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Introducción
El proceso de reposo en frutales de clima templado es una característica que inhibe el crecimiento, el cual sólo puede terminarse si la yema es expuesta a bajas temperaturas por determinado tiempo (Díaz-Montenegro, 1987). La existencia de un requisito de frío de los brotes de las plantas de nogal para romper el reposo y crecer normalmente, fue sugerida por primera vez por Waite (1925). La falta de frío aparentemente retrasa la brotación, aumenta la caída de frutos y reduce el rendimiento cuando el nogal se cultiva en climas sin suficientes horas de frío (Van Horn, 1941; Nasr y Hassan, 1975). La falta de conocimiento para predecir la suficiencia del período de dormancia, impide el desarrollo de modelos de crecimiento de nogal que podrían ser útiles en aplicaciones tales como el manejo de plagas, propagación de plantas, y la evaluación de la adaptación climática de cultivares (Smith et al., 1992).
La demanda de frío en nogal ha sido confirmada, y en un estudio se reportaron las horas que se requieren para romper la dormancia, estableciéndose 500 para los cultivares 'Desirable' y 'Mahan' y 600 para 'Stuart' (McEachern et al., 1978). En otro estudio se reportan de 300 a 400 para 'Mahan', 'Success', 'Desirable', y 'Schley', y de 700 a más de 1 000 para 'Stuart' (Amling y Amling, 1980). En ambos estudios, 'Stuart' tuvo una mayor demanda de enfriamiento que los otros cultivares evaluados. Van Horn (1941) reporta que los árboles de 'Burkett' al plantarse en bajas altitudes del estado de Arizona, EE. UU., se vieron seriamente afectados por retraso de la brotación, mientras que 'Humble' brotaba normalmente durante la primavera. Las diferencias entre los dos cultivares se atribuyeron a una mayor necesidad de frío de “Burkett” que “Humble”.
El calentamiento del sistema climático es inequívoco, como evidencian ya los aumentos observados del promedio mundial de la temperatura del aire y del océano, el deshielo generalizado y el aumento del promedio mundial del nivel del mar. En el período de 1995 a 2006, once años figuran entre los más cálidos en los registros instrumentales de la temperatura de la superficie mundial (desde 1850). La tendencia lineal a 100 años (1906-2005), cifrada en 0.74°C (entre 0.56°C y 0.92°C) es superior a la tendencia 1901- 2000 correspondiente de 0.6°C (entre 0.4°C y 0.8°C). Este aumento de temperatura está distribuido por todo el planeta y es más acentuado en las latitudes septentrionales superiores. Las regiones terrestres se han calentado más a prisa que los océanos (IPCC, 2007).
A nivel global, las décadas de 1990 y 2000 han sido las más cálidas. Es notable el periodo entre 1910 y 1945 con un incremento de temperatura global de 0.14°C y el periodo de 1976-1999 con un incremento de la temperatura de 0.17°C (Salinger, 2005; Jones et al., 2009). Se han realizado estudios en diferentes regiones del planeta para conocer las tendencias de temperatura y determinar sus diferencias con respecto a la climatología actual, utilizando series de 30 años para que disminuyan errores sistemáticos y que permitan detectar variaciones pequeñas (anomalías) en temperaturas (Leroy, 1999).
Debido al incremento de la temperatura que se ha dado de manera general en todas las estaciones del año, la de invierno también se ha visto afectada al disminuir la cantidad de frío o unidades frío que se acumulan durante la temporada y que son necesarias para romper el letargo invernal de los frutales caducifolios (Jindal and Mankotia, 2004; Luedeling et al., 2009; Yu et al., 2010).
Con el fin de lograr una adecuada planeación del desarrollo agrícola a corto y mediano plazo en una región, es necesario estimar en escenarios climáticos futuros, la disponibilidad de recursos agroclimáticos, entre ellos la acumulación de frío, 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. Por tal motivo, el objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto del cambio climático del S. XXI en la acumulación de frío en la región nogalera de Hermosillo, Sonora.
Materiales y métodos
Área de estudio
El estudio se desarrolló para las condiciones agroclimáticas de la región agrícola del municipio de Hermosillo, Sonora, México. El municipio de Hermosillo está ubicado al oeste del Estado de Sonora, su cabecera municipal es la ciudad de Hermosillo localizada entre los paralelos 29° 10' y 28° 59' de latitud norte y entre los meridianos 111° 4' y 110° 55' de longitud oeste a una altura de 282 msnm. Colinda al noreste con Carbó y San Miguel de Horcasitas; al este con Ures y Mazatán; al sureste con La Colorada y Guaymas; al noroeste con Pitiquito y al suroeste con el Golfo de California (Figura 1).
