índice en todos los hábitos (Figura 5). En las variedades intermedias y tardías, en las fases Neutro y Niña no se observaron diferencias significativas contrastando con la fase Niño, donde se obtuvieron los menores promedios. Ruiz et al. (2013a) identificaron 678 accesiones correspondientes a 24 razas nativas de maíz, las cuales resultaron adaptadas a ambientes áridos, a diferencia de lo anterior, este trabajo identificó que a pesar de la fase del ENSO, en el IH siempre se registraron valores mayores a 1.0 es decir ambiente húmedo, por lo que se puede inferir que en
Grados día de desarrollo
Las variedades tardías acumularon más de 850 GDD en cualquier fase del ENSO. Las precoces acumularon entre 760-790 GDD siendo en años Neutro donde la acumulación fue significativamente menor (760 GDD) y finalmente las variedades intermedias entre 810-830 GDD. Fueron los años con fase Niño los que acumularon más GDD en los tres ciclos vegetativos (Figura 6). Estos resultados coinciden con razas del grupo tropical precoces como Conejo, Zapalote Chico, Ratón y Nal-Tel, descritas por Ruiz et al. (2013a) Lo anterior permite especular sobre la plasticidad fenotípica presente en el maíz (amplia adaptación) en razas criollas y la vulnerabilidad de algunos maíces comerciales sobre lo específico de su hábito y ambiente de desarrollo (adaptación estrecha). Mercer y Perales (2010) concluyen que las razas criollas se adaptan mejor a condiciones cambiantes del ambiente gracias a su mayor variación genética, que les confiere esa plasticidad fenotípica de adaptarse a ambientes poco favorables.
Conclusiones
Se identificó la influencia del fenómeno de "El Niño Oscilación del Sur" sobre la meteorología en la región productora de maíz de temporal en Nayarit, México en el periodo siembra-floración. Las fases de este fenómeno inciden de manera diferida según el tipo de ciclo vegetativo del maíz establecido en temporal. Los eventos Niña se caracterizaron por condiciones predominantemente húmedas en tanto que la fase Niño fue significativamente menor en los cinco indicadores relacionados con la humedad. No existieron diferencias estadísticas entre fases con respecto a la acumulación de GDD. La precipitación al ser dominada por la fase del ENSO mostró una meteorología en los cinco indicadores relacionados con ella, diferencias estadísticas con respecto a los ciclos vegetativos, siendo las variedades precoces las que mostraron marcadas diferencias entre las tres fases.
En tanto que las intermedias y tardías solo se diferenciaron en fase Niño (condiciones menos húmedas). Los resultados abren la posibilidad de continuar con trabajos que consideren el resto de las etapas fenológicas del cultivo con el objetivo de caracterizar las condiciones en que se produce el maíz de temporal. Con todo lo anterior se puede concluir que las fases del ENSO inciden de manera clara en algunas variables meteorológicas las cuales son importantes en el desarrollo del cultivo, lo que puede ser utilizado como un incipiente sistema de alerta temprana en combinación con los modelos de pronósticos del ENSO que publica de manera mensual el Instituto Internacional de Investigación para el Clima y la Sociedad.
