Influencia del clima cambiante sobre las necesidades de agua en plátano y banano en Cuba

INTRODUCCIÓN

Dentro del Plan de acción para la implementación de las 63 medidas aprobadas para dinamizar la producción agropecuaria del Minag, República de Cuba (2021), en la Estrategia Económico Social MEP se aseguran las siembras de los cultivos de ciclo largo y los de ciclo corto que tendrán una atención diferenciada y preferencial, sobre todo los que son más demandados por la población, requieren menos insumos y aportan mayor rendimiento agrícola, entre ellos: yuca, plátano, malanga, boniato, calabaza, maíz tierno, pepino, habichuela y quimbombó, así como se priorizan los insumos para las producciones de arroz, frijoles, maíz, plátano, tomate, papa, huevo y carne de cerdo y también a los productores que logren los mejores rendimientos (Duarte et al., 2021Duarte, D. C. E., Herrera, Z. E., Herrera, P. J., Andrade, F. H., & Chaterlán, D. Y. (2021). Manejo de las normas netas totales de riego en el frijol ante el cambio climático. Ingeniería Agrícola, 11(4), 3-9, ISSN: 2306-1545, E-ISSN: 2227-8761.). Se utilizaron las variables climáticas del escenario climático RCP 4.5 W/m² equivalente al SSP2, que considera una estabilización en las emisiones de gases de efecto invernadero a causa de la influencia de las políticas climáticas

En Cuba, el banano y el plátano constituyen una prioridad dentro del programa alimentario nacional, por su capacidad de producción durante todo el año, su elevado potencial productivo, el arraigado hábito de consumo y la diversidad de sus usos. Estos cultivos representan más del 40 % de la producción agrícola anual (Instituto Nacional de Investigaciones Fundamentales de Agricultura Tropical INIFAT, 2008) según Valentín et al. (2018)Valentín, Y., Hernández, A. A., Gómez, R., López, A., Vázquez, R., & Alonso, J. D. (2018). Fitófagos de banano y plátano bajo condiciones de cambio climático en Cuba. Revista de Ciencias Ambientales, 52(2), 141-157, ISSN: 2215-3896. https://doi.org/: http://dx.doi.org/10.15359/rca.52-2.8.

El agua es un recurso económico, ambiental, cultural y de bienestar social limitado, es por ello, que la sociedad muestra un constante interés por el mismo. Según CEDEX (2012)CEDEX. (2012). Estudio de los impactos del cambio climático en los recursos hídricos y las masas de agua [Informe final]. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) Ministerio de Agricultura, Alimentación y medio Ambiente. Dirección general del agua., a las incertidumbres sobre su disponibilidad y calidad se añaden actualmente las derivadas del impacto del cambio climático. La incertidumbre no es una excusa para la inacción: las herramientas, los métodos y los mecanismos de financiación están disponibles ahora y se requieren de actuar (Timboe & Canuto, 2017Timboe, I., & Canuto, J. G. (2017). ONU-Agua sobre el Agua y el Cambio Climático [Informe de políticas de ONU-AGUA sobre el Cambio Climático y el Agua Miembros y asociados de ONU-Agua]. Miembros y asociados de ONU-Agua.). Además, los administradores del agua en muchas regiones de América Latina enfrentan desafíos cada vez mayores para satisfacer necesidades sociales asociadas al agua, debido al rápido crecimiento demográfico y económico, la expansión del riego, los cambios en el clima y la hidrología, y la degradación de los recursos y ecosistemas de aguas subterráneas (Groves et al., 2021Groves, D., Miro, M., Syme, J., Becerra, O. A. U., Molina, P. E., Saavedra, G. V., & Vogt, S. A. (2021). Planificación de infraestructura hídrica para el futuro incierto en América Latina. HAL Id: halshs-03318141. https://shs.hal.science/halshs-03318141).

Los autores plantean que los riesgos del cambio climático relacionados con el agua dulce se acentúan significativamente a medida que aumentan las concentraciones de los gases de efecto invernadero (GEI). Los últimos estudios de modelización estiman que, por cada grado de calentamiento global, aproximadamente un 7% de la población mundial estará expuesta a una disminución de los recursos hídricos renovables de al menos el 20%.

Las proyecciones de cambio climático de las variables atmosféricas y marinas están basadas en escenarios climáticos. El Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC) seleccionó en su 5^to Informe de Evaluación AR5, IPCC (2013)IPCC. (2013). The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, US. cuatro escenarios basados en proyecciones futuras de forzamientos radiativos asociados a distintos niveles de calentamiento global, los denominados Trayectorias de Concentración Representativas (RCP de sus siglas en inglés, Representative Concentration Pathways (Moss, et al., 2010Moss, R., Edmonds, J., Hibbard, K., Manning, M., Rose, S., Van Vuuren, D., & Wilbanks, T. (2010). The next generation of scenarios for climate change research and assessment. Nature, 1(463), 747-756.). Los escenarios se denominan RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 y RCP8.5 y corresponden a los forzamientos radiactivos para el año 2100 de 2,6 W/m², 4.5 W/m², 6.0 W/m² y 8.5 W/m², respectivamente según Losada (2022)Losada, I. J. R. (2022). Reporte para la formulación de la propuesta regional proyecto: Fortalecimiento de la capacidad de adaptación de las comunidades costeras de Cuba y Panamá al cambio climático a través del intercambio binacional de mejores prácticas para la gestión climática y la seguridad alimentaria local. Fundación Latinoamericana de Innovación Social (FLIS). y que en la actualidad se asocian a los desafíos socioeconómicos como SSP (Centro Regional del Clima para el oeste de Sudamérica, 2022Centro Regional del Clima para el oeste de Sudamérica. (2022). Escenarios y proyecciones CIIFEN 2022.).