Métodos de cálculo de horas frío
Se evaluó la precisión de dos métodos en cuanto a la estimación de la acumulación de horas frío en la temporada de invierno:
a) Método Da Mota (Díaz, 1987), el cual calcula las horas frío acumuladas mensualmente de la siguiente manera:
HF= 485.1 - 28.52 Xi
Donde: Xi es la temperatura media de los meses de noviembre, diciembre, enero y febrero.
b) Método Weinberger (Ortiz, 1987), el cual relaciona el número de horas frío acumuladas con el promedio de las temperaturas medias de diciembre y enero, mediante la siguiente ecuación:
HF= 2124.85 - 125.23 Xi
Donde: Xi es el promedio de las temperaturas medias de diciembre y enero (°C).
La evaluación de la precisión de estos métodos se realizó comparando los valores de horas frío acumulada con esta metodología contra los totales de horas frío contabilizada directamente a través de datos diezminutales provenientes de la estación agrometeorológica automatizada CECH-INIFAP de la Red Agroson (www.agroson.org.mx). Los cálculos y la evaluación de los dos métodos indirectos se hicieron tomando en cuenta una serie de diez ciclos de invierno (2004- 2005 a 2013-2014). El cálculo directo de horas frío se realizó mediante la contabilización de horas frío efectivas (HFE), utilizando la siguiente expresión, a la cual denominaremos método INIFAP:
HFE= HF-HC
Donde: HF son las horas con temperaturas > 0 y ≤ 10°C; mientras que HC son las horas con temperatura >25°C.
El ajuste de los métodos indirectos de cálculo de horas frío se evaluó a través del coeficiente de correlación de Pearson, estableciéndose las correlaciones Da Mota vs INIFAP y, Weinberger vs INIFAP. Se seleccionó el método indirecto que mejor correlacionó con el método INIFAP.
Escenarios de cambio climático
Una vez seleccionado el método indirecto de mejor precisión, se procedió a estimar la acumulación de horas frío para las climatologías 1961-2010 (referencia), año 2030, año 2050 y año 2070 bajo las rutas representativas de concentración de gases efecto invernadero (Rcp) 4.5 y 8.5. Para los escenarios climáticos futuros se utilizó el sistema de información de cambio climático (Ruiz et al., 2005), derivado del ensamble de 11 modelos de circulación general: BCC-CSM1-1, CCSM4, GISS- E2-R, HadGEM2-AO, HadGEM2-ES, IPSL-CM5A- LR, MIROC-ESM-CHEM, MIROC-ESM, MIROC5, MRI-CGCM3, NorESM1-M. La implementación de estos cálculos se ejecutó con rutinas de álgebra de mapas mediante el sistema Idrisi Selva. Como climatología de referencia se utilizó el período 1961-2010, para lo cual se utilizó el sistema de información climática interpolado por el INIFAP originalmente a una resolución de 90 m. Toda esta información fue utilizada y manejada en imágenes raster con resolución de 30” de arco.
Se compararon las imágenes obtenidas de temperatura media diciembre-enero y horas frío acumuladas en todos los escenarios climáticos considerados. Finalmente la edición de las imágenes para convertirlas en mapas se realizó a través del sistema ArcGis, donde se consideraron procedimientos de reclasificación de imágenes en función de intervalos determinados de acuerdo con los valores mínimos y máximos de las imágenes temáticas.
Resultados y discusión
En el Cuadro 1 se pueden ver los totales de HF calculadas con los dos métodos indirectos y el método INIFAP. Los análisis de correlación mostraron que Weinberger correlaciona mejor con el método directo (INIFAP) ya que su coeficiente de correlación fue de 0.87, en tanto el análisis entre INIFAP y Da Mota arrojó un coeficiente de correlación de 0.77. De cualquier forma ambas resultaron con significancia estadística (p≤ 0.05).
Cuadro 1 Valores de horas frío acumuladas en 10 temporadas de invierno en la región de Hermosillo, Sonora, de acuerdo con tres metodologías.
De acuerdo con estos resultados, la estimación de acumulación de horas frío en las climatologías estudiadas se realizó haciendo uso de la ecuación de Weinberger.
