UNIVERSIDAD NACIONAL DE RIO CUARTO
FACULTAD DE AGRONOMIA Y VETERINARIA
Tesis para acceder al título de Magister en Ciencias Agropecuarias
Mención: Producción Vegetal
“Impacto del cambio climático en las principales
enfermedades de los cultivos de soja, maíz y maní
en Argentina”
Autor: Biólogo Eduardo Matías Bisonard
Director: Ing. Agr. (MSc) Alejandro Rago
Co-Director: Dra. Emilia Hamada
I
“Impacto del cambio climático en las
principales enfermedades de los cultivos de
soja, maíz y maní en Argentina”
Autor: Biólogo Eduardo Matías Bisonard
DEFENSA ORAL Y PÚBLICA
Lugar y fecha:………
Calificación:………
TRIBUNAL:
Firma:………..Aclaración:……….
Firma:………..Aclaración:……….
Firma:………..Aclaración:……….
II
Dedicatoria
A Gloria y Eduardo, padres amorosos, por acompañarme en cada paso A mis hermanos Ivana y Adrián por su compañerismo y apoyo incondicional A mis sobrinos Camila, Zoí y Felipe por alegrarme los días
A Florencia, mi compañera, por su amor y apoyo
A mis cuñados, Jessica y Manolis, por el cariño brindado y por estar presentes siempre
III
Agradecimientos
A Alejandro Rago y Emilia Hamada por brindarme la oportunidad y confianza para realizar este trabajo, por sus enseñanzas, consejos brindados y amistad
Al equipo del Proyecto INTA-EMBRAPA, Ing. Agr. (MSC) Alejandro Rago, Dra. Emilia Hamada, Dra. Francislene Angelotti e Ing. Cristina Morales, por todo el apoyo y generosidad durante el periodo trabajado
Al Tribunal de Tesis, Dra. Vanina Alemandri, Ing. Agr. (MSC) Marcelo Kearny y Profesora (Mag.) Andrea Rivarola, por las correcciones y el aporte realizado
Al Tribunal Suplente, Dr. Fernando Luna e Ing. Agr. (MSc) Mónica Zuza por su predisposición para integrarlo
Al equipo de INTA y EMBRAPA por brindarme los datos para realizar este trabajo Al INTA por financiar el cursado de la maestría
Al Dr. Sergio Lenardón por darme la oportunidad de continuar con este trabajo Al grupo de Micología por su amistad y compañerismo
IV
INDICE
DEDICATORIA ... II AGRADECIMIENTOS ... III INDICE ... IV INDICE DE TABLAS ... VI INDICE DE FIGURAS ... VII ABSTRACT ... XII CAPÍTULO I ... 1 1. INTRODUCCIÓN ... 1 1.1 Hipótesis ... 5 1.2 Objetivos ... 5 1.2.1 Objetivo general ... 5 1.2.2 Objetivos específicos ... 6 CAPÍTULO II ... 72. CAMBIO CLIMÁTICO Y SUS CONSECUENCIAS ... 7
2.1 Cambios climáticos naturales y antropogénicos ... 8
2.2 Proyección del clima en Argentina debido al cambio climático ... 9
2.3 Cambio climático y su impacto en la agricultura ... 10
2.4 Impacto del cambio climático en el desarrollo de las enfermedades ... 11
2.5 Modelado del clima, escenarios climáticos y aplicación en estudios de enfermedades de cultivos ... 14
CAPÍTULO III ... 20
3. MAÍZ ... 20
3.1 Características e importancia económica del cultivo ... 20
3.2 Enfermedades del maíz ... 22
3.2.1 Roya del maíz (Puccinia sorghi Schwein) ... 23
Síntomas ... 23
Ciclo de la enfermedad ... 24
Daños ocasionados ... 25
Estrategias de manejo ... 25
3.2.2 Tizón foliar (Exserohilum turcicum) ... 26
Síntomas ... 26 Ciclo de la enfermedad ... 27 Daños ocasionados ... 28 Estrategias de manejo ... 29 CAPÍTULO IV ... 30 4. SOJA ... 30
4.1 Características e importancia económica del cultivo ... 30
V
4.2.1 Mancha ojo de rana (Cercospora sojina Hara) ... 33
Síntomas ... 34
Ciclo de la enfermedad ... 35
Daños ocasionados ... 36
Estrategias de manejo ... 36
4.2.2 Roya asiática (Phakopsora pachyrhizi Sidow) ... 37
Síntomas ... 37 Ciclo de la enfermedad ... 39 Daños ocasionados ... 39 Medidas de Manejo ... 40 CAPÍTULO V ... 41 5. MANÍ ... 41
5.1 Características e importancia económica del cultivo ... 41
5.2 Viruela del maní (Cercosporidium personatum)... 42
Síntomas ... 43
Ciclo de la enfermedad ... 44
Daños ocasionados ... 44
Estrategias de Manejo ... 45
CAPÍTULO VI ... 47
6. DISTRIBUCIÓN ESPACIAL Y TEMPORAL DEL IMPACTO DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE PROBLEMAS FITOSANITARIOS EN MAÍZ, SOJA Y MANÍ ... 47
6.1 Metodología de elaboración de mapas para problemas fitosanitarios ... 47
6.2 Mapeo de la distribución espacial y temporal de la favorabilidad climática de ocurrencia de problemas fitosanitarios ... 49
6.2.1 Roya del maíz (Puccinia sorghi Schwein) ... 49
Resultados ... 50
Discusión ... 52
6.2.2 Tizón foliar (Exserohilum turcicum) ... 53
Resultados ... 54
Discusión ... 56
6.2.3 Mancha ojo de rana (Cercospora sojina Hara) ... 57
Resultados ... 58
6.2.4 Roya asiática (Phakopsora pachyrhizi Sidow) ... 60
Resultados ... 61
Discusión ... 64
6.2.5 Viruela del maní (Cercosporidium personatum)... 65
Resultados ... 66
Discusión ... 69
CONCLUSIONES ... 71
VI
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Rango de condiciones ambientales favorables para la infección por royacomún del maíz según temperatura y humedad relativa ... 49 Tabla 2. Áreas expresadas en 1000 km2 con condiciones favorables y muy favorables para ocurrencia de la roya común del maíz en área maicera de Argentina, para el período de referencia (1961 a 1990) y futuro (2020, 2050 y 2080, para los escenarios A2 y B1). ... 50 Tabla 3. Rangos de condiciones ambientales favorables para la infección por tizón foliar del maíz según temperatura media y humedad relativa ... 53 Tabla 4. Áreas expresadas en 1000 km2 con condiciones favorables y muy favorables para ocurrencia de tizón foliar del maíz en área maicera de Argentina, para el período de referencia (1961 a 1990) y futuro (2020, 2050 y 2080, para los escenarios A2 y B1). ... 55 Tabla 5. Rangos de condiciones ambientales favorables para la infección por mancha ojo de rana de la soja según temperatura media y humedad relativa ... 58 Tabla 6. Áreas expresadas en 1000 km2 con condiciones favorables y muy favorables para ocurrencia de mancha ojo de rana de la soja en área productora de soja argentina, para el período de referencia (1961 a 1990) y futuro (2020, 2050 y 2080, para los escenarios A2 y B1). ... 60 Tabla 7. Rangos de condiciones ambientales favorables para la infección por roya asiática de la soja según temperatura media y humedad relativa ... 61 Tabla 8. Áreas expresadas en 1000 km2 con condiciones favorables y muy favorables para la infección por roya asiática de la soja en área productora de soja argentina, para el período de referencia (1961 a 1990) y futuro (2020, 2050 y 2080, para los escenarios A2 y B1). ... 62 Tabla 9. Rangos de favorabilidad de condiciones ambientales para la infección por viruela de maní según temperatura media y precipitaciones ... 65 Tabla 10. Área (1000 km2) de ocurrencia de condiciones favorables + muy favorables para ocurrencia de viruela del maní en área manisera argentina, para período de referencia (1961 a 1990) y futuro (2020, 2050 y 2080, para los escenarios A2 y B1). ... 68
VII
INDICE DE FIGURAS
Figura 1: Ilustración esquemática de los escenarios SRES, representando las cuatrofamilias de escenarios (A1, A2, B1 y B2) de forma simplificada. Fuente: adaptado de IPCC (2000). ... 15 Figura 2: Área maicera argentina. Fuente: Departamento de estimaciones agrícolas de la Bolsa de cereales de Rosario. ... 21 Figura 3: Ataque severo de Puccinia sorghicon áreas necrosadas en maíces tropicales. B: Uredinios circulares u ovales de Puccinia sorghi. C: Teliosoros de Puccinia sorghi. Fuente: Norma Formento ... 23 Figura 4: Síntomas de roya común- Urediniosoros de Puccinia sorghi. 2009- Patología Vegetal. INTA EEA Paraná. Fuente: A. Norma Formento ... 24 Figura 5: Teliosoros de Puccinia sorghi. 2009- Patología Vegetal. INTA EEA Paraná. Fuente: A. Norma Formento ... 24 Figura 6: Síntomas producidos por tizón del maíz. B: planta de maíz con tizón. C: Epifitia severa de tizón foliar del maíz ... 27 Figura 7: Manchas típicas con fructificaciones oscuras (conidióforos y conidios) de
Exserohilum turcicum en maíz. ©2009. Patología Vegetal. INTA-EEA Paraná.
