Componentes de la estación de crecimiento,
variación temporal y espacial en Chapingo, México
Ramón Arteaga-Ramírez Mario Alberto Vázquez-Peña
Pablo Miguel Coras-Merino Vicente Ángeles-Montiel
Universidad Autónoma Chapingo, México
Algunos de los problemas que tienen los planeadores agrícolas y los agricultores de las áreas de temporal (secano) son: definir la época con menor riesgo para la siembra, determinar la duración de la temporada de lluvias que permita a los cultivos concluir su ciclo satisfactoriamente y que las heladas no sean una limitante. En México, este problema se agudiza, ya que el 85% de su superficie agrícola es de temporal. Por esto: a) se definió si las heladas son o no una limitante; b) se determinó la variabilidad temporal y espacial de las componentes de la estación de crecimiento (CEC) con estadísticas básicas y análisis probabilístico; c) se verificó si la distribución normal se ajusta a los datos de cada una de las CEC; d) se precisó si existen áreas marginales en la zona de influencia de Chapingo. Para ello se utilizaron once estaciones climatológicas con datos diarios de temperaturas mínimas, precipitación y evaporación. El análisis probabilístico de las series de las CEC se realizó con la distribución normal; su ajuste se verificó con las pruebas de Kolmogorov-Smirnov y Shapiro y Wilk. Así, se determinó que las heladas no son una limitante. La distribución normal se ajustó en el 89% de las series. La fecha más probable en la región para que se establezca el inicio de la EC es el 30 de junio, con una probabilidad de entre 0.6786 y 0.9837. Con base en la duración de la EC, las localidades marginales son El Tejocote y Campamento.
Palabras clave:helada,, balance hídrico, agricultura de temporal, inicio de las lluvias, inicio de la estación de crecimiento, duración de la estación de crecimiento.
Introducción
La distribución espacial del total de precipitación y su comportamiento en el tiempo le confieren al territorio na-cional características climáticas diversas. De las diferen-tes regiones geográficas de México, sobresalen las zo-nas áridas y semiáridas puesto que constituyen entre el 80 y 85% de la superficie nacional, de acuerdo con Bas-sols (1978), quien, tras compilar varias clasificaciones climáticas para México de diversos autores, concluye lo anterior. Además, el 85% de la superficie agrícola del país es de temporal (secano), por lo que el único recur-so hídrico disponible es el agua que la precipitación pro-porciona, lo cual, a su vez, determina que el factor que limita la producción agrícola es el agua.
Tanto en México como en el resto del mundo, espe-cialistas y agricultores que trabajan con agricultura de temporal (secano) se enfrentan al problema de definir
hacer proyecciones futuras con ayuda de estudios de probabilidad de ocurrencia de los eventos atmosféricos correspondientes. Sivakumar (1988) puntualiza que la fe-cha del inicio de lluvias es un dato muy importante para la planeación de las actividades agrícolas, particular-mente la siembra, ya que varios trabajos reportan que el establecimiento temprano de los cultivos resulta en altos rendimientos, de aquí la importancia de contar con o ge-nerar criterios que les sirvan a los planeadores agrícolas y a los agricultores en la toma de decisiones.
Muchos investigadores han definido el inicio, dura-ción y fin de la EC, con base en las características cli-máticas de su región y de la información climatológica que tienen disponible. Para el área semiárida del sur del Sahara, en Africa, Cochemé y Franquin (1967) utilizan un balance de agua gráfico para determinar la EC y dibujan los valores mensuales normales de la precipitación (P), evapotranspiración potencial (ETP), 0.5 ETP y 0.1 ETP, en función del tiempo. Donde se interceptan estas líneas, se definen épocas relacionadas con las actividades agrí-colas y el ciclo de los cultivos (ilustración 1). La FAO (1987) retoma este procedimiento para utilizarlo en estu-dios agroecológicos que ha realizado en diferentes partes del mundo (no considera la línea de 0.1 ETP), pero, además, toma en cuenta la temperatura media diaria. Cabe aclarar que excluye de la EC todo intervalo que esté por debajo de 5°C.
Por su parte, Eldin (1983) define el concepto de EC como el periodo del año en el cual los cultivos de tempo-ral se establecen y desarrollan para al final arrojar rendi-mientos satisfactorios, con adecuado margen de segu-ridad. Así, por cada periodo de diez días del año, calcula la probabilidad de que la precipitación sea mayor o igual que 0.5 ETP o ETP. En un estudio del norte de Nigeria, Benoit (1977) considera el IEC como la fecha en que la lluvia acumulada excede y se mantiene por encima de 0.5 ETP por el resto de la EC; impone como condición
que no ocurran periodos sin lluvia mayores de cinco días inmediatamente después de esa fecha. Frère y Popov (1986) concluyen de una serie de trabajos, que la déca-da en la que se tienen lluvias aptas para la siembra en las zonas semiáridas es aquélla en la que se reciben 30 mm o más, pero para periodos semanales debe ser de por lo menos 25 mm. Para Sivakumar (1988), el inicio de las lluvias es después del primero de mayo, cuando durante tres días consecutivos se acumulen por lo menos 20 mm de lluvia y en los treinta días siguientes no se presenten periodos secos de más de siete días. Se-ñala que este criterio se basa en sus observaciones del establecimiento del cultivo del mijo en el centro ICRISAT en Sahelien. También se ha definido el periodo de creci-miento para cultivos específicos y únicamente con can-tidad de lluvia. Al respecto, Gutiérrez y Amisal (1974) in-dican que es aquel que tenga la mayor probabilidad de satisfacer los requerimientos de precipitación que pro-ponen para las diferentes etapas del cultivo de frijol.
