José A. Egea1*, Manuel Caro2, Jesús García Brunton2, Jesús Gambín 3, José Egea 1 y david ruiz 1*
- 1Grupo de Mejora de Frutales, Departamento de Mejora Vegetal, CEBAS-CSIC, Murcia, España
- 2Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agroalimentario, Murcia, España
- 3ENAE Business School, Universidad de Murcia, Murcia, España
La producción de fruta de hueso tiene una enorme importancia económica en España. Los lugares de cultivo de estas especies de frutas (es decir, durazno, albaricoque, ciruela y cereza dulce) cubren áreas geográficas amplias y climáticamente diversas dentro del país. El cambio climático ya está produciendo un aumento de las temperaturas medias con especial intensidad en determinadas zonas como las mediterráneas. Estos cambios conducen a una disminución del frío acumulado, lo que puede tener un profundo impacto en la fenología de Prunus especies como frutas de hueso debido a, por ejemplo, dificultades para cubrir los requisitos de enfriamiento para romper la endoactividad, la ocurrencia de heladas tardías o altas temperaturas tempranas anormales. Todos estos factores pueden afectar severamente la producción y calidad de la fruta y por lo tanto provocar consecuencias muy negativas desde el punto de vista socioeconómico en las regiones incumbentes. Por lo tanto, en este trabajo se lleva a cabo la caracterización de las áreas de cultivo actuales en términos de variables agroclimáticas (p. ej., acumulación de frío y calor y probabilidades de heladas y eventos tempranos de calor anormal), con base en datos de 270 estaciones meteorológicas de los últimos 20 años, para producir una imagen informativa de la situación actual. Además, también se analizan las proyecciones climáticas futuras de diferentes modelos climáticos globales (datos recuperados de la Agencia Estatal de Meteorología de España—AEMET) hasta 2065 para dos escenarios de trayectoria de concentración representativa (es decir, RCP4.5 y RCP8.5). Usando la situación actual como línea de base y considerando los escenarios futuros, se puede inferir información sobre la idoneidad adaptativa actual y futura de las diferentes especies/cultivares a las diferentes áreas de cultivo. Esta información podría ser la base de una herramienta de apoyo a la toma de decisiones para ayudar a los diferentes agentes a tomar decisiones óptimas sobre el cultivo actual y futuro de frutas de hueso u otras especies de clima templado en España.
Introducción
España es uno de los principales productores mundiales de frutas de hueso (es decir, melocotón, albaricoque, ciruela y cereza) con una producción media anual en torno a los 2 millones de toneladas. El cultivo de estos frutos tiene un papel económico muy importante en el país, cubriendo alrededor de 140,260 ha (FAOSTAT, 2019). Las principales zonas de cultivo en España de estos cultivares se encuentran en zonas con diferentes características agroclimáticas: desde zonas cálidas como el Valle del Guadalquivir y gran parte del área mediterránea hasta zonas frías como el norte de Extremadura, el valle del Ebro y algunas localidades del interior del área mediterránea. (ver Figura 1 y XNUMX). Dado que estos cultivos requieren suficiente frío invernal para romper la endodoncia y evitar problemas de producción (Atkinson y otros, 2013)Campoy et al., 2011b; Lüdeling et al., 2011; Lüdeling, 2012; Julián et al., 2007; Guo et al., 2015; 2019; Chmielewski y otros, 2018), y (iv) seleccionar las mejores prácticas y tecnologías agrícolas para mitigar el efecto del cambio climático (Campoy et al., 2010; Mahmood y otros, 2018).
Requisitos de frío y calor (Fadón et al., 2020b) o el nivel de daños por heladas (Miranda y otros, 2005) de las especies/variedades cultivadas actuales se pueden acoplar con las métricas agroclimáticas en las diferentes áreas para construir herramientas de decisión que ayuden a los productores y otras partes interesadas a diseñar políticas productivas y económicas óptimas a mediano y largo plazo. Las herramientas de modelado disponibles para procesar grandes series de factores climáticos y fenológicos ya sirven como base para construir las herramientas de decisión antes mencionadas (Lüdeling, 2019; Lüdeling et al., 2021; Miranda y otros, 2021). Las proyecciones climáticas en la cuenca mediterránea revelan que los efectos del calentamiento global pueden ser especialmente severos en esta zona (Giorgi y Lionello, 2008; MedECC, 2020; IPCC, 2021), por lo que las medidas de anticipación son críticas para evitar futuros problemas productivos, que podrían afectar seriamente la economía de ciertas regiones como las que se presentan en este estudio (Olesen y Bindi, 2002; Benmoussa y otros, 2018).
