El clima extremo y la producción de papa

Marco Cabezas Gutiérrez

Cambio climático

Los gases efecto invernadero

GAS NIVEL DE REFERENCIA

PARTICIPACION %

CO2 1 76

CFCs 15.000 5

CH4 25 13

N2O 230 6

2011 real

El contenido de carbono en la atmósfera actual es superior al encontrado hace 400.000 de años

Comportamiento de algunos gases efecto invernadero y de la radiación solar a gran escala de tiempo (Salinger et al.,2007)

Mediciones de CO2 en la Antártida y proyección matemática de comportamiento

Problemas a nivel ambiental• Incremento en la temperatura del aire (0,2°C por

década desde 1970)

• Incremento en los niveles de radiación UV y de onda larga

• Cambios en los regímenes de lluvias (incremento del 2% en los últimos 100 años)

• Deshielos

• Disminución del albedo

• Nuevas adaptaciones ecológicas de plagas y enfermedades

Problemas a nivel ambiental

• Cambios en la frecuencia e intensidad de eventos climáticos extremos (fenómeno del niño)

• Enriquecimiento en las concentraciones de CO2

atmosférico

• Incremento en la depositación de nutrientes (N y P)

• Aumento de la presión en cacería - < Biodiversidad

• Cambios en el uso de la tierra

• Incremento en Ozono y ácidos ambientales

• Cambios secundarios como la abundancia de lianas.

Posibilidades de reducción de CO2

Composición de la Atmósfera

Variación de la temperatura en la atmósfera

Corrientes marinas

En América del sur

Características climáticas• Temperatura del aire

Radiación solar

TEMPERATURA

-5

0

5

10

15

20

25

30

E F M A Y J L G S O N D

Meses del año

Tem

pera

tur

med

ia º

C

Cali, 1000msnm Fusagasugá, 1550 msnm

Miami, 25ºN Sogamoso. 2450 msnm

Washigton, 39ºN Estocolmo, 47ºN

Fluctuaciones de la temperatura media del aire durante el año en diferentes puntos de la tierra.

Fuente, IDEAM, (2001)

Cambios globales en la temperatura del aire desde 1861 a 2003, tendencia mundial. (Salinger et al.,2007)

Estimativos de la emisión de gases efecto invernadero, convertibles a CO2 en algunos cultivos

Cultivo Areamillones de ha

Rendimiento Mg ha-1

N min (kg ha-1) N org (kg ha-1) CO2

equivalente kg ha-1

Trigo invierno 368.6 5,2 144 42 1340

Trigo primavera

221.2 4,4 107 42 910

Descanso 80.2 2,4 0 0 400

Henos 77.9 15,8 195 52 1595

Colza 70.9 2,8 154 41 1020

Tubérculos 30.9 11,3 207 33 1157

Pastos 572.6 5,1 0 56 529

Frutales 22.4 3,1 60 0 666

Efecto de la lluvia sobre el rendimiento agrícola

Regimen de lluvias

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

E F M A Y J L G S O N D

MESES

mm

de l

luvia

0

50

100

150

200

250

300

EV

T e

n m

m

BIMODAL EVT MONOMODAL

Papel de la agricultura en el calentamiento global

•La agricultura ocupa alrededor del 35% del área de la tierra.•Emite grandes cantidades de gases efecto invernadero.•25% del CO2, 50% del metano y 70% del óxido nitroso, vía fuentes de actividad humana.•Con conciencia y buenas prácticas las fincas pueden absorber la cantidad de CO2 que emiten

Producción estimada de óxido nitroso y anhídrido carbónico con varias prácticas de cultivo (Huth et al., 2010)

Sistema

Factor

Trigo-Sorgo Trigo-Sorgo+N

Trigo-Sorgo +N fraccionado

Caupí-Sorgo

Trigo- Fríjol mungo

Rendimiento (hg·ha-1)

8471460

24843539

25523553

18053203

25641438

N aplicado (kg·ha-1)

0.0 87.7 83.7 36.4 25.6

Emisiones de CO2

(t·ha-1·año-1)0.96 0.48 0.50 0.63 0.49

Emisiones de NO2

(t·ha-1·año-1)de CO2 equ.

0.27 1.20 1.00 1.03 0.70

Captura y secuestro de carbono

Se define como el incrementopersistente en el carbono almacenadoen el suelo en las plantas o en el mar.Algunos discuten y sugieren que solo sepuede secuestrar carbono con altogrado de permanencia, mayor a 1000años. Lo demás sería captura (Hutchisonet al., 2007).