De las citas presentadas, se observa que se tienen métodos que definen la EC con valores mensuales normales y no representan un año en específico, ya que al ser un promedio de muchos años, las características de años individuales tienen gran variación con respecto a este valor. Otros trabajos reducen la escala del tiempo de la información a periodos de diez días, y utilizan el análisis frecuencial o probabilístico de que la precipita-ción sea mayor o igual que 0.5 ETP, o que ETP, con una probabilidad de excedencia de 0.75, durante todo el ciclo del cultivo. También se tienen los que trabajan úni-camente con precipitación acumulada para periodos de diez días o menos y para cultivos específicos. Varios de los trabajos presentados consideran restricciones para evitar falsos inicios de estación de crecimiento.
Por lo anterior, y debido a la gran dependencia que tiene la agricultura de secano de las condiciones atmos-féricas, se resalta la importancia de que en las zonas de temporal se determine la EC a partir de variables agro-climáticas, ya sean térmicas o hídricas, ya que sus com-ponentes son importantes para diferentes actividades y para la toma de decisiones. Como ya se demostró, las componentes de la EC pueden estimarse de diferentes maneras, lo cual permitirá definir las épocas de estable-cimiento de los cultivos, así como realizar una mejor selección de cultivos alternativos para la región, al cono-cer la duración de la EC. Esto se debe realizar sin olvidar que la ocurrencia de heladas es también una limitante de la producción agrícola. Dado que la región en estudio presenta heladas, se comenzará haciendo un análisis probabilístico de las series de las fechas de las últimas heladas primaverales y las fechas de las primeras hela-das otoñales.
Ilustración 1. Balance hídrico gráfico.
ETP
P
D N S O A
J J M A F
E M
ETP/2 P+HA
Prep. Húmedo Lluvioso Lluvioso+res. Inter.
Los objetivos de este trabajo son los siguientes: de-finir si las heladas no limitan la producción agrícola; determinar la variabilidad temporal y espacial de las componentes de la estación de crecimiento (CEC) con estadísticas básicas y con el análisis probabilístico de éstas; verificar si la función de distribución de probabili-dad normal se ajusta a los datos de las CEC, y definir, en función de la duración de la estación de crecimiento (DEC), si existen áreas marginales en la zona de influen-cia de Chapingo, México.
Materiales
Localización del área de estudio
Según Cachón et al. (1974), se encuentra en la zona oriental del Valle de México y cuenta con una superficie de 40,000 ha (ilustración 2). Esta zona es una franja que se extiende desde la carretera federal México-Teotihua-can y el poblado de Tepexpan al norte, hasta la carretera México-Puebla y el poblado de los Reyes La Paz al sur, y de las orillas del antiguo lago de Texcoco al oeste hasta las estribaciones de la sierra de Río Frío al este. Se en-cuentra aproximadamente entre los paralelos 19° 22’ 00’’ y 19° 48’ 27’’ de latitud norte y entre los meridianos 98° 48’ 27’’ y 98° 57’ 30’’ de longitud oeste.
Información climatológica
Se utilizó la reportada en el Extractor Rápido de Informa-ción Climatológica (ERIC, V2) generado por el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (2000). Las variables son datos diarios de temperaturas mínimas, precipita-ción (mm) y evaporaprecipita-ción total del tanque tipo A (mm), en once estaciones ubicadas en el área de influencia de
Chapingo. En el cuadro 1 se presentan sus coordenadas y los años con la información utilizada en el estudio.
Método
Con los datos diarios de temperaturas mínimas se defi-nieron las fechas de la última helada primaveral, si se presenta entre el primero de enero y el 30 de junio, y las fechas de la primera helada otoñal, si se presenta del primero de julio al 31 de diciembre, para cada estación. Los datos diarios de precipitación y evaporación de cada año se agruparon cada cinco días (pentada) y se determinaron los totales para cada grupo. Para los meses de 31 días, la última agrupación fue de seis días y para febrero, de tres; esto, para que no se pierda la correspondencia de las pentadas con los meses. Se
Ilustración 2. Localización de la zona de estudio.
Cuadro 1. Estaciones meteorológicas.