Fuente: A. Norma Formento ... 27 Figura 8: Epifitia severa de tizón foliar del maíz en Dpto. Río Seco, Córdoba. ©2008. Ing. Roberto de Rossi (FCA-Univ. Católica de Córdoba). Fuente: A. Norma Formento ... 28 Figura 9: Maíz en Dpto. Río Primero, Córdoba. ©2010. Ing. Roberto De Rossi
(FCA-Univ. Católica de Córdoba). Fuente: A. Norma Formento ... 28 Figura 10: Tizón severo en hojas y en espiga de maíz por Exserohilum turcicum. 2009. Patología Vegetal. INTA-EEA Paraná. Fuente: A. Norma Formento. ... 29 Figura 11: Dispersión geográfica del cultivo de soja en función del área sembrada promedio del área del país. ... 32 Figura 12: Manchas foliares sin halo clorótico por Cercospora sojina (Autor: Silvana Di Núbila). Fuente: ... 34
VIII
Figura 13: Fructificaciones de Cercospora sojina sobre la lesión (Autor: Silvana Di Núbila). Fuente: Carmona ... 35 Figura 14: Lesión de la MOR en vaina de soja infección de semilla (Autor. Silvana Di Núbila). Fuente: Carmona ... 35 Figura 15: Síntomas de roya asiática en hojas. Fuente INTA Pergamino ... 38 Figura 16: Síntomas de roya asiática- Fuente: INIA (Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria Uruguay) 2013 ... 38 Figura 17: Área manisera argentina. Fuente: Bolsa de Cereales de la Provincia de Córdoba ... 42 Figura 18: Síntomas de viruela en hojas ... ¡Error! Marcador no definido. Figura 19: Imágenes de la viruela del maní (Cercosporidium personatum) Síntomas: manchas circulares entre 2-10 mm de diámetro... 45 Figura 20: Pérdidas de producción por viruela ... 45 Figura 21: Condiciones predisponentes para la ocurrencia de la roya del maíz para el período actual (1961-1990) y futuro (2020, 2050, 2080, escenario A2) en los meses de diciembre a marzo en área maicera de Argentina. ... 51 Figura 22: Condiciones que predisponen la existencia de la roya del maíz para el período actual (1961-1990) y futuro (2020, 2050, 2080, escenario B1) en los meses de diciembre a marzo en área maicera de Argentina. ... 52 Figura 23: Condiciones predisponentes para la ocurrencia de tizón foliar del maíz para el período actual (1961-1990) y futuro (2020, 2050, 2080, escenario A2) en los meses de diciembre a marzo en área maicera argentina. ... 55 Figura 24 Condiciones que predisponen la existencia de tizón foliar del maíz para el período actual (1961-1990) y futuro (2020, 2050, 2080, escenario B1) en los meses de diciembre a marzo en área maicera de Argentina. ... 56 Figura 25: Condiciones predisponentes para la ocurrencia de la mancha ojo de rana en soja para el período actual (1961-1990) y futuro (2020, 2050, 2080, escenario A2) en los meses de enero y febrero en área productora de soja argentina. ... 59 Figura 26: Condiciones que predisponen la existencia de la mancha ojo de rana en soja para el período actual (1961-1990) y futuro (2020, 2050, 2080, escenario B1) en los meses de enero y febrero en área productora de soja argentina. 59
IX
Figura 27: Condiciones predisponentes para la ocurrencia de la roya asiática en soja para el período actual (1961-1990) y futuro (2020, 2050, 2080, escenario A2) en los meses de diciembre a febrero en área productora de soja argentina. 63 Figura 28: Condiciones que predisponen la existencia de la roya asiática en soja para el período actual (1961-1990) y futuro (2020, 2050, 2080, escenario B1) en los meses de diciembre a febrero en área productora de soja argentina. ... 64 Figura 29: Condiciones predisponentes para la ocurrencia de la viruela del maní para el período actual (1961-1990) y futuro (2020, 2050, 2080, escenario A2) en los meses de enero a marzo en área manisera argentina. ... 67 Figura 30: Condiciones que predisponen la existencia de la viruela del maní para el período actual (1961-1990) y futuro (2020, 2050, 2080, escenario B1) en los meses de enero a marzo en área manisera argentina. ... 68
X
RESUMEN
El cambio climático es el resultado sumamente probable del aumento de las emisiones antropógenas de gases de efecto invernadero (GEI), así como de otros factores antropogénicos, el cual se viene manifestando de diferentes formas, ya sea por medio de los cambios observados, como el aumento de la temperatura percibido a partir de la segunda mitad del siglo XX, la mayor intensidad y frecuencia de eventos climáticos extremos, en forma de tormentas de nieve, inundaciones, olas de calor, sequías, etc. El Informe Especial del IPCC (Panel Intergubernamental para el Cambio Climático) sobre escenarios de emisiones proyecta un aumento de las emisiones mundiales de GEI de entre 25% y 90% (CO2 equivalente) entre 2000 y 2030. Se sabe que el crecimiento y la susceptibilidad de las plantas hospedantes, la reproducción, dispersión y supervivencia de los patógenos, como así también la interacción huésped-patógeno son influenciadas por el medio ambiente. Una herramienta importante en los estudios del efecto del cambio climático son los modelos climáticos globales, los cuales permiten diseñar posibles escenarios de cambio climático para el futuro. Estos modelos tienen como insumos el comportamiento de los componentes climáticos (la atmósfera, los océanos, la criósfera, la vegetación, los suelos, etc.) y sus interacciones. Como principal objetivo se buscó evaluar el impacto del cambio climático en las principales enfermedades de los cultivos de maíz (tizón y Roya común), soja (mancha ojo de rana y roya asiática) y maní (viruela) en Argentina, según escenarios climáticos previstos, y la distribución espacial y temporal de los impactos del cambio climático en las principales enfermedades de dichos cultivos. Para ello se trabajó con datos de promedios mensuales de temperatura mínima, media y máxima, precipitaciones, humedad relativa y duración del período de mojado foliar para el clima presente del CRU (Climate Research Unit). Se consideró el período 1961-1990, que corresponde a la última normal climatológica oficial de la Organización Meteorológica Mundial y tres períodos de tiempo, denominados: 2020 (período comprendido entre 2011 y 2040), 2050 (entre 2041 y 2070) y 2080 (entre 2071 y 2100) para los escenarios A2 y B1. Sobre la base de las proyecciones de los escenarios climáticos futuros, se puede visualizar un cambio en la distribución espacial de los problemas fitosanitarios asociados a los cultivos de maíz, soja y maní en Argentina, observándose que existe un impacto del cambio climático en la extensión de las condiciones de favorabilidadXI
para el desarrollo de los problemas fitosanitarios, disminuyendo dichas condiciones para las enfermedades de maíz (roya y tizón) y maní (viruela) y aumentando para las enfermedades de soja (mancha ojo de rana y roya asiática). El cambio climático tiene muchos impactos y es en la agricultura y en el desarrollo de enfermedades en cultivos, donde más se manifiesta uno de los mismos. El análisis del impacto potencial del cambio climático sobre las enfermedades en plantas es fundamental para la adopción de medidas de adaptación, como así también para el desarrollo de variedades resistentes y nuevos métodos de control, con el fin de evitar pérdidas más severas, crear redes interdisciplinarias para el abordaje de dichas temáticas y la inversión en programas internacionales que ayuden al control de la emisión de gases de efecto invernadero en las distintas actividades humanas.