Diferentes estudios de investigación han determinado la influencia negativa del calentamiento global en la producción de frutas y nueces de clima templado en diferentes regiones del planeta. Las principales causas están relacionadas con la disminución del frío invernal aunque también se tiene en cuenta en algunos estudios el aumento de los riesgos de heladas por el esperado avance de la floración. Por ejemplo, Fernández et al. pronosticó una disminución en el frío invernal necesario para la producción de frutas de hoja caduca en Chile, con impactos negativos esperados en las áreas del norte del país. Al mismo tiempo, proyectaron reducciones significativas de las probabilidades de heladas durante el período más plausible de brotación para árboles frutales de hoja caduca para todos los sitios considerados (Fernandez et al., 2020); Lorita et al. analizaron fenómenos como la falta de frío invernal, riesgo de heladas y condiciones cálidas durante la floración en la Península Ibérica para algunos cultivares de almendro acoplando proyecciones climáticas e información fenológica. Descubrieron que, en general (y dependiendo del cultivar considerado), (i) la falta de frío invernal será más pronunciada en la costa mediterránea y el Valle del Guadalquivir, (ii) las condiciones cálidas durante la floración serán más intensas en el Centro Meseta Norte y Valle del Ebro, y (iii) se reducirá el riesgo de heladas en determinadas zonas de la Meseta Norte y Zonas Montañosas Norte (Lorite et al., 2020). Benmoussa et al. proyectó importantes reducciones futuras de frío invernal en Túnez que pueden afectar significativamente la producción de algunas frutas y nueces. Por ejemplo, para el escenario más pesimista, solo los cultivares de almendras de bajo enfriamiento podrían ser viables. En otros escenarios, algunos cultivares de pistachos y duraznos podrían ser viables incluso a largo plazo para la parte noroeste del país (Benmoussa y otros, 2020); Fraga y Santos consideraron tanto el enfriamiento futuro como la acumulación de calor y sus impactos en la producción de diferentes frutas en Portugal. Proyectaron fuertes descensos en el frío invernal que afectarán más severamente a las regiones más internas del país. Las áreas de cultivo de manzanas del norte estarán particularmente expuestas a la reducción por enfriamiento. Los autores también proyectaron aumentos en la acumulación de calor, con un mayor impacto en las zonas del sur y la costa del país. Resaltaron que este hecho puede aumentar el riesgo de daños por heladas por el avance de los estados fenológicos (Rodríguez et al., 2019, 2021; Fraga y Santos, 2021) compararon la situación actual de las zonas de producción de algunas frutas de clima templado en España con escenarios futuros de cambio climático en cuanto a la acumulación de frío. Pronosticaron importantes pérdidas por frío en algunas áreas (por ejemplo, el sureste o el área de Gualdalquivir) incluso en un futuro cercano. Para el futuro lejano (>2070), estos autores afirmaron que considerando las áreas de cultivo actuales, los cultivares de ciruela, almendra y manzana pueden verse seriamente afectados por la falta de frío (Rodríguez et al., 2019, 2021).
En este estudio evaluamos las principales variables agroclimáticas relacionadas con la adaptación de la fruta de hueso en diferentes regiones de España, incluidas aquellas donde tiene lugar la producción de fruta de hueso más importante, utilizando datos de 270 estaciones meteorológicas durante el período 2000-2020. Esto va acompañado de proyecciones de temperatura futuras para estimar la evolución de la acumulación de frío y calor y las probabilidades futuras de heladas y eventos tempranos de calor anormal en comparación con la situación actual. Esta información puede ser muy útil para tomar las decisiones óptimas relacionadas con la instalación de nuevos huertos, la reubicación de los actuales o la selección de los cultivares óptimos para obtener ganancias a largo plazo.
La principal contribución de este estudio es que analizamos al mismo tiempo diferentes variables agroclimáticas relacionadas con la adaptación de la fruta de hueso. No solo la acumulación de frío para cumplir con los CR como se realizó en el estudio realizado por Rodríguez et al. (2019, 2021). sino también la acumulación de calor para una adecuada floración, los riesgos de heladas y una variable pocas veces cuantificada en la literatura: la probabilidad de eventos anormales de calor en invierno que pueden impulsar la liberación de endodormancia con un impacto negativo en la producción, calidad y rendimiento de la fruta, como ha sido observado en áreas cálidas en los últimos años. Utilizamos datos de una red muy densa de estaciones meteorológicas que proporcionan métricas precisas para la situación actual. Nos enfocamos en las áreas productoras actuales ya que las decisiones con respecto a la adaptación al calentamiento probablemente se tomarán en esas áreas, donde las tecnologías y los conocimientos adecuados están bien asentados. En tales áreas, la reubicación de cultivos produciría consecuencias socioeconómicas indeseables y despoblación. Además, para caracterizar la situación actual, utilizamos temperaturas horarias reales en lugar de estimadas, lo que confiere mayor precisión a los resultados en comparación con otros estudios donde las temperaturas horarias se interpolan a partir de las diarias. La resolución utilizada (∼5 km) es más fina que en otros estudios similares en España (Rodríguez et al., 2019, 2021; Lorite et al., 2020) y ayuda a tomar decisiones incluso a nivel local.
Materiales y Métodos
Datos Climáticos y Variables Agroclimáticas
Datos climáticos de 340 estaciones meteorológicas ubicadas en las principales zonas productoras de frutas de hueso en España (ver Figura 1 y XNUMX) se utilizaron para evaluar las métricas agroclimáticas. Los datos comprendieron las principales variables climáticas, incluyendo temperatura media, máxima y mínima (°C), humedad relativa (%), lluvia (mm), evapotranspiración (ETo, mm) y radiación solar (W/m2). Se encontraron registros incompletos y problemas en algunas de las estaciones consideradas. Tras aplicar la normativa española (UNE 500540, 2004), se seleccionó un número final de 270 estaciones. Los datos horarios de temperatura estaban completos excepto las horas vacías correspondientes a eventos de mantenimiento que no se llenaron por constituir un porcentaje despreciable del total. Se utilizaron las temperaturas horarias medias en el período 2000-2020 para calcular las principales variables agroclimáticas, incluidas las acumulaciones de frío y calor, así como las probabilidades de heladas potencialmente dañinas y eventos de calor anormal en invierno. El número de años completos por estación varía por estación: de 5 a 21 años (mediana = 20) dependiendo de la estación.