Núm. Estación Latitud Longitud Altitud (m) Años
1 Chapingo 19° 29’ 98° 53’ 2,250 30
2 Atenco 19° 32’ 98° 54’ 2,250 24
3 San M. Tlaixpan 19° 31’ 98° 48’ 2,400 25 4 La Grande 19° 34’ 98° 55’ 2,250 22 5 Los Reyes 19° 21’ 98° 58’ 2,245 28 6 Campamento 19° 28’ 99° 00’ 2,236 19 7 El Tejocote 19° 26’ 98° 54’ 2,250 17
8 Texcoco 19° 30’ 98° 53’ 2,216 35
9 Coatepec 19° 23’ 98° 50’ 2,410 20 10 San Andrés 19° 31’ 98° 54’ 2,268 18 11 Tepexpan 19° 36’ 98° 55’ 2,240 33
N
Estado de Tlaxcala
Mapa general del Valle de México Estado de México
Distrito Federal
Tepexpan
Texcoco Chapingo
Los Reyes Ciudad
de México
Cuadro 2. Fechas de la UHP y la PHO al 20% de probabilidad.
UHP PHO Duración
Estación Fecha Fecha Días
Chapingo 15 de abril 4 de octubre 172 Atenco 15 de abril 4 de octubre 172 San Miguel Tlaixpan 28 de marzo 14 de octubre 200 La Grande 25 de abril 8 de octubre 166 Los Reyes 24 de febrero 5 de noviembre 254 Campamento 13 de abril 30 de octubre 200 El Tejocote 25 de abril 8 de octubre 166 Texcoco 27 de abril 8 de octubre 164 Coatepec 18 de marzo 30 de octubre 226 San Andrés 17 de mayo 3 de octubre 139 Tepexpan 17 de abril 30 de septiembre 166
generaron 72 pentadas para ambas variables y para cada año de información.
Definición de la estación de crecimiento con bajo riesgo de presencia de helada
Para definir si las heladas son o no una limitante en la región, se calculó la EC con bajo riesgo de heladas con el método de Thom (1959). Para ello se determinó para cada estación la fecha de la última helada primaveral (UHP) con un 20% de probabilidad de excedencia, y la fecha de la primera helada otoñal (PHO) con un 20% de probabilidad de no excedencia. El periodo entre ambas fechas define la EC con bajo riesgo de helada.
Determinación de las componentes de la estación de crecimiento por disponibilidad de humedad
Se utilizó el procedimiento propuesto por la FAO (1987) para determinar la EC únicamente por disponibilidad de humedad; en este estudio se utilizaron datos agrupados cada cinco días, en lugar de los promedios normales mensuales que propone la FAO. Para la estimación de la evapotranspiración potencial (ETP) se usó la siguiente expresión (Young, 1987): ETP=0.8 (Ev). ETP es la evapo-transpiración potencial total por pentada (mm), Ev es la evaporación del tanque tipo A total por pentada (mm). Con los datos de la precipitación (P), los de la ETP y los de 0.5 (ETP) por pentada, se realizaron esquemas seme-jantes al que se presenta en la ilustración 1 para cada año de información con que cuenta cada estación. Los criterios para definir las fechas (en día juliano) en que se presentan cada una de las componentes de la estación de crecimiento son: si P≥0.5 (ETP), se define el inicio
de la estación de crecimiento (IEC) y de las lluvias; si P≥ETP, se tiene el inicio de la estación lluviosa (IELL); si P≤ETP, se presenta la fecha del fin de la estación llu-viosa (FELL); si P≤0.5 (ETP), se tiene el fin de la estación de crecimiento (FEC). Para definir la fecha del IEC se de-ben presentar cinco o más pentadas consecutivas que cumplan con el criterio indicado. El FEC ocurre cuando se tienen cinco pentadas consecutivas por debajo de la condición propuesta. La duración de la estación de cre-cimiento en días (DEC) se determinó por diferencia del FEC y IEC; de la misma manera para la duración (en días) de la estación lluviosa (DELL=FELL–IELL). Con este procedimiento gráfico se obtuvieron series de fe-chas en días julianos para cada una de las componen-tes, y a cada serie se le calcularon las estadísticas bá-sicas siguientes: el valor promedio (P), la desviación estándar (S), el valor máximo (VM) y el valor mínimo (Vm). Para cada serie de fechas de cada componente de la EC, de la DEC y de la DELL, se realizó un análisis pro-babilístico con la distribución de probabilidad Normal. Para definir si ésta se ajusta a las series observadas, se aplicaron las pruebas de bondad de ajuste de Kolmogo-rov-Smirnov (Aparicio, 2004) y de Shapiro y Wilk (Castillo y Ojeda, 1994).
Resultados
Los valores obtenidos de las estadísticas básicas en cada estación representan la variación temporal de las componentes de la estación de crecimiento (CEC). En los cuadros 3 y 4 se presentan dichas componentes para las estaciones indicadas, que son las que más con-trastan; una razón de este contraste es la condición cli-mática donde están ubicadas. De los cuadros indica-dos, se deduce la variabilidad temporal de las CEC, por ejemplo: las fechas del IEC en la estación Campamento son del 30 de mayo (150) al 17 de julio (198), lo que da una duración de 48 días. Hay tres estaciones que pre-sentan duraciones de 119 (Chapingo), 115 (Tepexpan) y 109 días (San Miguel Tlaixpan), que se salen del rango (83 a 43 días) de las restantes. La variación temporal depende del registro de datos de cada estación.