Palabras claves: cambio climático- escenarios SRES- cultivo de maíz, soja y maní-
XII
ABSTRACT
Global climate change, caused by the increase in the concentration of greenhouse gases, has been manifested in different ways, either through the changes observed, such as the increase in temperature, the greater intensity and frequency of extreme weather events , in the form of snowstorms, floods, heat waves, droughts, etc. The IPCC Special Report on emission scenarios projects an increase in global GHG emissions of between 25% and 90% (CO2 equivalent) between 2000 and 2030. It is now known that the growth and susceptibility of host plants, the reproduction, dispersion and survival of pathogens, as well as host-pathogen interaction are influenced by the environment. An important tool in the studies of the effect of climate change are the global climate models, which allow to design possible scenarios of climate change for the future. These models have as inputs the behavior of the climatic components (atmosphere, oceans, cryosphere, vegetation, soils, etc.) and their interactions. The main objective was to evaluate the impact of climate change on the main diseases of corn, soybean and peanut crops in Argentina, according to predicted climatic scenarios, and the spatial and temporal distribution of the impacts of climate change on the main diseases of these crops. For this, data were obtained of monthly averages of minimum, average and maximum temperature, rainfall, relative humidity and duration of the wet leaf period for the present climate of the CRU (Climate Research Unit). The period 1961-1990 was considered, which corresponds to the last official climatological standard of the World Meteorological Organization. We worked with the arithmetic mean of the projections of 15 global climate models of the AR4 and we worked with three periods of time, called: 2020 (period between 2011 and 2040), 2050 (between 2041 and 2010) and 2080 (between 2071 and 2100) for scenarios A2 and B1. Climate change has many impacts and it is in agriculture and in the development of phytopathogens, where it manifests itself most, the analysis of the potential impact of climate change on plant diseases is fundamental for the adoption of adaptation measures, such as also for the development of resistant varieties and new methods of control, in order to avoid more severe losses, create interdisciplinary networks to address these issues and investment in international programs that help control the emission of greenhouse gases in the different human activities.XIII
Key words: climate change - SRES scenarios - corn, soybean and peanut cultivation
1
Capítulo I
Introducción
El cambio climático, causado por el aumento de la concentración de gases de efecto invernadero (GEI), se viene manifestando de diferentes formas, entre los cambios observados, se puede mencionar el aumento de la temperatura, la mayor intensidad y frecuencia de eventos climáticos extremos, en forma de tormentas de nieve, inundaciones, olas de calor, sequías, etc. El Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC), en su Quinto Informe de evaluación (IPCC, 2013) comunicó que el calentamiento en el sistema climático es inequívoco y, desde la década de 1950, muchos de los cambios observados no han tenido precedentes en los últimos decenios y milenios. La atmósfera y el océano se han calentado, los volúmenes de nieve y hielo han disminuido, el nivel del mar se ha elevado y las concentraciones de gases de efecto invernadero han aumentado.
A nivel de la atmósfera, la temperatura en la superficie de la tierra de los últimos tres decenios ha sido sucesivamente más cálida que cualquier decenio anterior a 1850, siendo probable que el período 1983-2012 haya sido el período de 30 años más cálido de los últimos 1.400 años en el hemisferio norte, donde es posible realizar esa evaluación (nivel de confianza medio) (IPCC, 2014). Los datos de temperatura de la superficie terrestre y oceánica, combinados y promediados globalmente, calculados a partir de una tendencia lineal, muestran un calentamiento de 0,85 °C (0,65 a 1,06 °C), durante el período 1880-2012, para el que se han producido de forma independiente varios conjuntos de datos (IPCC, 2014). Con respecto a las precipitaciones, es probable que existan más regiones en las que el número de sucesos intensos hayan aumentado, que en regiones en las cuales disminuyeron (IPCC, 2013).
En los últimos 800.000 años, las concentraciones atmosféricas de los gases de efecto invernadero, entre ellos el dióxido de carbono, metano y óxido nitroso han aumentado a niveles sin precedentes (IPCC, 2014). La concentración de dióxido de carbono registra un aumento en un 40% desde la era preindustrial debido, en primer lugar, a las emisiones derivadas de los combustibles fósiles y, en segundo lugar, a las emisiones netas derivadas del cambio de uso del suelo (IPCC, 2013).
2
El Informe Especial del IPCC sobre escenarios de emisiones (IPCC, 2000) proyecta un aumento de las emisiones mundiales de GEI de entre 25% y 90% (CO2 equivalente) entre 2000 y 2030, suponiendo que los combustibles de origen fósil mantengan su posición dominante en el conjunto mundial de fuentes de energía hasta 2030 como mínimo.
Una herramienta importante en los estudios del efecto del cambio climático son los modelos climáticos globales, los cuales permiten diseñar posibles escenarios de cambio climático para el futuro. Estos modelos tienen como insumos el comportamiento de los componentes climáticos (atmósfera, los océanos, la criósfera, la vegetación, los suelos, etc.) y sus interacciones (IPCC, 2000). Los escenarios climáticos del IPCC SRES conocido como "Informe especial sobre escenarios de emisiones" se basan en cuatro diferentes familias de escenarios, denominados A1, A2, B1 y B2, asociados a proyecciones de las emisiones de gases de efecto invernadero para el futuro, en relación con los aspectos de desarrollo social, económico y tecnológico, el crecimiento demográfico, la preocupación por el medio ambiente y las diferencias regionales (IPCC, 2000).
Estudios previos han demostrado que, en el sudeste de América del Sur, el área comprendida por Argentina, Uruguay y el sudeste de Brasil, es una de las regiones del mundo donde se registraron los mayores cambios en el clima durante los últimos 30 años del siglo XX. Específicamente en la región pampeana argentina, las lluvias de primavera-verano aumentaron entre un 10% y un 50% a partir de los años 1960-70. Las temperaturas mínimas subieron hasta 1,9 ºC y las máximas se redujeron hasta 2,0 ºC (Barros et al., 2000; Bidegain et al., 2005). El aumento de precipitaciones registrado en la región Pampeana ocasionó incrementos de los rendimientos de secano del orden de 38% en soja, 18% en maíz, 13% en trigo y 12% en girasol (Magrin et al., 2005) y contribuyó en forma contundente a la expansión de las fronteras agrícolas y del área sembrada con cultivos anuales. El crecimiento y la susceptibilidad de las plantas hospedantes, la reproducción, dispersión y supervivencia de los patógenos, como así también la interacción huésped-patógeno son influenciadas por el medio ambiente. Chakraborty y Newton (2011) advirtieron que los efectos del cambio climático sobre las enfermedades de plantas constituyen una grave amenaza para la seguridad alimentaria, pudiendo provocar modificaciones en los escenarios fitosanitarios futuros, dada la estrecha relación existente entre el ambiente y estos. Los impactos pueden ser positivos,
3
negativos o neutros, ya que puede haber una disminución, un incremento o ningún efecto sobre los distintos patosistemas, respectivamente (Ghini et al., 2008a). Por otra parte, Strange y Scott (2005) consideran que las enfermedades en plantas son responsables de al menos el 10% de las pérdidas de la producción mundial de alimentos, representando asimismo una amenaza para la seguridad alimentaria. Entre algunos ejemplos del impacto del cambio climático en los patosistemas podemos mencionar al trabajo de Carmona et al., (2012), quienes informaron que el aumento de la frecuencia y de los daños directos causados por la fusariosis de la espiga del trigo (FET), causada por Fusarium graminearum, está ligado posiblemente al cambio climático regional, al aumento del área de monocultivo y de especies susceptibles y al sistema de siembra directa sin rotación. Ghini et al., (2007) estudiaron los impactos del cambio climático global y analizaron los riesgos sobre la Sigatoka negra del banano en Brasil, mediante la elaboración de los mapas de distribución de la enfermedad, utilizando los escenarios A2 y B2 del IPCC. Los mapas evidenciaron que habrá una reducción del área favorable para la enfermedad en el país. Dicha reducción será gradual durante las décadas de 2020, 2050 y 2080 y mayor para el escenario A2 que para B2. A pesar de esto, las áreas extensas todavía seguirán favorables para la aparición de la enfermedad, especialmente en el período de noviembre a abril (Ghini et al., 2007). En Europa, Watt et al., 2011, informaron que la reducción de heladas debido al incremento de las temperaturas mínimas, implica la eliminación de un factor limitante para patógenos tales como Fusarium circinatum (agente causal del chancro de la resina del pino), con la consiguiente ampliación de la zona de riesgo. Por el contrario, para los patógenos que aprovechan las heridas de las heladas con el fin de infectar al huésped (por ejemplo, Seiridium cardinale del ciprés), la disminución de la frecuencia de heladas podría llevar a reducción de la incidencia de la enfermedad (Garbelotto, 2008). Bajo un ambiente controlado, Santos (2011) evaluó el impacto de las concentraciones elevadas de CO2 en el desarrollo de la marchitez del eucalipto causada por Ceratocystis fimbriata, un patógeno muy importante en Brasil. Las plántulas que crecieron bajo altas concentraciones de CO2 presentaron una menor gravedad e incidencia de la enfermedad, así como un periodo de incubación más largo. Lessin y Ghini (2009), estudiaron el efecto de las altas concentraciones de CO2 sobre el mildiu de la soja (Microsphaera diffusa) y en el crecimiento y nodulación de ésta. La alta concentración de CO2 resultó agravar la
4
enfermedad en los cuatro cultivares, sin efecto alguno sobre la esporulación del patógeno. Además, hubo un aumento de la nodulación de Bradyrhizobium spp., excepto en el cultivar Formosa (Hamada y Ghini, 2011). Por otra parte, Lessin y Ghini (2011) evaluaron los efectos del aumento de la concentración atmosférica de CO2 en la severidad de la roya asiática de la soja, causada por Phakopsora
pachyrhizi, encontrando que la alta concentración de CO2 reduce la severidad de la enfermedad, pero no la cantidad de uredosporas producidas; también estimuló el crecimiento y nodulación de las plantas (Hamada y Ghini, 2011). Gória (2009) estudió el impacto de la elevada concentración atmosférica de CO2 sobre la enfermedad del tizón del arroz, causada por Pyricularia grisea por dos años, encontrando que la aparición y severidad de la enfermedad fue mayor para las plantas cultivadas con una concentración elevada de CO2, asimismo también fue mayor el crecimiento de éstas.