La acumulación de frío para cada estación se calculó desde el 1 de noviembre hasta el 28 de febrero del año siguiente. Utah (Richardson y otros, 1974) y dinámico (Fishman y otros, 1987) se utilizaron modelos para realizar este cálculo. La acumulación de calor para cada estación se calculó desde el 1 de enero hasta el 8 de abril (alrededor de 14 semanas) usando el Richardson (Richardson y otros, 1974) y Anderson (Anderson et al., 1986), que proporcionan los resultados en grados hora crecientes (GDH). Las probabilidades de eventos de heladas y calor anormal se calcularon por semana de la siguiente manera: para cada semana, ocurre un evento de heladas si la temperatura cae por debajo de -1°C durante al menos tres horas consecutivas. Entonces, la probabilidad de ocurrencia de eventos de heladas en una semana en particular se define como el número de veces que esa semana tuvo al menos un evento de heladas durante el período de estudio dividido por el número de años considerados. De manera similar, ocurre un evento de calor anormal si la temperatura sube por encima de los 25 °C durante al menos tres horas consecutivas. Luego, se calcula la probabilidad de ocurrencia de eventos de calor anormal como se explicó para los eventos de heladas. La semana 1 comenzó el 1 de enero. Para los eventos de heladas, las semanas de 2 a 10 se consideraron como representativas de posibles semanas peligrosas. Las primeras semanas en el rango (es decir, semana 2 a semana 5-6) serían las más peligrosas en áreas cálidas, mientras que el resto (es decir, semanas 5-6 a semana 10) serían las críticas en áreas frías. Para los eventos de calor anormal, el período considerado osciló entre la semana 49 del año anterior (principios de diciembre) y la semana 8 (fines de febrero) cuando estos eventos podrían impulsar la liberación temprana de latencia asociada a problemas de producción posteriores.
Escenarios futuros
En cuanto a los escenarios futuros, se utilizaron las proyecciones de temperatura calculadas por la Agencia Estatal de Meteorología de España (AEMET). AEMET ha estado elaborando en los últimos años un conjunto de proyecciones de cambio climático a escala reducida de referencia para España, ya sea aplicando técnicas de reducción de escala estadística a los resultados de los modelos climáticos globales (GCM) o haciendo uso de la información generada por técnicas de reducción de escala dinámica a través de proyectos europeos o iniciativas internacionales. como PRUDENCE, ENSEMBLES y EURO-CORDEX (Amblar-Francés et al., 2018). En este estudio, utilizamos las temperaturas diarias proyectadas (es decir, máximas y mínimas) utilizando una reducción de escala estadística basada en redes neuronales artificiales. Esto ha sido evaluado como un método adecuado para producir proyecciones climáticas en los escenarios actuales y futuros en España al tiempo que reduce los sesgos del modelo GCM (Hernanz et al., 2022a,b) sobre una cuadrícula de 5 km de resolución. Se han considerado dos horizontes temporales, a saber, 2025-2045 (caracterizado por 2035) y 2045-2065 (caracterizado por 2055) para proporcionar resultados a corto y mediano plazo. Se consideraron dos vías de concentración representativas, es decir, RCP4.5 y RCP8.5 (van Vuuren et al., 2011). Cabe destacar que en este estudio se utilizaron once GCM (Tabla 1). Los resultados se presentaron utilizando un junto metodologíaSemenov y Stratonovitch, 2010; Wallach y otros, 2018) donde los valores promedio de las métricas proyectadas (p. ej., acumulación de frío y calor o probabilidades) calculados por todos los modelos se utilizaron en pasos posteriores. Las temperaturas horarias para calcular los índices agroclimáticos se simularon a partir de las diarias utilizando el paquete chillR (Lüdeling, 2019).
Tabla 1
TABLA 1. Lista de modelos climáticos globales utilizados en este estudio.
Para comparar las variables agroclimáticas en los escenarios presente y futuro, se compararon las ubicaciones reales de las estaciones meteorológicas con sus puntos más cercanos de la grilla. Las distancias máxima, mínima y media de las estaciones meteorológicas a sus puntos más cercanos en la cuadrícula fueron 3.87, 0.26 y 2.14 km, respectivamente. En todos los casos (escenarios actuales y futuros), se calculó un área interpolada alrededor de las estaciones meteorológicas consideradas (es decir, a no más de 50 km de la estación meteorológica más cercana) utilizando el método de ponderación de la distancia inversa.