La variación espacial de cada una de las CEC fue la siguiente: en la ilustración 3 se observa que, en todas las estaciones, la fecha promedio del IEC se presenta en el mes de junio, por la forma alargada de la zona de estu-dio y la ubicación de las estaciones; además, la diferen-cia de 19 días entre la fecha promedio más temprana —el 4 de junio (155)— y la más tardía —el 23 de junio (174)— no permitió un trazado adecuado de isolíneas, pero se definieron gradientes de cualquier estación con la estación Campamento, que está en la parte oeste de la región; el más pronunciado es de sureste a oeste. Las variaciones que presentaron las otras estadísti-cas básiestadísti-cas calculadas para las fechas del IEC prome-dio son las siguientes: los valores de S variaron entre 12
y 25 para Coatepec y San Miguel Tlaixpan; estos datos indican que hay una gran diferencia entre los valores delas fechas del IEC y el valor promedio; es el doble para la última estación. El VM varió del día 171 (20 de junio) hasta el 236 (24 de agosto); estos valores correspondie-ron a las dos estaciones que se acaban de mencionar y representan el comportamiento de las fechas más tar-días del IEC en la zona. El Vm tuvo valores de entre el día 101 (11 de abril) y el 150 (30 de mayo), para la estación Chapingo y Campamento; ambos son muestra de la va-riación de las fechas más tempranas para el IEC.
La fecha promedio del establecimiento del IELL, con respecto al valor promedio del IEC, no varió en más de cuatro días en todas las estaciones, lo mismo se deter-minó entre el FELL y el FEC, por lo que solamente se mencionará el comportamiento de esta última.
La distribución espacial del FEC promedio se da en los meses de septiembre y octubre: la fecha más tem-prana corresponde al 14 de septiembre (257) para la estación Campamento, la más tardía es el día 283 (10 de octubre) para Chapingo, lo que da una variación de 26 días. Todos los gradientes se presentan hacia la estación Campamento. La S presentó su máxima variación en San Miguel Tlaixpan (31) y la mínima en Coatepec (17). Las fechas del VM variaron desde el día 353 (19 de
Cuadro 3. Estadísticas básicas de la EC (Campamento).
Componente IEC IELL FELL FEC DEC
Promedio 174 176 250 257 83 Desviación 14 15 30 29 29 Máximo 198 207 284 288 135 Mínimo 150 151 191 195 26
El IEC, IELL, FELL y FEC están en días julianos; la DEC, en días.
Cuadro 4. Estadísticas básicas de la EC (Coatepec).
Componente IEC IELL FELL FEC DEC
Promedio 155 158 275 282 127 Desviación 12 12 19 17 18 Máximo 171 173 303 305 163 Mínimo 128 130 221 236 99
El IEC, IELL, FELL y FEC están en días julianos; la DEC, en días.
Ilustración 3. Fechas promedio del IEC.
Tepexpan
167 (junio 16)
La Grande Texcoco
163 (junio 12)
San Miguel Tlaixpan
168 (junio 17)
Coatepec de los Olivos
155 (junio 4)
Los Reyes la Paz
167 (junio 16)
San
Andrés 162 (junio 11)
Norte
Atenco
167 (junio 16)
Campamento
174 (junio 23)
Texcoco
166 (junio 15)
Chapingo
162 (junio 11)
El Tejocote
diciembre, en Los Reyes) hasta el día 288 (15 de octu-bre, en Campamento); ambas representan las fechas del FEC más tardías; las del Vm, que determinan las más tempranas, van del día 242 (30 de agosto, en La Grande) hasta el día 195 (14 de julio, en Campamento).
La variación de la DEC promedio en días se presen-ta en la ilustración 4, y es de 83 haspresen-ta 127 días para Campamento y Coatepec; esta última estación presentó la mínima variación (18) de S y San Miguel Tlaixpan, la máxima (35). El VM presentó duraciones de 193, en Cha-pingo, hasta 135 días en Campamento (estos valores in-dican las máximas duraciones que han tenido en sus re-gistros). También esta estación presentó la duración mínima (26) para el Vm y varió hasta 99 días, que corres-ponde a Coatepec (ambos valores indican la variación de las DEC más pequeñas que se han presentado en los registros de las estaciones de la región). Con los datos de las ilustraciones 3 y 4 se puede generar una gráfica para las fechas promedio del FEC. Las estadísticas bási-cas de las CEC para cada estación sirven como base para la planeación agrícola de sus zonas aledañas; aunque son valores promedio de cada CEC, se tiene su rango de variación (valores extremos) y su desviación estándar. Es importante tener presente que el IEC y el
IELL son eventos que se presentan con una diferencia mínima de días; lo mismo sucede con el FELL y el FEC. Según los datos que se tienen en los cuadros 3 y 4, sola-mente existen dos y siete días de diferencia entre ambos eventos para la estación Campamento; para Coatepec, la diferencia es de tres y siete; esto se debe a la manera en que se definió el IEC y el FEC.