El análisis del impacto potencial del cambio climático sobre las enfermedades en plantas es fundamental para la adopción de medidas de adaptación, como así también para el desarrollo de variedades resistentes y nuevos métodos de control, con el fin de evitar pérdidas más severas (Chakraborty y Pangga, 2004).
Es bien sabido cómo los efectos de las infestaciones de plagas y enfermedades en los cultivos puede dificultar la calidad y cantidad de los productos agrícolas; por lo tanto, amenazan la seguridad alimentaria. A pesar de su importancia, hay pocos estudios a nivel mundial sobre el impacto del cambio climático sobre las plagas y enfermedades (Hamada y Ghini 2011).
En Argentina en la campaña 2018/19 se produjeron 51,5; 56,5; y 0,921 millones de toneladas de maíz, soja y maní respectivamente, con un rendimiento promedio de 86,2; 33,8 y 24,0 qq/ha (Bolsa de Comercio de Rosario, 2019). Esto ubica a la soja y al maíz como los principales cultivos a nivel nacional y al cultivo de maní como principal cultivo regional para la provincia de Córdoba.
Entre las principales enfermedades foliares del maíz en la zona núcleo productora argentina se encuentran el tizón causado por Exserohilum turcicum y la roya común causada por Puccinia sorghi Schwein (Parisi et al., 2012), causando pérdidas del 40% del rendimiento en híbridos susceptibles para valores de severidad del 60% (De Rossi et al., 2010) y reducciones del 8% en peso d los granos con un nivel de severidad del 10% (Couretot et al., 2008) respectivamente. Para el cultivo de soja la mancha ojo de rana (Cercospora sojina Hara) y la roya asiática (Phakopsora
5
pachyrhizi Sidow) son dos enfermedades importantes que producen pérdidas de
rendimiento entre el 30 al 50% e incluso superiores al 70% en variedades susceptibles para el caso de mancha ojo de rana (Distéfano et al., 2009 a y b) y pérdidas de rendimiento en varios países asiáticos, hasta un 40% en Japón y 80% en Taiwan para el caso de roya asiática (Ivancovich, 2011).Entre las enfermedades foliares del cultivo de maní, se puede mencionar a la viruela como la enfermedad foliar más importante por su distribución en todos los países productores (March y Marinelli, 2004), ocasionando pérdidas de rendimiento por perdida de área fotosintética y defoliación de las plantas que varían según las condiciones climáticas del año, entre un 5% en años de mínimo ataque y 35% en años de mayor intensidad (Pedelini, R., 2012).
Por toda la evidencia presentada y debido a que Argentina es un país netamente agroexportador, se considera que este sector debe estar preparado para enfrentar las consecuencias del cambio climático en la incidencia de enfermedades, principalmente en los cultivos de soja, maíz y maní.
Hipótesis
Sobre la base de las proyecciones de los escenarios climáticos futuros, habrá cambios en la distribución espacial y temporal de los problemas fitosanitarios asociados a los cultivos de maíz, soja y maní en Argentina, teniendo en cuenta las condiciones climáticas propicias para su desarrollo.
Objetivos
1.2.1
Objetivo general
Evaluar el impacto del cambio climático en las principales enfermedades de los cultivos de maíz, soja y maní en Argentina, según escenarios climáticos previstos por el IPCC.
6
1.2.2
Objetivos específicos
Evaluar la distribución espacial y temporal del impacto del cambio climático en el tizón y la roya común del maíz.
Evaluar la distribución espacial y temporal del impacto del cambio climático para la mancha ojo de rana y roya asiática en soja.
Evaluar la distribución espacial y temporal del impacto del cambio climático sobre la viruela del maní.
7
Capítulo II
2. Cambio Climático y sus consecuencias
Por cambio climático se entiende al calentamiento global observado en la superficie de la tierra a causa del incremento registrado en la atmósfera de gases que contribuyen al llamado efecto invernadero. Actualmente, la ciencia no tiene dudas sobre la consistencia de esta teoría, como tampoco de que la acumulación de dichos gases se debe a actividades humanas (Castro et. al., 2005).
Entre fines del siglo XX y lo que va corrido del S. XXI, se ha presentado uno de los periodos más cálidos y la temperatura media de la Tierra ha tenido los valores más altos de los últimos 130.000 años (Benavides Ballesteros y León Aristizabal, 2007), el IPCC en su informe “Calentamiento global de 1,5 °C” (2019) informó que con la tendencia prolongada de calentamiento que existe desde la época preindustrial, la temperatura media global observada en la superficie de la tierra en el decenio 2006-2015 fue 0,87 °C más alta (rango probable entre 0,75 °C y 0,99 °C) que el promedio del período 1850-1900 (nivel de confianza muy alto) y el calentamiento global antropógeno estimado aumenta actualmente a 0,2 °C (rango probable entre 0,1 °C y 0,3 °C) por decenio como como consecuencia de emisiones de GEI anteriores y Actuales (Nivel de confianza alto) (IPCC, 2019).
El clima de la Tierra depende del equilibrio radiactivo que está controlado por factores radiactivos forzantes, por factores determinantes y por la interacción entre los diferentes componentes del sistema climático (atmósfera, hidrosfera, litosfera, criósfera, biosfera y antropósfera) (Benavides Ballesteros y León Aristizabal, 2007). La radiación solar es el combustible que pone en movimiento la máquina atmosférica y junto con la concentración atmosférica de algunos gases variables que ejercen un efecto invernadero (GEI), de las nubes y de los aerosoles, son los factores forzantes del clima de mayor trascendencia. Estos agentes de forzamiento radiactivo varían tanto de forma natural como por la actividad humana, produciendo alteraciones en el clima del planeta. La Tierra sufre cambios cuando varía la cantidad de radiación solar que llega al sistema climático o cuando varían las características de reflexión-absorción-emisión de la superficie terrestre, el efecto neto de este fenómeno es el calentamiento de la superficie del planeta a la
8
temperatura actual (Rodríguez Becerra M. y Mance H., 2009; Benavides Ballesteros y León Aristizabal, 2007).