Resultados
Acumulación de frío
Como se señaló anteriormente, se utilizaron dos modelos para calcular la acumulación de frío, a saber, el Utah (en unidades de frío) y el modelo dinámico (en porciones). Utilizando los valores medios del frío total acumulado en todo el período para todas las estaciones, se encontró una correlación muy alta entre ambos índices (R2 = 0.95, Figura suplementaria 1). Por lo tanto, los resultados se presentan utilizando solo uno de ellos (porciones). Figura 2 y XNUMX muestra los patrones espaciales de las porciones medias de frío durante los diferentes períodos considerados. En la situación actual, podemos ver que hay varias áreas geográficas con alta acumulación de frío (≥75 porciones), como el Valle del Ebro, el norte de Extremadura y algunas zonas del interior en el Mediterráneo. Solo en el Mediterráneo y el Valle del Guadalquivir se encuentran zonas cálidas con acumulación de frío por debajo de las 60 porciones (incluso por debajo de las 50 en algunas zonas aisladas). Los escenarios futuros muestran una clara disminución del frío acumulado en zonas cálidas, en el norte de Extremadura y algunas zonas del interior del Mediterráneo. El descenso del frío acumulado en el Valle del Ebro se producirá en la parte oriental de esa zona, mientras que el interior acumulará un frío invernal importante incluso en el escenario más pesimista (p. ej., 2055_RCP8.5). Los efectos del calentamiento global sobre la disminución del frío invernal son más intensos en el escenario 2055_RCP8.5 como se esperaba. Tablas Suplementarias 1–4 muestran la acumulación media de frío en el período considerado (del 1 de noviembre al final de febrero) en porciones para todas las ubicaciones y modelos en cada escenario futuro considerado. Se muestra el valor medio de las salidas de los once modelos, así como el frío acumulado registrado para el período 2000-2020 para efectos de comparación.
Figura 2 y XNUMX
FIGURA 2. Acumulación de frío en las principales zonas de producción de piedra en España para la situación actual (aproximadamente 2000-2020), dos horizontes temporales (2025-2045 y 2045-2065) y dos escenarios futuros (RCP4.5 y RCP8.5).
Para verificar si la disminución esperada de la acumulación de frío tendrá una influencia similar sobre las ubicaciones dependiendo de su acumulación de frío actual, se realizó una clasificación de las 270 estaciones meteorológicas, dividiéndolas en términos de porciones acumuladas medias en el escenario actual: acumulación baja (< 60 porciones, 34 estaciones), acumulación media (entre 60 y 80 porciones, 121 estaciones), y acumulación alta (más de 80 porciones, 115 estaciones). Figura 3 y XNUMX muestra los diagramas de caja de las porciones acumuladas en cada escenario para los tres tipos de ubicaciones. La disminución de la acumulación de frío observada es la esperada según cada escenario. En cuanto a las diferencias en los valores medianos entre los escenarios actual y futuro, parece que los tres tipos de localizaciones presentan el mismo comportamiento (lo que significa que las pérdidas porcentuales son mayores en las zonas de baja acumulación). Sin embargo, la distribución de los datos es muy diferente. Las áreas de acumulación de frío bajo y alto muestran una menor dispersión (con algunos valores atípicos en el extremo inferior de la distribución) que las áreas medias, que presentan una mayor dispersión pero no valores atípicos. El análisis de estos valores atípicos para áreas de alta acumulación de frío revela que el valor atípico para los cuatro escenarios futuros corresponde a una ubicación del interior del Mediterráneo (Játiva). Para áreas de baja acumulación de frío, el valor atípico en todos los casos (incluido el escenario actual) corresponde a una ubicación costera mediterránea (Almería). Los valores atípicos para el extremo superior de la distribución en áreas de baja acumulación de frío corresponden a ubicaciones interiores en el Mediterráneo (es decir, Montesa, Callosa de Sarriá y Murcia), aunque podrían ser artefactos ya que las proyecciones pronostican más acumulación de frío en el futuro que en el actual. guión. Podrían ser causados por las posibles diferencias climáticas entre la ubicación real de las estaciones meteorológicas y su punto más cercano en la grilla para futuras proyecciones.
Figura 3 y XNUMX
FIGURA 3. Gráficos de caja de frío acumulado en todos los escenarios para estaciones de acumulación de frío bajo (<60 porciones), medio (entre 60 y 80 porciones) y alto (>80 porciones), referido al escenario actual.
Acumulación de calor
La acumulación de calor se calculó utilizando dos modelos (es decir, los modelos de Richardson y Anderson) de forma similar a la acumulación de frío. También se encontró una alta correlación entre los resultados de ambos modelos (R2 = 0.998, Figura suplementaria 2). Por lo tanto, los resultados se presentan utilizando solo los resultados del modelo de Anderson. Figura 4 y XNUMX muestra los patrones espaciales de la media de GDH en los diferentes períodos considerados. Todos los escenarios relacionados con GDH parecen estar inversamente correlacionados con sus correspondientes escenarios de acumulación de frío (Figura 2 y XNUMX). Los lugares donde la acumulación de frío es baja presentan una alta acumulación de calor y viceversa. A medida que la acumulación de frío disminuye en escenarios futuros, la acumulación de calor aumenta proporcionalmente en cada área. Por ejemplo, el coeficiente de correlación de Pearson entre la acumulación de frío perdido y la acumulación de calor ganado para los escenarios actual y 2055_RCP8.5 es 0.68 (p-valor < 1e-15).
