Impacto del calentamiento global en la fenología de una variedad de vid cultivada en el Sur de Chile

Impact of global warming on the phenology of a variety of grapevine grown in Southern Chile

Emilio Jorqueta–Fontena* y Raúl Orrego–Verdugo

Programa de Doctorado en Ciencias de Recursos Naturales, Facultad de Ingeniería, Ciencias y Administración, Universidad de la Frontera. Temuco, Chile. Avenida Francisco Salazar. 01145, Casilla 54–D. *Autor responsable: (ejorquera@ufro.cl)

RESUMEN

La tendencia al aumento de las temperaturas provocaría grandes cambios en el ciclo de desarrollo de las plantas y en el estilo de agricultura en una determinada localidad. En el presente trabajo se analizó el efecto de las temperaturas proyectadas por el IPCC sobre la fenología de Vitis vinifera (L.) variedad Gewürtztraminer, en dos zonas de viticultura de clima frío del sur de Chile. Se ajustó un modelo matemático sobre datos de fenología y grados–día recopilados durante dos años. El modelo obtenido se corrió con datos de temperatura del clima actual y los proyectados con los escenarios A2 y B2 para el periodo 2070–2100. El análisis de los resultados muestra que el clima local presentaría importantes aumentos en las sumas de temperaturas (grados–día), lo que reduciría hasta 17 d el periodo de brotación a flotación y entre 28 a 46 d el periodo de brotación a cosecha, en el escenario más extremo. La fenología es muy sensible a los escenarios de calentamiento global y probable cambio climático. Caractetizar su posible comportamiento podría servir de rererencia para definir estrategias para la planificación futura de un viñedo.

Palabras clave: temperatura, grados–día, modelo.

ABSTRACT

The trend to increased temperatures would lead to great changes in the development cycle of plants and style of agriculture in a particular locality. The effect of the temperatures projected by the IPCC on the phenology of Vitis vinifera (L.) Gewuttzttaminet variety, in two areas of cold climate viticulture in southern Chile, was analyzed in this paper. A mathematical model was adjusted on phenology data and degree–days collected fot two years. The model obtained was turn with temperature data from current weather and those projected with the A2 and B2 scenatios for the period 2070–2100. The analysis of the results shows that local climate would present significant increases in the temperature sums (degree–days), reducing up to 17 d the bud–burst to flowering period and between 28–46 d the period of sprouting to harvest, in the most extreme scenario. Phenology is very sensitive to global warming scenatios and probable climate change. Characterizing its possible behaviot could serve as reference to define strategies for the future planning of a vineyard.

Key words: temperature, degree–days, model.

INTRODUCCIÓN

Hay una tendencia al aumento de las temperaturas globales (IPCC, 2001, 2007) que ha afectado significativamente el desempeño de muchos sistemas naturales y agrícolas, porque este factor es fundamental para la manifestación de los eventos fenológicos temporales como la floración y madurez de los órganos reproductivos (Peñuelas y Filella, 2001). En viticultura, Jones y Davis (2000) observaron un adelanto de 13 d en la cosecha al estudiar durante 45 años la fenología de distintas variedades de vid en Francia, lo que concuerda con lo observado en otras localidades europeas (Jones et al., 2005).

Para evaluar los efectos del calentamiento global es necesario tener proyecciones de las condiciones climáticas. Estas proyecciones son realizadas con modelos computacionales que simulan el comportamiento global de la atmósfera y los océanos (Gordon et al., 2000; Bodwen y Edwars, 2003). Estos modelos, denominados AOGCM (Atmospheric and Ocean Global Climatic Model), son usados para investigar los efectos del cambio climático en áreas agronómicas, tales como recursos hídrico (Salathe, 2005), plagas (Yamamura et al., 2006) y cultivos (Webb et al., 2007; Challinor et al., 2009).

La fenología de vides ha sido poco estudiada con base en estas proyecciones. Webb et al. (2007) indican que en Australia se reduciría entre 37 y 40 d el periodo comprendido entre brotación y cosecha en las variedades Chardonnay y Cabernet Sauvignon. En Italia, Bindi et al. (1996) calculan una reducción de hasta 30 d en Cabernet Sauvignon para el mismo intervalo de desarrollo.

La temperatura es un factor limitante para la viticultura de gran escala en el sur de Chile, porque esta industria se centra en variedades de alto requerimiento térmico. Sin embargo, este clima parecido a las condiciones climáticas de regiones como Burgundy y Alsacia en Francia, entrega características particulares al vino, propias del largo periodo vegetativo y lenta maduración del fruto, que le dan un alto valor agregado. Así, es relevante investigar los posibles efectos que tendrá el calentamiento global en la fenología de la vid en esta zona, puesto que el previsto aumento de las temperaturas globales afectaría la fenología de las plantas (Peñuelas y Filella, 2001; Thomson et al., 2005).

El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto del aumento de las temperaturas en la zona sur de Chile sobre la fenología de la vid. Esta relación se basa en la hipótesis de que la temperatura ejerce una influencia relevante en el comportamiento vegetativo y productivo de las vides.