La emisión continua de gases de efecto invernadero causará un mayor calentamiento y cambios duraderos en todos los componentes del sistema climático, lo que hará que aumente la probabilidad de impactos graves, generalizados e irreversibles para las personas y los ecosistemas.
Por ello, a menos que se acuerden medidas mitigadoras para reducir de forma sustancial y sostenida las emisiones de gases de efecto invernadero, junto a medidas de adaptación a escala global, este proceso podría llegar a provocar en el futuro indeseables impactos sobre el clima de muchas regiones del planeta a lo largo de este siglo y venideros, con repercusiones en los sistemas ambientales, la economía y la sociedad. (IPCC 2014; Castro et. al., 2005).
Cambios climáticos naturales y antropogénicos
La causa de los cambios climáticos pueden ser naturales, y así, a lo largo de los 4.500 millones de años de edad que tiene la Tierra, se sucedieron innumerables etapas que fueron modificando profundamente el clima, las regiones y las especies de todo el planeta, pero es opinión generalizada que aunque en el pasado se registraron cambios climáticos de diversa magnitud, ahora se está en presencia de modificaciones de carácter antropogénico, es decir, provocadas por la acción del hombre (Rodríguez Loustau, 2002).
Desde su origen, el planeta ha estado en permanente cambio. Así lo evidencian, por ejemplo, las denominadas eras geológicas, con profundas transformaciones en la conformación del planeta, y la evolución de las especies desde que la vida apareció en la Tierra. Pero el rápido proceso de cambio climático que hoy presenciamos no tiene causa natural. El IPCC afirma que su origen está en la actividad humana, con una certidumbre científica mayor a 90%. La principal actividad humana que ha causado el cambio climático, y que lo seguirá causando durante el presente siglo, es el consumo de combustibles fósiles, en particular petróleo y carbón, que emite dióxido de carbono (CO2). El mecanismo mediante el cual el CO2 y otros gases producen el calentamiento global se denomina efecto invernadero (IPCC, 2014).
9
Tal vez por ello el actual cambio climático global no se considera uno más de una larguísima serie, sino una señal de alarma mundial, y el objetivo a alcanzar es dejar de emitir gases contaminantes que coadyuvan al recalentamiento de la superficie terrestre y facilitan el camino a huracanes, inundaciones o sequías persistentes, entre otros fenómenos meteorológicos. Si tomamos en cuenta los principales gases, podemos ver no sólo que hay aumentos en concentración, sino también cambios en los tiempos de residencia de los principales gases de invernadero. Este concepto es importante por cuanto la suspensión de emisiones no asegura la inmediata desaparición del problema. Los gases permanecerán en la atmósfera durante un largo tiempo y sus efectos continuarán durante ese tiempo (Núñez, 2007).
Proyección del clima en Argentina debido al cambio climático
En Argentina, científicos que están abocados a estudios sobre variabilidad y cambio climático han encontrado cambios, o al menos significativas variaciones, en la temperatura y en la precipitación. Existen evidencias de que, en América del Sur, al sur de 20° Sur, ha habido un aumento de las precipitaciones en las cuatro últimas décadas, llegando hasta más del 30% en la Pampa húmeda (Núñez, 2007). En cuanto a la temperatura en la mayor parte de la argentina no patagónica hubo un aumento de temperatura hasta medio grado entre 1960 y 2010 (Secretaria de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación, 2015).
Los escenarios climáticos basados en modelos prevén un aumento en las temperaturas, más pronunciado en el norte del país e incremento en las precipitaciones para los próximos años en el país (CEPAL, 2014). En lo que respecta a las temperaturas, el aumento medio anual proyectado respecto de 1960-1990 fluctúa entre 1 ºC y 1,5 ºC para la década de 2020-2029, de acuerdo al escenario A2 (IPCC, 2000). Las temperaturas mínimas aumentan apenas un poco menos que las máximas, tendencia que se acentuaría progresivamente, al igual que las diferencias relativas entre los escenarios A2 y B2. El aumento de la temperatura máxima media anual en el norte de la Cuenca del Plata podría llegar a los 6 ºC hacia fines del presente siglo según el escenario A2 (CEPAL, 2014). La Secretaria de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación (2015) utilizando los
10
escenarios RCP del IPCC (trayectoria de concentración de GEI representativa) informó que la temperatura media aumentaría en todo el país durante el presente siglo, tanto en un escenario de aumento de las concentraciones de GEI moderado (RCP4.5) como de aumento extremo (RCP8.5). Si bien en el horizonte temporal del futuro cercano (2015-2039) la tasa de calentamiento sería más acelerada que la observada en las últimas décadas, los aumentos estarían todavía entre 0,5 y 1 °C con respecto al presente (1986- 2010), mientras que hacia fin de siglo el aumento de la temperatura proyectado es mayor y en el caso del escenario RCP8.5, la región de mayor calentamiento sería la del noroeste con más de 3 °C.
Por lo tanto, no se puede dejar de tomar en consideración el tipo de perfil productivo que presenta la Argentina, caracterizado por un alto porcentaje de exportaciones de productos primarios y de manufacturas de origen agropecuario, por lo que la vulnerabilidad al cambio climático de su sistema productivo es potencialmente alta (Magrin et al., 2005).
Cambio climático y su impacto en la agricultura
La agricultura es uno de los sectores más claramente afectados por el cambio climático por su impacto sobre los ecosistemas, la variabilidad climática y los eventos extremos. Thorton (2012) estimó que los cambios en los patrones de precipitación y el aumento de la temperatura producen pérdidas en los rendimientos de cultivos que van del 10 al 20% en las zonas tropicales y subtropicales del planeta, en donde se concentran las poblaciones más pobres y vulnerables, lo cual impacta de forma negativa en economía y en la seguridad alimentaria de los países. Los principales efectos del cambio climático sobre los cultivos pueden ser directos o indirectos. Se estima que los principales efectos directos derivados de las variaciones en la temperatura y precipitación principalmente, serían la duración de los ciclos de cultivo, alteraciones fisiológicas por exposición a temperaturas fuera del umbral permitido, deficiencias hídricas y respuesta a nuevas concentraciones de CO2 atmosférico. Algunos efectos indirectos de los cambios esperados se producirían en las poblaciones de parásitos, plagas y enfermedades (migración, concentración, flujos poblacionales, incidencias, etc.) disponibilidad de nutrientes
11
en el suelo y planificación agrícola (fechas de siembra, laboreo, mercadeo, etc.) (Watson, 1997).
Existe una obvia relación entre clima, suelo, agua y producción, que es intermediada por la acción antropogénica y las modalidades de explotación de los recursos. Prácticas como la deforestación, el mal uso de los suelos, los monocultivos, la agriculturización y pérdida de rotaciones con ganadería, la fertilización nitrogenada, la expansión de la agricultura a ambientes ecológicamente frágiles, y la deficiente gestión del agua, aumentan la vulnerabilidad de los ecosistemas a los impactos del cambio climático, sea por el aumento de temperatura, de precipitaciones o de sequías, así como por los eventos extremos (IICA, 2015).
La vulnerabilidad de la agricultura argentina en cuanto a la aparición de problemas fitopatológicos es una cuestión estratégica para el país. El cambio climático está alterando el escenario actual de los patosistemas en los cultivos, esto modificará la importancia relativa de las enfermedades. Los impactos económicos, sociales y ambientales pueden ser positivos, negativos o neutros. De ahí la necesidad de profundizar los análisis en diferentes patosistemas, tanto en aquellos de gran importancia económica para el país, como en los de importancia secundaria, ya que podrían causar un daño mayor en el futuro.
Impacto del cambio climático en el desarrollo de las
enfermedades
La sustentabilidad de los sistemas agrícolas depende directamente de la sanidad de los cultivos, sin embargo, el escenario actual de las enfermedades de los cultivos puede alterarse en pocos años como efecto del cambio climático, con posibles consecuencias en la productividad. Por tal motivo es fundamental el estudio del impacto en enfermedades importantes de cultivos, con la finalidad de minimizar perdidas en la producción y calidad, buscando estrategias para controlar los problemas (Chakraborty et al., 1998).