Figura 4 y XNUMX
FIGURA 4. Acumulación de calor en las principales zonas de producción de piedra en España para la situación actual (aproximadamente 2000-2020), dos horizontes temporales (2025-2045 y 2045-2065) y dos escenarios de futuro (RCP4.5 y RCP8.5)
Al igual que en el caso de acumulación de frío, los efectos del aumento de GDH son más intensos en el escenario 2055_RCP8.5 como se esperaba. Tablas Suplementarias 5–8 muestra la acumulación media de calor en el período considerado (1 de enero al 8 de abril) en GDH para todas las ubicaciones y modelos en cada escenario considerado. Se muestra el valor medio de las salidas de los once modelos, así como el calor acumulado registrado para el período 2000-2020 a efectos de comparación.
Probabilidades de eventos de heladas y calor anormal
La probabilidad de eventos de heladas como se define arriba se muestra en Figura 5 y XNUMX comparando las semanas 2 a 10 para los escenarios actual y 2035_RCP4.5 y 2055_RCP8.5 (solo probabilidades ≥ 10%). En la situación actual, se registraron probabilidades significativas de eventos de heladas especialmente en zonas del Valle del Ebro pero también en el norte de Extremadura y zonas del interior del Mediterráneo. Las probabilidades de heladas disminuyen de la semana 2 a la 10 como se esperaba, pero algunas ubicaciones particulares en el Valle del Ebro todavía presentan una probabilidad significativa de heladas en la semana 10. Los escenarios futuros analizados en Figura 5 y XNUMX son los más optimistas (es decir, 2035_RCP4.5) y pesimistas (es decir, 2055_RCP8.5), respectivamente, en términos de aumento de temperatura. La probabilidad de heladas se desvanece desde Extremadura y disminuye en todas las zonas, mientras que zonas reducidas del Valle del Ebro y algunas zonas aisladas del Mediterráneo interior presentan probabilidades superiores al 10% incluso en la semana 10. Al igual que en la situación actual, las probabilidades de heladas descienden de semanas 2 a 10. Cabe destacar que los escenarios 2035_RCP4.5 y 2055_RCP8.5 presentan imágenes similares en términos de probabilidades de eventos de heladas, lo que revela que el Valle del Ebro y algunas ubicaciones del interior del Mediterráneo sufrirán eventos de heladas en todos los escenarios considerados.
Figura 5 y XNUMX
FIGURA 5. Probabilidad de eventos de heladas en las principales zonas productoras de piedra en España para las semanas 2 a 10 para los escenarios actual, 2035_RCP4.5 y 2055_RCP8.5.
Discusión y conclusión
Este estudio trató de caracterizar las principales zonas productoras de frutas de hueso de España utilizando datos agroclimáticos históricos (en particular, temperaturas) de 270 estaciones meteorológicas repartidas por dichas zonas y comparar los resultados con las proyecciones futuras en dos horizontes temporales y escenarios RCP. Las áreas de estudio fueron seleccionadas en base a que las decisiones actuales y futuras a tomar respecto al cultivo de frutas de hueso (es decir, durazno, albaricoque, ciruela y guinda) se tomarán principalmente dentro de las áreas productoras actuales, donde el conocimiento y la tecnología para el cultivo de estos cultivos está fuertemente instalada. Por lo tanto, este estudio no se centra en otras ubicaciones potenciales futuras para el cultivo de frutas de hueso.
Las principales variables calculadas, es decir, la acumulación de frío y calor, revelan que las áreas consideradas son bastante diversas desde el punto de vista agroclimático y que el cambio climático tendrá un impacto importante, especialmente en las áreas más cálidas incluso en el mediano plazo. Los modelos utilizados para calcular cualquiera de ellos (es decir, Utah y Dynamic para el enfriamiento y Richardson y Anderson para la acumulación de calor) muestran correlaciones muy altas, como se encontró previamente por Ruíz et al. (2007, 2018)..
Se proyectan importantes reducciones de acumulación de frío en todas las áreas, lo que concuerda con estudios previos en áreas mediterráneas (Benmoussa y otros, 2018, 2020; Rodríguez et al., 2019; Delgado et al., 2021; Fraga y Santos, 2021). La disminución de la acumulación de frío será similar en valores absolutos en todas las regiones estudiadas, pero las más cálidas (es decir, la zona mediterránea y el Valle del Guadalquivir) pueden verse mucho más afectadas en términos de aptitud para el cultivo de frutas de hueso, ya que su situación actual ya es una limitación para muchos cultivares. En zonas frías como el Valle del Ebro y Extremadura, el descenso de la acumulación de frío no será en principio un obstáculo para seguir cultivando, aunque en algunas zonas frías particulares de Extremadura y el Mediterráneo, el descenso de la acumulación de frío será más intenso que en otras zonas frías. Es de señalar que, según Figura 3 y XNUMX, se observa una caída repentina en la acumulación de frío entre la situación actual y el futuro cercano. La resolución de la red utilizada, aunque sea fina (∼5 km) puede ser una causa de este efecto. Otras posibles fuentes de discrepancias que conducen a diferencias exageradas entre los valores reales y proyectados podrían ser que los sesgos restantes del modelo GCM no se minimicen por completo durante el proceso de reducción de escala, o el hecho de que estamos comparando cálculos realizados con temperaturas reales por hora (es decir, temperatura actual). escenario) y cálculos realizados con curvas de temperatura idealizadas derivadas de temperaturas máximas y mínimas diarias proyectadas (Linville, 1990) para los escenarios futuros. Rodríguez et al. también observaron caídas repentinas similares en un futuro cercano, quienes