Mayores forzamientos implican un contexto con menor esfuerzo de mitigación y temperaturas más altas, mientras que menores valores de forzamiento radiactivo implican un mundo con más mitigación y, por tanto, menor aumento de la temperatura global según el autor anterior. Durante la primera mitad del siglo XXI los cambios esperados en las variables climáticas para los cuatro escenarios son muy similares, encontrando diferencias en las proyecciones de cada uno de ellos a partir de la segunda mitad del siglo. RPC 4.5 - “Escenario de estabilización” y SSP2. Los forzamientos radiactivos se estabilizan antes de 2100 utilizando tecnologías y estrategias para reducir los GEIs y son recomendados como una herramienta básica para los estudios de planificación del agua, según Vargas et al. (2018)Vargas, C. R. D. C., Sánchez, G., & Rolón, J. C. (2018). Proyecciones de cambio en la precipitación mediante vías de concentración representativas a nivel cuenca División de Estudios de Posgrado e Investigación. Facultad de Ingeniería “Arturo Narro Siller”, Universidad Autónoma de Tamaulipas..

Por otra parte, el IPCC (2001)IPCC. (2001). Tercer Informe de Evaluación de la ONU. Cambio Climático. 45pp., planteó que la generación de escenarios regionales de cambio climático por su propia escala está sometida a incertidumbres, relacionadas con procesos naturales y sociales que son difícilmente tratables, por lo que quedan al margen de las proyecciones. Se suelen considerar las incertidumbres asociadas a las emisiones de gases con efecto invernadero, modelos globales, variabilidad interna del modelo, formulación de modelos regionales e imperfecciones en las condiciones de contorno. Como parte del estudio climático se decidió evaluar la influencia del clima cambiante sobre las necesidades de agua para el riego de los cultivos plátano y banano en diferentes zonas de Cuba como objetivo del trabajo.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en las localidades representadas en la Tabla 1 donde se muestra la selección, las cuales abarcaron las tres regiones del país (occidente, centro y oriente); así como la Figura 1 mediante el uso de los sistemas de Información Geográfica ArcGIS (v.10.2.1) y MapInfo, para su ubicación espacialmente de éstas localidades.

Los valores de las variables climáticas utilizadas responden a las coordenadas geográficas, representativas de los macizos productivos de banano y plátano más significativos de Artemisa, Ciego de Avila y Granma. Las mismas fueron tomadas del escenario climático RCP 4.5 W/m² equivalente al SSP2, que considera una estabilización en las emisiones de gases de efecto invernadero a causa de la influencia de las políticas climáticas Hevis et al. (2019)Hevis, G. G., Riverol, M. H., Vargas, C. R., Sánchez, T. E. G., Duarte, D. C. E., González, R. F., & Herrera, P. J. (2019). Evaluación de los recursos hídricos en la cuenca San Diego ante escenarios de cambio climático. Ingeniería Agrícola, 9(2), 21-31, ISSN: 2306-1545, e-ISSN: 2227-8761. y a los efectos equilibrados de adaptación y mitigación según Meinshausen et al. (2020)Meinshausen, M., Zebedee, R., Nicholls, J., Lewis, J., Matthew, J. G., Vogel, E., Freund, M., Beyerle, U., Gessner, C., Nauels, A., Bauer, N., Canadell, G., Daniel, J. S., Andrew, J., Krummel, P. B., Luderer, G., Meinshausen, S. A., Montzka, P. J., Reimann, S., … Ray, R. L. (2020). The shared socio-economic pathway (SSP) greenhouse gas concentrations and their extensions to 2500. Geoscientific Model Development, 13(8), 3571–3605. https://doi.org/10.5194/gmd-13-3571-2020 .

Los sitios que se presentan en la tabla 1, corresponden a la representación de las zonas occidental, central y oriental (Solano et al, 2003Solano, O., Menéndez, C., Vázquez, R., Menéndez, J., & Martin, M. (2003). Estudio de la evapotranspiración de referencia en Cuba. Revista Cubana de Meteorología, 10(1), Article 1.), de acuerdo a los suelos predominantes (Tabla 2) de cada una y las variables del clima. Se trabajó con los suelos Ferralítico Rojo compactado y Aluvial de las zonas como se aprecia en la Tabla 2