Se realizaron las pruebas de bondad de ajuste de Kolmogorov-Smirnov y la de Shapiro y Wilk para deter-minar si las series de las CEC son muestras aleatorias normales. Con la primera prueba, todas son muestras aleatorias normales; con la segunda, de las 66 series analizadas, siete no son muestras aleatorias normales, lo cual se presenta en el cuadro 5. Dado que el porcentaje de series que no son normales fue bajo (11%), se consi-deró para el análisis probabilístico la distribución normal. En el cuadro 6 se presentan las componentes de la EC para la estación Chapingo y en la ilustración 5 se tiene el comportamiento temporal calculado con el análi-sis probabilístico de la información que se presenta en el cuadro 6, únicamente para la estación climatológica indicada y para las series de las fechas del IEC, IELL, FELL y FEC. Destaca la poca variación en días que existe entre el IEC y el IELL, y entre el FELL y el FEC. La ilustración 5 permite conocer de forma gráfica qué pro-babilidad le corresponde a una fecha dada, así como la condición contraria. También se observa la variación de las fechas del IEC y FEC en el tiempo, con sus respecti-vas probabilidades. Se observa que la DEC aumenta conforme la probabilidad disminuye. Young (1987) indi-ca que muchos autores están de acuerdo con que un valor razonable para trabajar con la lluvia es el que co-rresponde al 80% de probabilidad, que representa la mí-nima cantidad de lluvia que se presentará en cuatro de cada cinco años. Por esto se calculó la fecha del IEC a
Ilustración 5. Análisis probabilístico de las componentes de la EC.
Ilustración 4. Duración promedio de la EC (días).
Tepexpan
106
La Grande Texcoco
111
San Miguel Tlaixpan
112
Coatepec de los Olivos
127
Los Reyes la Paz
IEC FEC IELL FELL
Día juliano
Pr
ob
ab
ilid
ad
Análisis probabilístico del IEC y FEC (Chapingo)
350 250
150 50
1.00 0.80 0.60 0.40 0.20
0.00
107
San Andrés
115
Norte
Atenco
110
Campamento
83
Texcoco
103
Chapingo
121
El Tejocote
la que le corresponde el 80% de probabilidad de no excedencia y de excedencia para el FEC. La ilustración 6 presenta únicamente los valores del IEC, los cuales representan la variación espacial. Las fechas del IEC a la probabilidad indicada tienen una variación desde el día 165 (14 de junio) en la estación Coatepec (que es donde primero se establece el IEC) hasta el día 188 (7 de julio) en San Miguel Tlaixpan; cada una de estas fechas indi-ca que en cuatro de indi-cada cinco años, el IEC se da en esa fecha o antes. Lo mismo se puede interpetar para las otras fechas que se presentan en la ilustración 6. Además, se observan dos gradientes: uno hacia la es-tación San Miguel Tlaixpan y el otro hacia la eses-tación Campamento.
La variación de las fechas para el FEC es del día 232 (20 de agosto) en la estación Campamento (donde termina primero la EC) y el día 268 (25 de septiembre) en Coatepec; también aquí se puede interpretar que el FEC ocurre en esa fecha, o después, en cuatro de cada cinco años. De la ilustración 6 y con los datos del FEC, se defi-ne que en las estaciodefi-nes en las que inicia tarde la es-tación de crecimiento, el fin se presenta temprano o la situación inversa para las otras estaciones. También se determinó la variabilidad espacial de las fechas que co-rresponden al 20% de probabilidad de no excedencia y de excedencia para el IEC y el FEC, respectivamente. La ilustración 7 muestra los valores para el IEC, el cual se da en los meses de mayo y junio: la fecha más temprana es el 24 de mayo (144), en la estación Chapingo y la más tardía es el 11 de junio (162), en la estación Campamen-to. El FEC se presenta en el mes de septiembre para la mayoría de las estaciones, únicamente en San Miguel Tlaixpan se presenta en noviembre —el día 2 (306), que es, además, la fecha más tardía—; la más temprana es
Cuadro 5. Valores calculados de la prueba de Shapiro y Wilk (Wc) y valores de tablas de Wt.
Estación IEC IELL FELL FEC DEC DELL Wt
Wc
Chapingo 0.958 0.951 0.965 0.949 0.970 0.971 0.927 Atenco 0.987 0.984 0.925 0.927 0.940 0.943 0.916 San Miguel Tlaixpan 0.940 0.915* 0.909* 0.930 0.928 0.912* 0.918 La Grande 0.957 0.959 0.940 0.967 0.973 0.966 0.911 Los Reyes 0.964 0.961 0.981 0.896* 0.959 0.873* 0.924 Campamento 0.974 0.982 0.877* 0.872* 0.967 0.960 0.901 El Tejocote 0.966 0.977 0.967 0.927 0.981 0.956 0.892 Texcoco 0.971 0.973 0.945 0.949 0.984 0.958 0.934 Coatepec 0.945 0.941 0.936 0.935 0.933 0.973 0.905 San Andrés 0.925 0.958 0.927 0.929 0.958 0.959 0.897 Tepexpan 0.951 0.944 0.962 0.966 0.977 0.976 0.931 * No son muestras aleatorias normales.
Cuadro 6. Componentes de la EC para la estación Chapingo.