El trabajo desarrollado por Chakraborty et al., (1998) analizaron los impactos potenciales del cambio climático en las enfermedades de los cultivos de mayor importancia económica de Australia, como el trigo, otros cereales, caña de azúcar,
12
frutos secos, uva, hortalizas y especies forestales. Estos autores concluyeron que los cambios climáticos pueden alterar la distribución geográfica de la ocurrencia de las enfermedades e influenciar en la producción de cultivos, con un aumento o disminución de pérdidas provocadas por las alteraciones en la fisiología de la interacción entre huésped y patógeno, además del impacto en el tipo, cantidad e importancia relativa de patógenos y enfermedades.
También cambios en la temperatura y precipitaciones pueden alterar la dinámica de residuos de fungicidas en la parte aérea de las plantas y en la degradación de los mismos; así como alteraciones en la morfología o fisiología de las plantas, resultantes del crecimiento en la atmosfera de una mayor concentración de CO2 en diferentes condiciones de temperatura y precipitaciones, pueden afectar la absorción o metabolismo de fungicidas sistémicos (Ghini, 2005). Por esto, la autora observa que los cambios en el crecimiento de los cultivos pueden alterar su susceptibilidad hacia los patógenos o puede determinar un nuevo calendario de aplicación de fungicidas.
Una consecuencia directa de las modificaciones causadas por el cambio climático en la interacción patógeno-hospedante es la resistencia genética de las plantas hacia los patógenos. Por otro lado, muchas modificaciones en la fisiología de las plantas pueden alterar los mecanismos de resistencia de los cultivos obtenidos por métodos tradicionales o por ingeniería genética (Ghini, 2005).
El clásico triángulo de la enfermedad que ilustra uno de los paradigmas de fitopatología establece las condiciones para el desarrollo de enfermedades, esto es, una interacción entre un hospedante susceptible, un patógeno virulento y el ambiente favorable. De esta forma, las alteraciones previstas en el clima promueven modificaciones en el actual escenario fitosanitario de la agricultura y, ciertamente, en un futuro próximo pueden ocurrir alteraciones de importancia relativa en las enfermedades de los cultivos, cuyo impacto económico puede ser positivo, negativo o neutro, porque los cambios pueden disminuir, aumentar, o no tener efecto sobre los diferentes patosistemas en cada región (Chakraborty, 2001). El cambio climático puede tener efectos directos o indirectos tanto sobre los patógenos, como sobre las plantas hospedantes y la interacción entre ambos. Dentro de los efectos directos sobre los microorganismos fitopatógenos se encuentran su distribución geográfica, la gama de temperaturas y otros factores climáticos, en las cuales un patógeno puede desarrollarse y sobrevivir en períodos
13
en los cuales el patógeno no dispone de tejido del hospedante (Ghini, 2005; Landa
et al., 2001).
El cambio climático también puede tener efectos directos en el crecimiento, morfología, fisiología, reproducción, supervivencia y predisposición de plantas, resultando en alteraciones en la ocurrencia y severidad de las enfermedades. Otros organismos que interactúan con los patógenos de la planta huésped también pueden ser afectados por los cambios climáticos, resultando en efectos indirectos en las enfermedades de los cultivos (Sutherst et al., 1998).
Los fitopatógenos están entre los primeros organismos en mostrar los efectos del cambio climático debido a su capacidad de multiplicación y dispersión, además del corto tiempo entre generaciones (Scherm et al., 2000), de esta forma constituyen un grupo fundamental de indicadores biológicos que deben ser valorados con los impactos del cambio climático (Garret et al., 2006). Además de eso constituyen uno de los principales factores responsables de la reducción de producción y pueden colocar en riesgo la sustentabilidad de los agroecosistemas. Algunas de las principales dificultades encontradas en los estudios sobre los efectos del cambio climático en las enfermedades de plantas son enumerados por Coakley et al., (1999) y dentro de ellas destacan: la falta de exactitud en las alteraciones climáticas que pueden ocurrir en los próximos 25 a 50 años; la posibilidad de ocurrir interacciones complejas entre los componentes de cambios climáticos; una limitación en el conocimiento de cómo esos cambios a gran escala y largo plazo afectan los procesos biológicos que ocurren en escalas regionales o locales en un corto espacio de tiempo; y el problema de distinción de los efectos directos (sobre el patógeno) y de los efectos indirectos (por el efecto de agentes de control biológico en cambios en la fisiología de la planta hospedante).
Una de las formas de evaluar el impacto del cambio climático en la distribución espacial y temporal de los problemas fitosanitarios es lo empleo de las proyecciones climáticas futuras realizadas a través de los escenarios de IPCC.
14
Modelado del clima, escenarios climáticos y aplicación en
estudios de enfermedades de cultivos
La herramienta fundamental y base para los estudios de evolución futura del clima son los modelos que simulan el funcionamiento climático, los modelos climáticos de circulación general acoplados atmósfera océano (AOGCMs, de sus siglas en inglés) son representaciones matemáticas de las leyes físicas y de los procesos que rigen el clima terrestre que se resuelven numéricamente con la ayuda de potentes ordenadores (Casado Calle et. al., 2011). Dichos modelos reproducen de forma aproximada el comportamiento del sistema climático y son capaces de proporcionar simulaciones realistas de los patrones de circulación a gran escala y de otras variables climáticas (Van Ulden y Van Oldenborgh, 2006).Los modelos climáticos globales son la mejor herramienta para diseñar posibles escenarios de cambio climático para el futuro, los cuales tienen en cuenta cuantitativamente (numéricamente) el comportamiento de los componentes climáticos (atmósfera, los océanos, la criósfera, la vegetación, los suelos, etc.) y sus interacciones, lo que permite simular escenarios probables del cambio climático para varios escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero (IPCC, 2000).
Los escenarios de emisiones SRES (IPCC, 2000), son imágenes alternativas de lo que podría suceder en el futuro, y constituyen un instrumento apropiado para analizar de qué manera influirán las fuerzas determinantes en las emisiones futuras, y para evaluar el margen de incertidumbre de dicho análisis (figura 1). Los escenarios son de utilidad para el análisis del cambio climático, y en particular para la creación de modelos climáticos, para la evaluación de los impactos y para las iniciativas de adaptación y de mitigación (IPCC, 2000). Los modelos climáticos globales proporcionados por el IPCC han sido poco empleados como herramientas para el estudio de los efectos del cambio climático sobre las enfermedades en cultivos, a pesar de su demostrada eficacia en la proyección de escenarios futuros (Ghini, 2007).
El centro de distribución de datos (DDC) del IPCC fue establecido para la divulgación de datos de proyecciones de los modelos climáticos globales con base en los escenarios, que consideran factores ambientales y socioeconómicos relacionados para uso en evaluaciones de impactos del clima. El IPCC-DDC permite acceso a resultados de modelos de los principales centros de modelado
15
del clima en el mundo (Hadley Centre for Climate Prediction and Research de Inglaterra, Max Planck Institut fur Meteorologie de Alemania, Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis de Canadá, Geophysical Fluids Dynamics Laboratory de EEUU, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization de Australia, National Institute for Environmental Studies y Centre for Climate System Research de Japón). Estos modelos climáticos globales cuantifican los comportamientos climáticos (atmósfera, océanos, vegetación, suelos, etc.) y sus interacciones permitiendo estimar las variables climáticas (temperatura media, máxima, mínima, precipitaciones etc.) para los diversos escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero establecidos por el IPCC (2001). Esta información puede ser utilizada libremente para realización de trabajos de investigación y toma de decisiones por parte de los gobiernos.
Figura 1: Ilustración esquemática de los escenarios SRES, representando las cuatro familias de escenarios (A1, A2, B1 y B2) de forma simplificada. Fuente: adaptado de IPCC
(2000).
Los escenarios abarcan un gran número de las principales fuerzas determinantes demográficas, económicas y tecnológicas de las emisiones de GEI y de dióxido de azufre, y son representativos de los trabajos publicados (Figura 1). Cada escenario representa una interpretación cuantitativa específica de una de las cuatro líneas
16
evolutivas. El conjunto de escenarios basados en una misma línea evolutiva constituye una “familia” de escenarios (IPCC, 2000).