pronosticaron una disminución de hasta 30 porciones frías para el período 2021-2050 en algunos lugares de España (Rodríguez et al., 2019), lo que concuerda con nuestros resultados. Benmoussa et al. (2020), Delgado et al. (2021)y Fraga y Santos (2021) también informó caídas repentinas entre los escenarios histórico y futuro en Túnez, Portugal y Asturias (norte de España), respectivamente. Al igual que en nuestro caso, estos estudios también mostraron que no aparecen diferencias importantes para el frío acumulado en el futuro cercano, independientemente del RCP considerado. A diferencia de la acumulación de frío, la acumulación de calor aumentará en todos los escenarios (especialmente en 2055_RCP8.5 como se esperaba), y su evolución es inversa a la de la acumulación de frío. Esto también fue observado por Fraga y Santos (2021) para Portugal
También se calcularon las probabilidades de eventos de heladas y calor anormal en las semanas en las que pueden afectar significativamente el rendimiento y la producción (p. ej., heladas tardías o eventos de calor anormal antes de la liberación de la endodormancia). Para el escenario actual, los eventos de heladas son más frecuentes en las zonas frías, como era de esperar. Los eventos de calor anormal en semanas clave se han concentrado en el área mediterránea durante los últimos años pero con probabilidades muy bajas. Estimaciones futuras para estas variables muestran que eventos de heladas en semanas donde la producción de fruta de hueso puede verse afectada (Miranda y otros, 2005; Julián et al., 2007) disminuirá a medida que avance el siglo y será menos frecuente para RCP8.5, lo que concuerda con estudios previos (Leolini et al., 2018). Sin embargo, algunas áreas del valle del Ebro y ubicaciones particulares del interior de las áreas mediterráneas seguirán sufriendo un número significativo de eventos de heladas dentro de las semanas correspondientes, incluso en el escenario más cálido (es decir, 2055_RCP8.5, Figura 5 y XNUMX). La definición de un evento de helada en términos de temperatura y tiempo de exposición está estrechamente relacionada con la etapa fenológica del cultivar incumbente (Miranda y otros, 2005). Dada la gran variedad de posibles cultivares de frutas de hueso, desde CR muy bajo a muy alto, y el número de ubicaciones analizadas, desde frías a cálidas, en este estudio no es factible establecer definiciones particulares de eventos de heladas de cultivar/ubicación debido al gran volumen de información involucrada. Este tipo de estudios se suelen realizar con pocas localidades y/o cultivares, como el realizado por Lorita et al. (2020) por las almendras en España, Fernández et al. (2020) en Chile, quienes computaron temperaturas mínimas por debajo de 0°C durante el período de floración de las especies de árboles frutales de hoja caduca más representativas cultivadas en cada uno de los nueve sitios considerados, o Parker y cols. (2021) quienes consideraron diferentes temperaturas y etapas fenológicas para tres especies (es decir, almendras, aguacates y naranjas) pero también realizaron una caracterización general del área considerando tres temperaturas (0, −2 y +2°C) y tiempo de exposición. Nuestra elección de -1°C y al menos tres horas consecutivas tiene como objetivo caracterizar la evolución de las heladas más que relacionar el daño específico a cultivares particulares, lo que supondría un estudio diferente. Esta definición fue adoptada después de recuperar opiniones de expertos. Debido a la gran cantidad de cultivares en términos de CR y HR y la diversidad de regímenes de temperatura en las áreas consideradas en este estudio, seleccionamos aquellas semanas (de 2 a 10) donde todas (o la mayoría) de las combinaciones de cultivar/ubicación podrían ser susceptibles de sufrir daños por heladas según su estado fenológico. Para fines de toma de decisiones, los productores deben seleccionar el mapa que mejor se adapte a su situación particular (es decir, cultivar/ubicación) para tomar la decisión óptima. En general, las áreas cálidas y/o los cultivares de floración temprana estarán relacionados con las semanas anteriores en el rango considerado, mientras que las áreas frías y/o los cultivares de floración tardía estarán relacionados con las semanas posteriores en el rango considerado. Eventos anormales de calor en invierno que pueden impulsar una liberación temprana de endodormancia, lo que afecta negativamente la producción (Viti y Monteleone, 1995; Rodrigo y Herrero, 2002; Ladwig y otros, 2019), se incrementará principalmente en el Valle del Guadalquivir, zonas del litoral mediterráneo, y también en Extremadura y algunas zonas del Valle del Ebro a mediados o finales de febrero (Figura 6 y XNUMX). La cuantificación de esta métrica generalmente no se aborda en la literatura, pero puede provocar importantes problemas de producción en áreas cálidas, como se ha observado en los últimos años. Una vez más, el establecimiento de 25°C o más durante al menos tres horas consecutivas para definir tal evento fue motivado por las opiniones de los expertos. Al igual que con las probabilidades de eventos de heladas, seleccionamos aquellas semanas (de la 49 a la 8) donde todas (o la mayoría) de las combinaciones de cultivar/localidad podrían ser susceptibles de ser afectadas por estos eventos de acuerdo a su etapa fenológica. En general, las áreas cálidas y/o los cultivares de floración temprana estarán relacionados con las semanas anteriores en el rango considerado, mientras que las áreas frías y/o los cultivares de floración tardía estarán relacionados con las semanas posteriores en el rango considerado.