MATERIALES Y MÉTODOS

Clima de los sitios de estudio

Material vegetal y estados fenológicos estudiados

Se usaron 24 plantas de vid vinífera variedad Gewürtztraminer en cada localidad, agrupadas en dos repeticiones de 12 individuos cada una. Las plantas se establecieron el año 2001 a una distancia de plantación de 1 m sobre la hilera y 3 m entre la hilera en un sistema de conducción de espaldera simple.

Cada planta se midió semanalmente para registrar los estados fenológicos de brotación, floración y cosecha, marcando las yemas del tercio medio del cordón apitonado (i.e. rama lateral) para considerar la condición promedio del cordón. Las mediciones se efectuaron durante las temporadas 2003–04 y 20042005, desde mediados de agosto hasta la cosecha. La fruta se cosechó según índice refractométrico, usando un valor mínimo de 20.5 °Brix.

Modelo matemático de fenología

Para ajustar un modelo de fenología para las condiciones climáticas locales, se relacionó la escala fenológica BBCH para Vitis vinifera L. (Lorenz et al. 1994) con los grados–día acumulados (DD), calculados según la ecuación 1:

Los datos de temperatura se registraron cada 15 min en estaciones meteorológicas (Davis Weather Monitor II, USA) cerca de los sitios experimentales del 01 de septiembre (biofix) a la cosecha (considerado como el periodo de crecimiento de la planta).

Para correlacionar estos datos se utilizó la ecuación monomolecular de Mitscherlich, considerando que el crecimiento es continuo y sin puntos de inflexión (Thornley y Johnson, 1990). Esta ecuación ha sido validada para modelos de fenología en vides cultivadas en la zona central de Chile (Ortega–Farias et al., 2002).

El modelo se ajustó en el programa StatGrafic^® Centurión XV. Para obtener un mejor ajuste entre los datos de fenología y los DD se eliminó la discontinuidad entre los estados fenológicos 1 (desarrollo de las hojas) y 5 (aparición del órgano floral) en la escala BBCH (Lorenz et al., 1994). Por tanto, los estados fenológicos registrados se codificaron como 07 (brotación), 35 (plena floración) y 59 (cosecha).

Para evaluar los cambios en la fenología de la vid frente a condiciones de calentamiento global se usaron datos proyectados de temperatura en los escenarios B2 y A2 de cambio climático (IPCC, 2001). Las proyecciones se obtuvieron de una base de datos generada por el Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile^[3]. Esta base de datos se desarrolló mediante downscaling dinámico del modelo HadCM3 (Fuenzalida et al., 2006), y consiste en cuadrículas de 0.25° (aproximadamente 25 km) con simulaciones meteorológicas de la serie de tiempo 20702100 a escalas temporales diarias y mensuales, suponiendo años idealizados de 360 d (12 meses de 30 d cada uno). Se usaron las temperaturas máximas y mínimas diarias de los píxeles donde se ubican los sitios experimentales.

Los resultados de los modelos de circulación representan la tendencia de las variables y no predicciones de las mismas (Räisänen, 2007). Por lo anterior, estos datos se resumieron en medias climatológicas y se incorporaron al simulador climático estocástico CLIMGEN (Campbell, 1990) para generar 50 años de temperaturas máximas y mínimas diarias, representativas de cada localidad y escenario en estudio. Además, se trabajó con las diferencias de los escenarios en lugar de los valores proyectados, con el fin de eliminar el error sistemático del modelo climático (Paruelo y Salas, 1999). De esta forma se obtuvo una serie de tiempo diaria que permitió calcular los DD durante la estación de crecimiento para la condición base y para los dos escenarios de cambio climático estudiados.

El modelo fue validado con los datos recolectados entre 2002 y 2005, en las estaciones de cada sitio experimental (datos no mostrados).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Modelo matemático de fenología

En la Figura 1 se observa el alto grado de relación entre los estados fenológicos de la vid y los DD, coincidiendo con lo reportado por Amerine y Winkler (1974), Williams et al. (1985) y Ortega–Farías et al. (2002). Al analizar el modelo (Figura 1), se infiere que los coeficientes 64.351 y —0.00202 condicionan el estado fenológico al inicio del ciclo de crecimiento y la tasa de desarrollo de las plantas. La constante 67 representa la asíntota o valor máximo que puede alcanzar la estimación y que se representa por el estado fenológico fin de caída de hojas. Pese a la simpleza del ajuste, esta ecuación sigue el patrón continuo del desarrollo de las especies vegetales en condiciones óptimas de cultivo (Thornley y Johnson, 1990).

Una comparación entre las temperaturas medias mensuales proyectadas para los escenarios A2 y B2 y las registradas entre 2002–2005 (línea base) se muestra en la Figura 2. Es posible observar que las temperaturas medias mensuales en Nueva Imperial son ligeramente más templadas que en Galvarino en todas las condiciones y, como es de esperar, el promedio mensual de temperatura es mayor en la condición A2 que en la B2 en ambas localidades.