Algunas tasas de captura

ESPECIE CANTIDAD

( t·ha-1·año-1)

FUENTE

Erytina poeppigiana

2,1 Oelbermann et al., (2004)

Alnus acuminata 5,5 Muthuri et al., (2005)

A. acuminata 14,2 Fehse et al., (2002)

Acacia macrophylla 10,5 Sofo et al., (2005)

Plantas C3 y C4

Secuestro de carbono

• El secuestro potencial de carbono en los cultivos transitorios de EU es de 75 a 208 Tg de C al año (millones de toneladas). 24% de los compromisos bajo el protocolo de Kyoto.

• Canadá lo haría en 24 Tg, 10% del compromiso.

• Unión Europea de 90 a 120Tg. Eso si todas las prácticas de manejo fueran ejecutadas.

Secuestro de carbono

•El potencial de secuestro de C en China es de 198Tg al año (47% de las emisiones por quema de combustibles fósiles); en la India es de 39 a 49.•En los trópicos húmedos, solo en sistemas Agroforestales se calcula un potencial de 9 Mg de C al año

Efectos de convertir cultivos extensivos en pastos

•La conversión de cultivos transitorios en pastos puede llevar a un incremento sustancial de C en el suelo.•Se ha estimado en 1,01 ton de C al año ha-1 (Connat et al ., 2001)•Smith et al., (2000) lo estimaron en 0.62 ton ha-1 año-1

Efecto de usar forrajes dentro de un sistema de rotación

Rotación Localidad 1 Localidad 2 Localidad 3

H-B-B sin fert 28 23,2 20,5

L-H-H no fert 31,2 32,2 34,3

B-H-H-B-B con NP

61,2 56 67

L-B-B-H-L con NP

64 68 65

B-H NP 20,2 23,2 20,7

H= heno; B=barbecho; L=Leguminosa. Datos en Mg ha-1 en 5 años

Efecto de la reducción de la labranza

•Se ha demostrado que la reducción de labranza también incrementa el secuestro de carbono en el suelo.•Eso dependerá de la textura del suelo, de los vientos y del régimen de lluvias.•Los datos encontrados oscilan entre 0,20 y 0,50 Mg ha-1 año-1

La papa y el cambio climático

Clima extremo

Incremento de temperatura

Sequías Inundaciones

Cambio en poblaciones de plagas,

enfermedades y malezas

Incremento del CO2

Mayor producción de

biomasa

Posibles efectos del incremento de la

temperatura en el ecosistema papero.Plagas potenciales

• Mosca blanca, trips, ácaros

• Cigarritas, lepidópteros

Enfermedades

• Gota más destructiva

• Patógenos del suelo y bacterias

Plantas nocivas

• Incremento de poblaciones de pastos

• Nuevas especies de hoja ancha

Efectos del incremento de CO2 sobre el rendimiento de tubérculos de papa, expresado en cambio relativo en relación a las concentraciones

actuales del gas (Högy & Fangmeter, 2009)

Efecto del incremento de CO2 atmosférico sobre los componentes de rendimiento de la papa

Componente de rendimiento % de variación de 600/380 ppm de CO2

Rendimiento total en fresco + 6,3%

Tubérculos de segunda +1,4%

Tubérculos de primera 7,0%

Tubérculos industriales (> 5cm de diámetro) 25%

Tubérculos·m-2 -0,6

Tubérculos de segunda -3,0%

Tubérculos industriales +32%

Posibles efectos en el rendimiento de cultivos de papa sin riego y con aplicaciones crecientes de nitrógeno, en al año 2050 (holden &

Brereton, 2006)

Actualmente

Año 2050

Efectos del incremento de CO2 sobre la calidad de tubérculos de papa, expresado en cambio relativo en relación a las concentraciones

actuales del gas (Högy & Fangmeter, 2009)

Efectos del incremento de CO2 sobre la concentración de glicoalcaloides papa, expresado en cambio relativo en relación a las

concentraciones actuales del gas (Högy & Fangmeter, 2009)

Efecto combinado de suministro de agua y nitrógeno en el rendimiento de la papa

t·ha-1

Con riego

Sin riego

Año 2050

Actualmente

Adaptación de estrategias para el cambio climático (Heller y Zavaleta, 2009)

Estructuras

Procesos

Prácticas

Estrategias

Manejo de suelo y aguas

Sanidad vegetal

Sociedad-Estado-Comunidad

Ambiente

• Agricultura de conservación

• Rotación de cultivos

• Manejo integrado

• Mejoramiento vegetal

• Aforestación

• Recursos genético

• Plantas nectaríferas