Año IEC IELL FELL FEC DEC DELL
1958 174 176 310 312 138 134 1959 101 104 293 294 193 189 1960 172 174 303 306 134 129 1961 158 160 248 250 92 88 1962 220 222 288 291 71 66 1963 152 155 279 283 131 124 1964 141 142 291 293 152 149 1965 165 169 293 295 130 124 1966 165 176 296 297 132 120 1967 191 197 289 293 102 92 1968 166 170 283 292 126 113 1969 166 176 261 263 97 85 1970 167 169 278 288 121 109 1971 161 163 288 290 129 125 1972 150 154 298 300 150 144 1973 175 177 306 309 134 129 1974 170 174 269 272 102 95 1975 141 143 260 263 122 117 1976 184 187 293 295 111 106 1977 181 183 274 277 96 91 1978 151 152 286 289 138 134 1979 187 188 263 265 78 75 1980 170 173 273 275 105 100 1981 156 157 308 309 153 151 1982 129 140 227 230 101 87 1983 172 174 263 267 95 89 1984 151 155 265 269 118 110 1985 153 155 254 262 109 99 1986 138 140 282 286 148 142 1987 152 154 274 276 124 120
el 8 de octubre (281), en la estación Campamento. Las fechas presentadas en la ilustración 7 se pueden interpre-tar así: en uno de cada cinco años, en esa fecha o antes, se da el IEC; para las fechas del FEC, en uno de cada cin-co años se presenta el fin en esa fecha o después.
Con las ilustraciones 6 y 7 se determina la época de siembra probabilística para el área de influencia de cada estación; por ejemplo, en San Miguel Tlaixpan se puede sembrar desde el 27 de mayo (147) hasta el 7 de julio (188), y en Coatepec, del 25 de mayo (145) hasta el 14 de junio (165). La variación de la época de siembra para la primera es de 42 días y para la segunda es de 21; es-tos daes-tos son la mayor y la menor duración de la época de siembra, respectivamente. Los datos de la ilustración 6 representan las fechas de siembra tardías, pero con menos riesgo de fracaso; en cambio, los de la ilustración 7 son las tempranas, pero con mayor riesgo.
Se calculó la DEC de dos formas: la primera fue por diferencia entre las fechas del FEC y las del IEC, calcu-ladas a los niveles de probabilidad del 80, 60, 40 y 20%. Estos valores se presentan en el cuadro 7. La estación que tiene las duraciones más cortas en todos los niveles de probabilidad es Campamento. Coatepec es la que
tiene las DEC más largas, excepto en el nivel de proba-bilidad del 20%, para el que las estaciones Chapingo y San Miguel Tlaixpan presentan valores mayores que la de Coatepec. Con las fechas del IEC que se presentan en las ilustraciones 6 y 7, y con los datos de la DEC al 80 y 20%, se pueden calcular las fechas del FEC para estos niveles de probabilidad.
La otra manera en que se determinó la DEC proba-bilística fue empleando las DEC determinadas año con año (DEC=FEC-IEC), para cada estación; a la DEC de cada estación se le aplicó el análisis probabilístico con la función de distribución teórica normal, y se calcularon las duraciones que corresponden a los niveles del 80, 60, 40 y 20% de excedencia, presentados en el cuadro 8. Las dos estaciones que presentan los valores más bajos y más altos son Campamento y Coatepec, respec-tivamente. Cabe aclarar que en el nivel del 20%, Chapin-go y San Andrés tienen el mismo valor que Coatepec.
Si se comparan los datos de los cuadros 7 y 8, que corresponden a los niveles del 80 y 60% de excedencia, se observa que los valores calculados con la distribución normal (cuadro 8) son mayores, lo que le da más confia-bilidad a la información del cuadro 7, ya que la ventaja
Ilustración 7. Fechas del IEC al 20% de probabilidad de no excedencia.
Ilustración 6. Fechas del IEC al 80% de probabilidad de no excedencia.
Tepexpan
186 (julio 5)
La Grande Texcoco
175 (junio 24)
San Miguel Tlaixpan
188 (julio 7)
Coatepec de los Olivos
165 (junio 14)
Los Reyes la Paz
178 (junio 27)
San
Andrés 179 (junio 28)
Norte
Atenco
185 (julio 4)
Campamento
185 (julio 4)
Texcoco
179 (junio 28)
Chapingo
180 (junio 29)
El Tejocote
182 (julio 1)
Tepexpan
148 (mayo 28)
La Grande Texcoco
152 (junio 1)
San Miguel Tlaixpan
147 (mayo 27)
Coatepec de los Olivos
145 (mayo 25)
Los Reyes la Paz
156 (junio 5)
San
Andrés 145 (mayo 25)
Norte
Atenco
150 (mayo 30)
Campamento
174 (junio 23)
Texcoco
153 (junio 2)
Chapingo
144 (mayo 24)
El Tejocote
de la información presentada en éste es que se conocen las fechas del inicio y fin de la EC, lo que no sucede para la información del cuadro 8; con los otros dos niveles de probabilidad se presenta la situación inversa.
Además, se realizó un análisis probabilístico con los datos de la DELL presentados en cada estación. Esta información se observa en el cuadro 9; las estaciones contrastantes son las mismas que para la DEC, salvo que para el valor del 20%, Chapingo presenta una DELL mayor que Coatepec.