Evolución de la temperatura media en el período diciembre-enero
En la Figura 2 se observa la dinámica de la temperatura media con el Rcp 4.5, en el cual se observa que actualmente se tiene un promedio que oscila entre 14 y 16 °C, pero inmediatamente en el escenario 2030 la temperatura se incrementa a 16-18 °C (+2 °C) en casi toda el área agrícola de la Costa de Hermosillo, quedando solo pequeños remanentes en la parte extrema del norte (calle 36 norte), pero conforme se avanza hacia el futuro en los escenarios, ya no se registra ningún área de la región de Hermosillo, en un rango térmico inferior a 16-18 °C, lo cual denota un incremento sustancial de la temperatura, que definitivamente afectará la acumulación de frío invernal para los frutales caducifolios como el nogal. Lo anterior afectará incluso a municipios adyacentes como San Miguel de Horcasitas y Pitiquito, que pudieran ser áreas alternativas de crecimiento de plantaciones de nogal en el futuro.
Figura 2 Mapa de los escenarios para la temperatura media actual y futura a 2030, 2050 y 2070 en el Rcp 4.5 para la región nogalera de Hermosillo, Sonora.
Por otra parte, en la Figura 3 se muestran los escenarios obtenidos para el Rcp 8.5, donde se observa que ya desde el escenario 2030 se incrementará la temperatura al rango 18- 20°C (+4°C), e incluso en el escenario 2050 ya una buena parte de la región nogalera de Hermosillo, especialmente la parte oriente del área agrícola tendrá una temperatura media en el rango de 20-22°C, pero para el climatología 2070, ya se observará que el total de la región nogalera presentaría medias de temperatura del rango 20-22°C e incluso algunas áreas del poniente de la ciudad llegarán al rango de 22-24°C (+8°C).
Evolución de las horas frío en el período diciembre-enero
En la Figura 4 se observa la dinámica de las horas frío para el Rcp 4.5. Para la climatología actual (1961-2010) se observa que la acumulación oscila en el rango de 200-300 horas frío (HF), para la mayor parte de la región nogalera de Hermosillo, Sonora, y otra parte (sección oriente) en el rango de 100-200 HF, que llena un mínimo del requerimiento de los cultivares de uso actual (Western y Wichita) y que conlleva el uso de promotores de la brotación en plantas de nogal, pero en el escenario siguiente (2030) se reduce drásticamente la acumulación de frío a 0-100 HF en la mayor parte de la región, quedando un pequeño remanente de 100-200 HF en el extremo norte de la Costa de Hermosillo, lo cual no cubre los requerimientos de esos cultivares, ya que como lo señalan Smith et al. (1992), algunos cultivares similares a los anteriores como Mahan requieren entre 300 y 400 HF. Incluso regiones que actualmente se consideran como áreas alternativas para futuros crecimientos de plantaciones de nogal, como San Miguel de Horcasitas y Carbó, presentarán una baja capacidad de acumulación de frío en 2050 y 2070, ya que sólo se estima acumularían entre 0 y 100 HF en la temporada de invierno. De acuerdo con estos resultados se podría considerar que el uso de los cultivares actuales de nogal ya no sería viable en el futuro.
Figura 4 Mapa de los escenarios de horas frío actual y futura a 2030, 2050 y 2070 en el RCP 4.5 para la región nogalera de Hermosillo, Sonora.
En lo que se refiere al Rcp 8.5, la acumulación de HF en los escenarios 2030 en adelante (Figura 5) sería en el rango de 0-100 HF, lo cual es muy poco para las variedades de uso actual. Este sería el peor escenario climático para la región, ya que prácticamente estaría eliminando al nogal y en general a los frutales caducifolios del patrón de cultivos regional, incluso a partir del año 2030.
Conclusiones
Debido a que los escenarios futuros estudiados, prevén una pobre acumulación en la cantidad de frío invernal en la mayor parte de la superficie, es muy probable que incluso la aplicación de promotores de brotación sea insuficiente para un adecuado rendimiento, en las variedades Western y Wichita que son de bajo requerimiento de frío (300-400 HFE).
Por lo anterior, si se quiere mantener a la región de estudio como zona productora de nogal, deben irse proyectando medidas de adaptación a mediano plazo que contemplen entre otros aspectos, la obtención de cultivares de muy bajo requerimiento de frío.
En forma alternativa, se debe analizar la posibilidad de mudar las plantaciones de la región Costera de Hermosillo, hacia áreas con mayor acumulación de frío (zona serrana), pero que cuenten con facilidades para el establecimiento de las huertas y sobre todo con disponibilidad de agua.