Los escenarios SRES del IPCC comprenden cuatro familias o conjuntos narrativos (storylines) (IPCC, 2000), esas familias de escenarios (A1, B1, A2, B2) consideran diferentes procesos de emisión de gases de efecto invernadero, relacionando aspectos de desarrollo social, económico y tecnológico, crecimiento poblacional, preocupación con el medio ambiente y diferencias regionales, denominado las principales fuerzas conductoras; asimismo cada familia de escenarios está basada en una especificación común de algunas de las principales fuerzas conductoras. Cada familia de escenario también combina dos conjuntos o dimensiones de tendencias divergentes; una que varía entre desarrollos con prioridades en valores económicos o ambientales y otra que va desde un aumento no homogeneizado global en la manutención de las condiciones heterogéneas entre regiones, con características y dinámicas específicas (IPCC, 2000).
El escenario A1 presupone un crecimiento económico mundial muy rápido, un máximo de la población mundial hacia mediados de siglo que después decrece, y una rápida introducción de tecnologías nuevas y más eficientes. Los patrones regionales específicos tienden a desaparecer como resultado de un aumento de la interacción cultural. La brecha existente entre regiones en relación con los ingresos per cápita se reduce sustancialmente. Partiendo del escenario A1, se han desarrollado tres alternativas que describen diferentes fórmulas de aprovisionamiento de energía: intensiva en combustibles fósiles (A1FI), energías de origen no fósil (A1T), y equilibrio entre las distintas fuentes (A1B) (IPCC, 2000). El escenario A2 describe un mundo muy heterogéneo basado en la preservación de las identidades locales. Los patrones de fertilidad de las regiones convergen lentamente, lo que se traduce en un aumento de población constante. El desarrollo económico está orientado regionalmente, y el crecimiento económico per cápita y el cambio tecnológico están más fragmentados que en A1 (IPCC, 2000).
El escenario B1 representa un mundo convergente, con la misma población mundial que A1, pero con una evolución más rápida de las estructuras económicas hacia una economía de servicios y de información. Describe reducciones en el consumo y la introducción de tecnologías limpias y eficientes. Se pone el énfasis en soluciones globales hacia la sostenibilidad, incluyendo la mejora de la equidad, pero sin iniciativas adicionales respecto al clima (IPCC, 2000).
17
El escenario B2 describe un planeta donde el énfasis se pone en las soluciones locales dirigidas hacia la sostenibilidad social, económica y ambiental. Es un mundo con una población creciente, pero a tasas más lentas que en los otros escenarios, con niveles de desarrollo económico intermedios, y un cambio tecnológico lento pero variado. La sociedad está orientada hacia la protección ambiental y la equidad social, y prioriza los ámbitos local y regional (IPCC, 2000).
Adoptar un escenario de bajas emisiones (B1) supone un futuro tendiendo a la estabilización de emisiones de efecto invernadero y que la concentración de CO2 será en el final de este siglo en torno a los 555 ppmv o 0,055%; en cuanto que los escenarios de altas emisiones (A2), con el mantenimiento de los patrones observados en las últimas décadas, implicaría ver unos 1000 ppmv de CO2 atmosférico, cerca de tres veces más que la concentración actual. (IPCC, 2000). Los escenarios sirven de base para que los modelos climáticos globales realicen proyecciones cuantitativas del clima del planeta en un futuro. Esos modelos son representaciones matemáticas del sistema climático y su buena confiabilidad en las bases físicas y su capacidad de representar el clima observado por las alteraciones del clima pasado. Son consideradas herramientas importantes tanto para la simulación como el entendimiento del clima, como también capaces de formar estimaciones cuantitativas confiables de cambios de clima en el futuro, particularmente en escalas continentales (IPCC, 2007). Los probables escenarios de cambios climáticos para el futuro, proyectados por los modelos, simulan panoramas de evolución del clima como consecuencia de futuros escenarios de fuerzas climáticas causados por gases de efecto invernadero y aerosoles (Nobre et
al., 2008; Valverde y Marengo, 2010), Por lo tanto, los modelos tienen en cuenta de
forma cuantitativa los compartimentos climáticos (atmosfera, océanos, criosfera, vegetación, ciclos biogeoquímicos, por ejemplo) y sus interacciones. Sin embargo, siguen teniendo limitaciones significativas, en función de las incertidumbres implicadas, destacándose dos grandes fuentes de incertidumbres: una es la imprecisión en la trayectoria futura de la emisión de gases de efecto invernadero y otra incertidumbre procedente de la representación imperfecta de la naturaleza de los modelos matemáticos (Nobre et al., 2008).
Los modelos climáticos a gran escala (mundiales) presentan ciertas dificultades para su uso, entre ellas la baja resolución tanto temporal como espacial con la que cuentan. Esto dificulta la conciliación de los escenarios previstos en los modelos de
18
respuestas biológicas, como lo es el crecimiento de las plantas o enfermedades que requieren información horaria. Otro aspecto importante es la variación significativa de las anomalías de algunas variables climáticas entre modelos. Una solución alternativa es utilizar la media aritmética de los resultados de los diferentes modelos, tal como se utiliza en este trabajo, porque esta operación facilita tales diferencias, lo cual es un trabajo muy laborioso. A pesar de las limitaciones, de acuerdo con Van Vuuren y O'Neill (2006), estos escenarios continúan sirviendo como base para la evaluación de los impactos del cambio climático global. Los autores discuten la coherencia de los escenarios del IPCC, la comparación de los datos proyectados con los reales de los últimos años sobre la población, la economía, el uso de energía y las emisiones. Para describir de manera coherente las relaciones entre las fuerzas determinantes de las emisiones y su evolución, y para añadir un contexto a la cuantificación de los escenarios, se desarrollaron cuatro líneas evolutivas diferentes. Cada una de ellas representa un cambio (o tendencia) demográfico, social, económico, tecnológico y medioambiental, que algunos pueden valorar positivamente, y otros, negativamente.
Los modelos climáticos globales disponibles por el IPCC fueron poco utilizados para estudiar los efectos del cambio climático en la distribución de enfermedades y plagas de cultivos (Ghini et. al., 2008a), entre algunos trabajos realizados se encuentran los de Bergot et al., (2004) quienes utilizaron estos modelos para simular los impactos potenciales del cambio climático en la expansión de
Phytophthora cinnamomi en roble, mediante el modelado de la temperatura del
floema de árboles infectados. Ghini et. al., (2007) estudiaron los impactos del cambio climático en la enfermedad de Sigatoka negra del banano (causada por Mycosphaerella fijiensis) en Brasil, los mapas de distribución de la enfermedad fueron elaborados utilizando los escenarios A2 y B2 del IPCC, otro grupo de investigadores que emplearon esta metodología fueron Evans et al., (2008), quienes estimaron la gravedad de las epidemias de cancro del tallo de phoma en la colza en todo el Reino Unido, bajo altas y bajas emisiones de carbono para los próximos los años 20. Recientemente, Ghini et al., (2011) publicaron un libro en el cual utilizan los modelos climáticos globales basados en el cuarto informe del IPCC (AR4) (2007) para evaluar cualitativamente los posibles impactos del cambio climático en las epidemias de enfermedades bacterianas en los cultivos de piña,
19
acacia, lechuga, brassica, castañas de cajú, cebolla, coco, eucalipto, papaya, yuca, mango, fresa, pino, sorgo y uva.
Uno de los grandes desafíos que enfrenta la comunidad científica es adaptar las exigencias de modelos de procesos biológicos a las disponibilidades de modelos de circulación global, con abordajes de largo plazo (Scherm y Van Bruggen, 1994; Scherm, 2004).
20
Capítulo III
3.
Maíz
Características e importancia económica del cultivo
El maíz es una planta de origen americano, la cual se difundió con posterioridad al resto del mundo entero. El maíz (Zea mays) es una planta monocotiledónea ampliamente cultivada en todo el mundo, siendo uno de los alimentos de consumo básico en muchas poblaciones. Pertenece a la familia de las Poáceas, de la tribu Maydeas (Paliwal, 2001). En general, solo Zea mays se considera como una especie de gran importancia económica dentro de las Maydeas (Paliwal, 2001). Presenta ciclo estivo-otoñal y duración anual. Es un cereal completo pues posee muchos elementos nutritivos para el ser humano y animales. Se puede aprovechar todo, desde los granos hasta los tallos. Algunos productos que se pueden hacer con él son el gofio, las palomitas, aceite, azúcar entre otros. En Argentina, la producción de maíz se realiza en diferentes regiones, entre ellas, la región núcleo o principal, ubicada al Norte de la provincia de Buenos Aires, con centro en la localidad de Pergamino. Las regiones productivas del país se muestran en Figura 2.