En el cuadro 10 se tienen los valores de probabilidad de no excedencia en decimal que les corresponden a las fechas indicadas. Las primeras cuatro presentan proba-bilidades menores del 6% (0.0600); a partir del 20 de
mayo se tiene que, en cinco de las estaciones, la proba-bilidad de que se presente el IEC en esa fecha o antes está entre el 15 y el 10% (una vez cada diez años); única-mente en Coatepec, el IEC se establecerá el 10 de junio, o antes, en siete de cada diez años. Para el 20 de ju-nio, la mayoría de las estaciones presenta una probabi-lidad del 50% o más (43% para la estación Campa-mento). Se determina que la fecha más probable en la región para que se establezca el IEC es el 30 de junio, ya que en todas se tiene una probabilidad aproximada del 70% o más.
La información que se presenta en las ilustraciones 6 y 7, y en los cuadros 7, 8, 9 y 10 sirve de base para la planeación de las actividades agrícolas de la región; por ejemplo, la ilustración 7 permite saber que las activi-dades para preparar el terreno para la siembra deben estar concluidas en cada localidad antes de la fecha que se indica, y así aprovechar las lluvias tempranas si se establece el IEC. También indica cuáles son los lugares en los que deben iniciar las actividades. El estableci-miento más probable del IEC se presenta en la ilustra-ción 6. Ambas ilustraciones determinan la época de siembra de la región.
Los cuadros 7, 8 y 9 ayudan a tomar decisiones respecto de qué cultivos se pueden establecer en las diferentes localidades, en función de la duración de su ciclo. Los datos sobre la DEC y la DELL —que es cuan-do la lluvia es igual o mayor que 0.5 ETP o ETP, respec-tivamente— pueden guiar la actividad agrícola con la garantía de que las condiciones de humedad en el suelo son las adecuadas para los cultivos.
Por último, en el cuadro 10 se tienen las probabili-dades de que la fecha del IEC concurra con la fecha
Cuadro 7. Duración de la estación de crecimiento (DEC) en días, para los niveles de probabilidad indicados.
Estación Probabilidad (%)
80 60 40 20
Chapingo 87 111 131 155 Atenco 77 100 120 143 San Miguel Tlaixpan 66 97 126 159 La Grande 85 103 119 136 Los Reyes 76 98 116 138 Campamento 47 72 94 119 El Tejocote 52 83 105 131 Texcoco 74 94 112 132 Coatepec 103 120 134 151 San Andrés 80 104 125 149 Tepexpan 67 95 118 146
Cuadro 8. Duración de la estación de crecimiento (DEC) en días, para los niveles de probabilidad indicados.
Estación Probabilidad (%)
80 60 40 20
Chapingo 100 115 127 142 Atenco 90 104 116 130 San Miguel Tlaixpan 83 104 121 141 La Grande 94 106 116 128 Los Reyes 84 100 113 129 Campamento 59 76 90 108 El Tejocote 69 87 102 119 Texcoco 84 97 108 122 Coatepec 112 123 132 142 San Andrés 87 106 123 142 Tepexpan 78 98 115 135
Cuadro 9. Duración de la estación lluviosa (DELL) en días, para los niveles de probabilidad indicados.
Estación Probabilidad (%)
80 60 40 20
presentada o antes. Su utilidad es de complemento de las ilustraciones y cuadros mencionados. Por ejemplo, para el 10 de junio, la estación nueve (Coatepec) tiene una probabilidad de 0.7048 (70%) de que se establezca el IEC en esa fecha o antes, mientras que para la seis (Campamento) es de 0.1845 (aproximadamente el 20%). Para la primera estación, el IEC se presentará en esa fecha en siete de cada diez años y para la segunda, en dos de cada diez años, por lo que el riesgo de esta-blecimiento de los cultivos es mayor en esta última para esa fecha.
Otro aspecto importante es que si el IEC se establece temprano, entonces se puede aprovechar la larga duración de la EC y maximizar la producción del cultivo que se haya seleccionado y sembrado; por el contrario, si el IEC es tardío, entonces se debe escoger un cultivo que minimice el riesgo, ya que la duración de la EC será corta, lo que explica parcialmente que el cultivo fracase. En el cuadro 7, para la probabilidad del 20%, en todas las estaciones, la DEC varía de 119 a 159 días; en cam-bio, al 80 es de 47 a 103 días.
El procedimiento probabilístico que se presentó en este estudio, aunque empírico y, como tal, sujeto a cier-to margen de error, permite determinar la fecha más pro-bable o segura —ya que se garantiza con una probabi-lidad alta (del 70 hasta el 80%)— de que la precipitación sea mayor o igual que 0.5 ETP. Este criterio ha sido utili-zado por Eldin (1983), Rojas (1987) y la FAO (1987). Al respecto, Eldin (1983) indica que una cantidad de agua igual o mayor a 0.5ETP representa un buen suministro para el cultivo en la mayor parte de su ciclo, excepto en las etapas fenológicas, como la floración, que son muy sensibles a la escasez de agua. Rojas (1987) considera
que la mitad de la ETP constituye el requisito mínimo para obtener un rendimiento satisfactorio, pero no nece-sariamente óptimo. En este caso se consideró que para la DELL la precipitación debe ser mayor que la ETP.