Las métricas agroclimáticas calculadas en este estudio brindan información valiosa para que los productores seleccionen los cultivares más adecuados en cada zona productora desde un punto de vista adaptativo. Cada cultivar tiene sus CR para romper la endodormancia (Campoy et al., 2011b; Fadón et al., 2020b). Una disminución en la acumulación de frío como se proyecta en escenarios futuros puede causar que los cultivares que se cultivan actualmente no cumplan con su RC en ciertas áreas, especialmente las del Mediterráneo y las áreas del Valle del Guadalquivir, que ya son cálidas. Esto implicaría una liberación incompleta de la endodormancia que afecta a los frutales en tres aspectos principales, a saber, caída de botón floral (y por tanto mala floración), retraso en la floración y brotación, y falta de uniformidad en ambos procesos, lo que conlleva a graves problemas productivos (Legave et al., 1983; Erez, 2000; Atkinson y otros, 2013). Todo ello puede producir importantes pérdidas económicas a los productores. En este contexto, el conocimiento sobre CR para diferentes cultivares es crucial, aunque la información disponible actualmente es relativamente escasa en frutales de hueso (Fadón et al., 2020b), incluido el melocotón (Maulión et al., 2014), albaricoque (Ruíz et al., 2007), ciruela (Ruíz et al., 2018) y cereza dulce (Alburquerque et al., 2008).
En zonas cálidas como el Mediterráneo y el Valle del Guadalquivir, donde el frío acumulado está por debajo de las 60 raciones en la situación actual, se cultivan variedades de maduración temprana con CR entre 30 y 60 raciones. El cumplimiento de CR para estos cultivares puede estar en riesgo en todos los escenarios futuros analizados (Figura 2 y XNUMX). Para asegurar la idoneidad adaptativa de las diferentes especies/cultivares a estas zonas, puede ser necesaria una reubicación, debiendo trasladarse algunos de los cultivares a zonas cercanas (zonas interiores en el área mediterránea o hacia Extremadura en el caso del Valle del Guadalquivir) donde el CR se cumplirá incluso en los escenarios futuros, y se espera que los riesgos de heladas disminuyan. En este contexto, la introducción o el desarrollo de cultivares con muy bajo CR se convierte en un objetivo crucial a considerar en los programas de mejoramiento de las especies/cultivares incumbentes, especialmente para que sean adecuados para las áreas cálidas donde la adaptación de los cultivares actuales estará en riesgo en el futuro. escenarios. De lo contrario, estas zonas no podrán mantener sus actividades productivas y económicas relacionadas con la producción de fruta de hueso. Aparte de esto, también se podrían aplicar diferentes prácticas y estrategias agronómicas para minimizar la disminución de la acumulación de frío en estas áreas, al menos localmente. La aplicación de bioestimulantes para romper la endodormancia antes de cumplir el CR o el uso de mallas sombra durante diferentes estados de latencia ya han sido descritas en zonas cálidas para la producción de fruta de hueso (Gilreath y Buchanan, 1981; Erez, 1987; Costa et al., 2004; Campoy et al., 2010; Petri y otros, 2014), aunque es necesario seguir investigando y optimizando para hacer más efectivas estas técnicas y promover su uso sistemático. Por el contrario, en las zonas productoras más frías como el Valle del Ebro, el norte de Extremadura y algunas localidades del interior del área mediterránea, se esperan menos eventos de heladas, lo que podría permitir cultivares más tempranos que los actuales, lo que ampliaría el número de cultivares viables y, por lo tanto, la oferta al mercado con consecuencias económicas positivas para la zona. En general, en todas las áreas productoras, es crucial considerar los cultivares que se cultivan actualmente y analizar cuáles están al borde de su cumplimiento de RC para sustituirlos, trasladarlos o introducir las prácticas de manejo descritas anteriormente para asegurar la adaptación al nuevo cambio climático. escenarios.
En cuanto a la acumulación de calor, los escenarios futuros prevén un aumento de esta variable en todas las áreas consideradas (Figura 4 y XNUMX). En zonas cálidas e intermedias, esta variable no es tan determinante como la acumulación de frío, pero puede tener un impacto relevante en la fenología, produciendo un adelanto de las fechas de floración y aumentando así el riesgo potencial de lesiones por heladas (Mosedale y otros, 2015; Unterberger et al., 2018; Ma et al., 2019). Como punto adicional, este avance de floración implicará también un avance de maduración (Peñuelas y Filella, 2001; Campoy et al., 2011b), que los productores deben tener en cuenta para colocar estratégicamente sus productos en los mercados. En cambio, en zonas frías, la falta de acumulación de calor en la situación actual puede perjudicar el desarrollo fenológico y el crecimiento de los frutos (Fadón et al., 2020a). Estas áreas actualmente frías se verán favorecidas por el aumento de acumulación de calor pronosticado para escenarios futuros. Como se muestra en Figura 6 y XNUMX, los eventos de calor anormal serán más frecuentes en escenarios futuros en fechas en las que los frutales aún no han liberado la endodormancia, especialmente en zonas cálidas como el Valle del Guadalquivir y localidades mediterráneas. Estos eventos pueden tener un efecto muy negativo cuando los CR están parcialmente cubiertos (alrededor del 60-70%), induciendo una liberación de latencia incompleta que puede implicar problemas vegetativos y de floración, con un impacto negativo en el cuajado y el rendimiento (Rodrigo y Herrero, 2002; Campoy et al., 2011a).