En la selección de los parámetros de suelo se tuvo en cuenta que el factor de agotamiento crítico (p) representa el nivel crítico de humedad en el suelo a partir del cual ocurre estrés por falta de agua, afectando a la vapotranspiración del cultivo y a su producción. Los valores se expresan como una fracción del Agua Totalmente Disponible (ADT) y, en general, varían entre 0,4 y 0,6, con valores más bajos para cultivos sensibles con sistemas radiculares superficiales bajo condiciones de alta evaporación, y valores más altos para cultivos densos, con raíces profundas y bajos índices de evaporación. Además, la fracción p es una función de la demanda de evapotranspiración de la atmósfera. Para el caso que nos ocupa tanto plátano como el banano tienen una máxima profundidad radicular de 0,6 m, por lo que se tomó como agotamiento crítico 0,45 donde la humedad del suelo fluctúa entre el límite superior del agua disponible en el suelo y la fracción de agotamiento igual a 0,45 de la humedad total disponible, estimando que no hay reducción del rendimiento del cultivo. La designación del valor 0,45 coincide con lo recomendado por Caicedo et al. (2015)Caicedo, O., Balmaseda, C., & Proaño, J. (2015). Programación del riego del banano (Musa paradisiaca) en finca San José 2, Los Ríos, Ecuador. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 24(2)., para el banano.

Para determinar los requerimientos hídricos a futuro de los cultivos plátano (CEMSA –) y banano (Parecido al rey), recomendado por Caicedo et al. (2015)Caicedo, O., Balmaseda, C., & Proaño, J. (2015). Programación del riego del banano (Musa paradisiaca) en finca San José 2, Los Ríos, Ecuador. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 24(2). y Martínez et al. (2015)Martinez, R., Rodríguez, M. R., Solano, O., & Duarte, C. (2015). Necesidades netas totales de agua para el riego de Bananos y Plátanos en Cuba [Código: 07RI72. 2015]. IAgric, La Habana, Cuba., se utilizó el programa de ordenador CROPWAT de Allen et al. (2006)Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (2006). Evapotranspiración del cultivo: Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos (Vol. 298). Estudio FAO Riego y Drenaje 56., versión 8.0 de Swennenhuis (2009)Swennenhuis, J. (2009). CROPWAT, (Versión 8.0),. Unidad de Fomento y Gestión de las Aguas de la FAO, Roma, Italia., donde se utilizaron variables de cultivo y suelo a tiempo real a partir de las investigaciones in situ en la zona, representadas en la Tabla 3.

Para el caso de la determinación de la evapotranspiración de referencia (ETo) se tomaron los datos climáticos del modelo regional PRECIS, que es un sistema de modelado climático regional basado en PC, desarrollado por el Hadley Center de la Oficina de Meteorología del Reino Unido, recomendado para éstos estudios por Centella et al. (2008)Centella, A., Bezanilla, A., & Leslie, K. (2008). A study of the uncertainty in future Caribbean climate using the PRECIS regional climate model. Community Caribbean Climate Change Center Tech. Rep., utilizando información del RCP 4.5.

Se tomaron los valores de temperatura máxima, mínima, velocidad del viento y humedad relativa y se calculó como dato faltante la insolación teniendo en cuenta las coordenadas geográficas y los datos anteriores, con eso el programa calculó la radiación neta y la evapotranspiración de referencia, aplicando la ecuación de Penman- Monteith, según Allen et al. (2006)Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (2006). Evapotranspiración del cultivo: Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos (Vol. 298). Estudio FAO Riego y Drenaje 56..

Estas corridas para los cálculos de la ETo y de la evapotranspiración de cultivo (ETc) se hicieron para los años hodrológicos determinados en el período (25, 50 y 75% de probabilidad de lluvia) desde 2020 hasta 2050 e igual y se realizó para las precipitaciones totales y efectivas. Para la estimación de las normas de riego, se tuvo en cuenta regar cuando el suelo llegó a su agotamiento crítico (45% del agua totalmente disponible en el suelo), representando el nivel crítico de humedad del suelo, a partir del cual ocurre el estrés por falta de agua, afectando la evapotranspiración de cultivo y la producción y aplicando la norma hasta el límite superior del agua disponible en el suelo.

Se utilizó para el riego un sistema de riego por aspersión con una eficiencia de aplicación de 85%, considerando que su funcionamiento explotativo es adecuado para las condiciones suelo y cultivo. Además, se utilizó la ecuación de Pearson III NC 48-35 (1984), para determinar la probabilidad de ocurrencia de las precipitaciones, en aplicabilidad de las normas en los períodos estudiados.

Se estimaron, además, con el programa las normas reducidas del cultivo según el manejo realizado a la ETc para el período no crítico del plátano y el banano con reducciones del parámetro entre 90 y 70% en las fases vegetativa y o de maduración.

Se estableció una relación entre las normas de riego y los rendimientos del plátano y el banano a tiempo real, futuro total y con reducciones de las mismas, a partir del modelo R=0,0071 ET recomendado por González et al. (2013)González, R. F., Herrera, P. J., López, S. T., & Cid, L. G. (2013). Funciones agua rendimiento para 14 cultivos agrícolas en condiciones del sur de La Habana. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 22(3), 5-11, ISSN:1010-2760, e-ISSN: 2071-0054,.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

CONCLUSIONES