Además, este método expresó la EC en términos estadísticos de las relaciones indicadas entre la precipi-tación y la ETP, y proporciona un indicador general de la adaptabilidad a la longitud de la EC para varios cultivos, pero no lo determina para un cultivo en específico.
Con respecto a la escala del tiempo en este tipo de estudios, se debe considerar la influencia del clima real en la agricultura, ya que se ha hecho evidente que el mes es una unidad de tiempo demasiado grande, y algunas anomalías en el crecimiento y desarrollo de los cultivos quedan ocultas; en el otro extremo se halla el periodo de un día. En este trabajo se utilizó la pentada (agrupación de cinco días), que garantiza que si toda la precipitación se presenta al inicio del periodo, la canti-dad retenida en el suelo asegura un buen suministro de agua para el cultivo durante todo el periodo, aunque aquél tenga una capacidad de humedad aprovechable baja. Además, si la precipitación es mayor que la ETP, el suelo almacena agua que se utiliza en el siguiente perio-do, en caso de que en éste no se presentaran lluvias.
Al comparar la EC con bajo riesgo de helada con la EC por disponibilidad de humedad, se determinó que la ocu-rrencia de heladas no es una limitante para la agricultura de temporal de la zona en cuatro de cada cinco años.
Conclusiones
La ocurrencia de heladas no es limitativa en cuatro de cada cinco años.
Cuadro 10. Probabilidad del inicio de la EC en o antes de las fechas indicadas.
Estación Abril Mayo Junio Julio
10 20 30 10 20 30 10 20 30 10
La función de distribución probabilística normal pre-sentó buen ajuste a las componentes de la EC en la ma-yoría de las series estudiadas (89%), según la prueba de Shapiro y Wilk.
Se determinó que la variabilidad temporal de las CEC de cada estación es grande, ya que se consideraron todos los datos de su registro. La variabilidad espacial es menor, pues se define con valores promedio o proba-bilísticos. Además, los datos promedio sirven como in-dicadores generales de la variabilidad de las CEC en la zona, mientras que los datos probabilísticos indican los riesgos de éstas.
Las mejores localidades con mejor DEC son Coa-tepec, Chapingo, La Grande y Atenco; las intermedias son Texcoco, San Miguel Tlaixpan, San Andrés, Los Reyes y Tepexpan, y las marginales son El Tejocote y Campamento.
En el 80% de los años, en las mejores áreas y en las intermedias, los cultivos con mejores expectativas son aquellos cuyo ciclo dura noventa días. Para el 40% de los años y según la localidad, deben establecerse culti-vos que tengan ciclos de noventa hasta 130 días. Esto indica que, si las condiciones edáficas lo permiten, sólo en dos de cada cinco años se podrán establecer cultivos en toda la región.
Por lo anterior, conocer la variabilidad de las CEC de una región auxilia a las dependencias públicas y priva-das y a los agricultores a realizar una mejor planeación y operación de las actividades agrícolas.
Recibido: 22/11/2004 Aprobado: 13/07/2005
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Abstract
ARTEAGA-RAMÍREZ, R. VÁZQUEZ-PEÑA, M., CORAS-MERINO, P., ÁNGELES-MONTIEL, V. Growing season
components, temporal and spacial variation in Chapingo México. Hydraulic engineering in Mexico (in Spanish).
Vol. XXI, no. 2, April-June, 2006, pp. 57-68.
Agricultural planners and farmers of the rainfed areas (unirrigated land) face problems such as: defining the peri-od of time that involves less risks for planting, determining the length of the rainy season that will allow the comple-tion of the crop cycle and ensuring that frosts are not a restrictive element. These are major problems in Mexico, since 85 percent of its agricultural surface is arid and semiarid. As a result, research was carried out to a) deter-mine whether frosts limit crop growth; b) deterdeter-mine the temporal and spatial variability of the components of the growing season (CGS) using basic statistics and probabilistic analysis; c) verify if the Normal distribution adjusts to the data from each CGS; d) establish whether there are marginal areas in the Chapingo influenced area. The study was based on eleven climatological stations with daily data on minimum temperatures, precipitation and evaporation. The probabilistic analysis of the CGS series was carried out with the Normal distribution and its adjust-ment was verified with the Kolmogorov-Smirnov and Shapiro and Wilk tests. The frosts are not a restrictive eleadjust-ment. The Normal distribution showed good adjustment in 89 percent of the series. The most probable date in the region for the onset of the growing season is June 30 with a probability between 0.6786 and 0.9837. Based on the grow-ing season length, the marginal localities are: El Tejocote and Campamento.
Keywords:frost, water balance, rainfed agriculture, onset of rains, start of the growing season, length of the grow-ing season.
Dirección institucional de los autores:
Dr. Ramón Arteaga-Ramírez Dr. Mario Alberto Vázquez-Peña Dr. Pablo Miguel Coras-Merino Dr. Vicente Angeles-Montiel
Universidad Autónoma de Chapingo, Departamento de Irrigación, Carretera México-Texcoco, kilómetro 38.5, Chapingo, Estado de México,
teléfono: + (52) (595) 9521 500, extensión 5157,