En cualquier caso, los cambios en los regímenes de acumulación de frío y calor no tienen un efecto común en todos los cultivares y sus ubicaciones, ya que pueden tener lugar algunos efectos de compensación con respecto al balance de acumulación de frío/calor en términos de liberación de endodormancia o predicción de fechas de floración (Pope et al., 2014). Además, la caracterización agroclimática de localizaciones a una escala muy local puede requerir una calibración particular de los datos debido a la heterogeneidad espacial (Lorite et al., 2020) para tomar las mejores decisiones con respecto a las selecciones óptimas de cultivares. Los resultados presentados en este estudio pueden ser de utilidad no sólo para la producción de fruta de hueso sino también para otras frutas de clima templado con enorme importancia en las zonas incumbentes, por ejemplo, la vid en La Rioja (Valle del Ebro) u otras. Estos resultados pueden ser la base de los sistemas de apoyo a la toma de decisiones para ayudar a los productores a tomar decisiones estratégicas óptimas (p. ej., selección de cultivares, reubicación e implementación de prácticas de manejo de mitigación) a mediano y largo plazo.
Declaración de disponibilidad de datos
Las contribuciones originales presentadas en el estudio se incluyen en el artículo/Material suplementario, las consultas adicionales pueden dirigirse a los autores correspondientes.
Contribuciones de autor
MC, JG-B, JG y DR concibieron y diseñaron el estudio. MC proporcionó los datos agroclimáticos para el escenario actual. JAE realizó los cálculos para escenarios futuros. JAE y DR escribieron la parte principal del manuscrito. JE proporcionó información sobre aspectos técnicos agronómicos. JG gestionó el proyecto de innovación que financió esta investigación. Todos los autores revisaron el documento y aprobaron la versión enviada.
Oportunidades
El apoyo financiero ha sido proporcionado por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación de España a través del Proyecto de Innovación “Adaptación del sector de la fruta de hueso al cambio climático” (REF: MAPA-PNDR 20190020007385) y por PRIMA, programa apoyado en H2020, el Marco de la Unión Europea programa de investigación e innovación (proyecto “AdaMedOr”; número de subvención PCI2020-112113 del Ministerio de Ciencia e Innovación de España).
Conflicto de intereses
Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pudiera interpretarse como un posible conflicto de intereses.
Nota del editor
Todas las afirmaciones expresadas en este artículo pertenecen únicamente a los autores y no representan necesariamente las de sus organizaciones afiliadas o las del editor, los editores y los revisores. Cualquier producto que pueda ser evaluado en este artículo, o afirmación que pueda hacer su fabricante, no está garantizado ni respaldado por el editor.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a todos los miembros del Grupo Operativo Español “Adaptación del sector de la fruta de hueso al cambio climático” (FECOAM, FECOAV, ANECOOP, Frutaria, Basol Fruits, Fundación Universidad-Empresa de la Región de Murcia, Fundación Cajamar) por su valiosa contribución a el desarrollo del proyecto. Agradecemos a AEMET los datos disponibles en su página web (http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos/cambio_climat/datos_diarios).
Material suplementario
El Material complementario para este artículo se puede encontrar en línea en: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.842628/full#supplementary-material
Figura complementaria 1 | Correlación entre porciones medias acumuladas y unidades de frío para el escenario actual en todas las estaciones meteorológicas.
Figura complementaria 2 | Correlación entre GDH medio acumulado para los modelos de Anderson y Richardson para el escenario actual en todas las estaciones meteorológicas.
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Palabras clave: Prunus, fruta de hueso, adaptación, acumulación de frío, fenología, riesgo de heladas, elección varietal, métricas agroclimáticas
Cita: Egea JA, Caro M, García-Brunton J, Gambín J, Egea J y Ruiz D (2022) Métricas agroclimáticas para las principales zonas productoras de fruta de hueso en España en escenarios actuales y futuros de cambio climático: implicaciones desde un punto de vista adaptativo. Frente. Plant Sci. 13:842628. doi: 10.3389/fpls.2022.842628
Recibido: 23 diciembre 2021; Aceptado: 02 mayo 2022;
Publicado: 08 2022 junio.
Editado por:Hisayo Yamane, Universidad de Kioto, Japón
Revisado por:liang guo, Universidad A&F del Noroeste, China
Kirti Rajagopalan, Universidad Estatal de Washington, Estados Unidos
Derechos de Autor © 2022 Egea, Caro, García-Brunton, Gambín, Egea y Ruiz. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia de atribución de Creative Commons (CC BY). Se permite el uso, la distribución o la reproducción en otros foros, siempre que el (los) autor (es) original (s) y el (los) propietario (s) de los derechos de autor estén acreditados y que se cite la publicación original en esta revista, de acuerdo con la práctica académica aceptada. No se permite ningún uso, distribución o reproducción que no cumpla con estos términos.
*Correspondencia: José A. Egea, jaegea@cebas.csic.es; david ruiz, druiz@cebas.csic.es
Una fuente: https://www.frontiersin.org