21
Figura 2: Área maicera argentina. Fuente: Departamento de estimaciones agrícolas de la Bolsa de cereales de Rosario (2018).
La producción nacional de maíz en la campaña 2016/17 fue de 39 millones de toneladas con un rinde promedio nacional de 80,2 qq/ha para un área sembrada de
22
5,1 millones de hectáreas (Bolsa de Cereales de Buenos Aires, 2018). Actualmente, Argentina es el tercer exportador mundial de maíz con una participación del 19%, detrás de Estados Unidos (32%) y Brasil (23%) (Maizar, 2013). Del total producido, internamente se consume un 40%, principalmente demandado por el sector industrial, existiendo casos de autoconsumo para alimentos y forraje para animales destinados a la producción de leche, carne vacuna, porcina y aviar, entre otros animales (Maizar, 2013).
En las últimas diez campañas, la producción de maíz se incrementó en un 45% y en la década del 90 se produjo el despegue definitivo del maíz, debido a los importantes incrementos de grano producido y calidad de los mismos (Maizar, 2013).
La producción argentina de maíz comercial (sin incluir al maíz forrajero) viene creciendo sostenidamente durante el período 1990-2010, a una tasa anual promedio del 9%. En el mismo período el consumo interno y las exportaciones también crecieron a un ritmo del 8% y del 13%, respectivamente. Durante este periodo se tuvo una producción promedio de 15.8 millones de toneladas, de las cuales el 66% se destinaron a las exportaciones y el resto al consumo interno, vale aclarar que a este volumen hay que agregarle el maíz forrajero que no ingresa al circuito comercial (Maizar, 2013). Se puede observar que las exportaciones crecen a un ritmo mayor que el consumo interno; consumiéndose cada vez menos y exportándose más. Por ejemplo, en 1990 se consumía internamente el 50% de la producción mientras que en el 2010 el consumo solo fue de 30% de lo producido (Maizar, 2013).
En relación a las provincias productoras, Córdoba es la provincia de mayor producción de maíz en la Argentina, produce el 38% de la producción nacional; Buenos Aires es la segunda con el 28% de participación en la producción, y tercero Santa Fe con un 14% (Maizar, 2013).
Enfermedades del maíz
Entre las principales enfermedades foliares en la zona núcleo maicera argentina se encuentran la roya común causada por Puccinia sorghi Schwein y el tizón causado por Exserohilum turcicum (Parisi et al., 2012).
23
Roya del maíz (Puccinia sorghi Schwein)
Entre las enfermedades endémicas de la zona maicera núcleo argentina, se encuentra la roya común, la cual se presenta anualmente con diferentes niveles de severidad dependiendo de las condiciones ambientales durante el ciclo del cultivo, los biotipos del patógeno e híbridos empleados (Formento, 2010).
Las variedades de maíz dulce son muy susceptibles al patógeno. Su área de distribución se limita a zonas cálidas y húmedas, suelen ser un problema si se presentan en estadios jóvenes de la planta y carecen de importancia en los avanzados. Las temperaturas de 16 °C a 23 °C y humedad relativo del 100% favorecen el desarrollo del patógeno (Botta y Gonzalez, 2012).
Figura 3: A: ataque severo de Puccinia sorghicon áreas necrosadas en maíces tropicales. B: Uredinios circulares u ovales de Puccinia sorghi. C: Teliosoros de Puccinia sorghi.
Fuente: Formento, N (2010).
Síntomas
Entre los principales síntomas para su diagnóstico en tejidos verdes se encuentran las pústulas urediniosóricas en el haz y envés de las hojas, alargadas, de color herrumbroso oscuro con restos de tejidos epidérmicos, ubicadas en bandas en el centro de las hojas (Figuras 4 y 5). Los teliosoros con teliosporas oscuras se observan al final del ciclo del cultivo (Formento, 2010). P. sorghi es un parásito absoluto que posee al género Oxalis como hospedante alternativo (Formento, 2010; Botta y Gonzalez, 2012).
24
Figura 4: Síntomas de roya común- Urediniosoros de Puccinia sorghi. 2009- Patología Vegetal. INTA EEA Paraná. Fuente: Formento, N (2010).
Figura 5: Teliosoros de Puccinia sorghi. 2009- Patología Vegetal. INTA EEA Paraná. Fuente: Formento, N (2010).
Ciclo de la enfermedad
Las ecidiosporas procedentes de Oxalis spp. son llevadas por el viento y depositadas sobre las hojas de maíz, donde se inicia el proceso de infección y forman urediniosoros cuando ocurren temperaturas cálidas (16 ºC - 23 ºC) con una temperatura óptima de 17 ºC y humedad relativa del 100%. El hongo cumple el ciclo
25
completo en Argentina, generando una notable variabilidad genética, determinándose al menos cuatro razas. Los biotipos presentes en la zona maicera núcleo argentina son diferentes a los encontrados en Estados Unidos, Sudáfrica y Hawai (Formento, 2010; González, 2005; Agudelo y Sarria Villa, 2007; Eyhérabide, 2012).
Daños ocasionados
La roya común del maíz es una enfermedad endémica del cultivo de maíz en la Argentina, por lo que se presenta todos los años manifestando diferentes niveles de severidad (Eyhérabide, 2012), la misma se destacada por su alta prevalencia y avance tanto en incidencia como severidad (Couretot, 2011).
La enfermedad disminuye la producción de los híbridos susceptibles y moderadamente susceptibles, esto se debe no sólo a que el patógeno disminuye el área foliar fotosintética activa, sino por la competencia por los fotoasimilados entre dos destinos, constituidos por los granos al momento del llenado y las pústulas que generan esporas. Según diferentes estudios, un nivel de severidad del 10% ocasiona reducciones hasta del 8% en el peso de los granos y como consecuencia un menor rendimiento (Couretot et al., 2008).
Estrategias de manejo
La eliminación de hospederos alternativos (género Oxalis) ayuda a romper el ciclo del hongo y la rotación de cultivo disminuye el inóculo del patógeno. Una de las principales herramientas para el manejo de la enfermedad es el uso de híbridos resistentes a la roya común del maíz, pero para aquellos híbridos que se destacan por su potencial de rendimiento y son susceptibles a roya común del maíz, la aplicación de fungicidas foliares se transforma en una alternativa válida para reducir las pérdidas de rendimiento causadas por esta enfermedad (Couretot, 2011). Se recomienda para su control, umbrales entre 3 y 5% de severidad en los estadios V8-V10 en hoja que rodean la espiga (Couretot et al., 2013).
26
Tizón foliar (Exserohilum turcicum)
En Argentina, el tizón foliar de maíz es una enfermedad destacada por su alta prevalencia y avance tanto en incidencia como severidad en las últimas campañas (Couretot, 2011). Factores tales como el aumento de la superficie de siembra directa, los cambios y aplicación de la fecha de siembra, lluvias intensas y frecuentes durante los meses de verano, así como también lotes con riego por aspersión (Formento, 2010), influyen en el incremento de esta enfermedad. Generalmente se presentan altos niveles de severidad del tizón en maíces de fechas tardías de siembra (Couretot, 2009; Formento, 2010).
El daño es causado por la pérdida del área foliar disminuyendo la captación solar mediante el proceso de fotosíntesis, la cual ocasiona pérdida de peso de grano en el cultivo. Cuando apenas comienza a formarse, las lesiones son pequeñas y romboides y a medida que maduran se van alargando éstas al fusionarse produce una quemadura extensa (Parisi et al., 2012).
Síntomas
El principal síntoma son manchas oblongas de color pajizo que se van expandiendo a medida que avanza la enfermedad; la confluencia de las manchas les da a las hojas el aspecto de haber sido afectadas por heladas o sequías extremas (Figuras 6 y 7). Las primeras lesiones se detectan en las hojas inferiores y avanzan hacia las hojas superiores. Las condiciones predisponentes son temperaturas entre 17 °C y 27 ºC, al menos 8 horas de mojado foliar y abundantes precipitaciones (Parisi