Al comparar estas temperaturas en términos de grados–día (Figura 3), se observa que existe una importante diferencia entre las proyecciones de temperatura y las condiciones de base. Además, la acumulación térmica durante el periodo definido es más rápida en la condición B2, lo que sugiere un mayor adelanto en la fenología en este escenario.

Las mayores temperaturas durante la estación de crecimiento podrían tener efectos indeseados en el rendimiento y calidad de la fruta (Webb et al., 2007), si se excede la temperatura óptima de una variedad. Tales efectos son consecuencia de una mayor abscisión de bayas, disminución en el tiempo de maduración (Bindi et al., 1996) y una elevada síntesis de taninos provocada por el cambio de color y acumulación de azúcares más temprana en la fruta (Salinger, 1987). No obstante, temperaturas más cálidas al inicio de la temporada provocarían un temprano aumento de área foliar (Bindi et al., 1996), lo que podría tener un efecto positivo en la acumulación de biomasa que causaría un mayor sombreamiento de la fruta durante el periodo de mayor temperatura.

Impacto de las temperaturas proyectadas sobre la fenología de la vid

La posibilidad de cuantificar los cambios en la fenología de la vid es de gran importancia para la industria vitivinícola chilena. El análisis de la fenología actual muestra que en Galvarino el ciclo entre el biofix y la cosecha es 4 d más corto que en Nueva Imperial, debido al clima ligeramente más cálido de este sitio (Figura 2). Al comparar este periodo con el calculado a partir de las condiciones de calentamiento global, se puede observar la significativa precocidad que presentaría el cultivo (Figura 4). Además, los días calculados para la brotación en la condición de base y los escenarios de cambio climático son lejanos, como resultado de la mayor acumulación de grados–día al inicio del ciclo de crecimiento. Este fenómeno cambiaría considerablemente en el siguiente periodo (brotación–floración), donde el estado de plena floración se alcanzaría con una diferencia hasta de 17 d más temprano en Nueva Imperial (condición B2).

La precocidad calculada para el estado de plena floración podría aumentar el riesgo de daño por heladas tardías (Nemani et al., 2001). No obstante, se espera que con las condiciones de calentamiento global estudiadas exista un menor número de heladas y, por tanto, menor riesgo en las fases críticas del cultivo. Por ello, Webb et al. (2007) sostienen la relevancia de modelar cuantitativa y temporalmente las heladas durante el periodo de crecimiento de los cultivos.

Las temperaturas proyectadas redujeron entre 28 a 46 d el periodo de brotación a cosecha. Los resultados estimados con el modelo son ligeramente mayores a lo reportado por Webb et al. (2007) y Bindi et al. (1996). Estas diferencias pueden deberse a la naturaleza empírica de la relación fenología/grados–día que no considera otras interacciones que afectan al continuo planta–atmósfera, como la concentración de CO₂ ambiental. Asimismo, se debe considerar la aparente condición no estacionaria de la relación fenología/grados–día (Zhang et al., 2008).

En general, el adelantamiento de todos los estados fenológicos es mayor en el escenario B2. Esta respuesta se debe a la mayor suma de temperaturas calculadas para este escenario climático durante la temporada de crecimiento de la vid, a pesar de que en términos absolutos (¿.e. promedios mensuales), la condición A2 es más cálida.

Este tipo de estudios se basa en la calidad de las proyecciones climáticas realizadas. Tales proyecciones han mostrado una exactitud aceptable, aunque persiste la limitación de la resolución espacial de los datos aún cuando se trabaje con modelos mesoescala (Mearns et al., 1996; Baron et al., 2005), como en la presente investigación. La inclusión de técnicas para mejorar la precisión espacial de las mediciones y modelos ecofisiológicos de cultivos, permitiría una mayor precisión en los cálculos lo que es relevante si hay un enfoque hacia la toma de decisiones locales. En este sentido, el análisis de los resultados sugiere un traslado de la viticultura de gran escala hacia la zona sur de Chile (de pequeña escala), porque la acumulación de grados–día permitiría incluir variedades de clima calido con alto potencial de rendimiento y calidad de fruta bajo las sumas de temperatura calculadas. Además, la variedad estudiada tendría que ser cultivada fuera de la zona analizada debido a que es preferentemente de clima frío (Jones, 2006).

CONCLUSIONES

Se evaluó el impacto del calentamiento global previsto en la aparición de algunos eventos fenológicos del ciclo anual de la variedad Gewürtztraminer en dos zonas de viticultura de clima frío del sur de Chile. El análisis de los resultados muestra que la fenología es extremadamente sensible a los diferentes escenarios de cambio climático y sirve para ilustrar el posible impacto de mantener los actuales niveles de emisión de gases invernadero. Se observó un adelantamiento mayor en la fenología en el escenario B2 que en el A2, pese a ser menos cálido en términos absolutos.

Abordar el impacto del posible cambio climático en la fenología de la vid, permitirá a la industria del vino definir algunas estrategias que podrían ser útiles para la planificación futura de un viñedo; entre ellas, el traslado del tipo y escala de la viticultura hacia la zona sur del país.

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NOTA