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INTRODUCCIÓN
El Cambio Climático causa estragos en la agricultura, principalmente por la variabilidad climática, que es de gran importancia en el manejo de los cultivos. Esta variabilidad climática causa repercusiones en la producción cuando hay mayor intensidad de manejo y superficie sembrada, además de producción enfocada al comercio internacional (Nelson et al. 2014). Aunque el café en México se maneja en sistemas tradicionales bajo sombra (poco intensivos) en la mayoría de los casos, existen alrededor de 700 mil hectáreas que están enfocadas al mercado internacional (Figueroa et al. 2015).
Si bien todas las plantas cuentan con mecanismos de adaptación y resistencia, al estar sometidas a variaciones térmicas e hídricas anómalas, son más susceptibles a plagas y enfermedades, de forma que su manejo se vuelve más complejo (Songy et al. 2019). El café es afectado por diversas plagas y enfermedades que, como consecuencia del calentamiento global y de las variaciones en los regímenes de precipitación, podrían incrementar su distribución en un intervalo altitudinal más amplio, infestando plantaciones en todo el mundo (Toniutti et al. 2017, Ogundeji et al. 2019).
Entre las enfermedades del café destacan, por su importancia económica, las provocadas por hongos como la antracnosis (Colletotrichum coffeanum), que se propaga durante la estación húmeda y ocasiona manchas necrófitas irregulares en hojas, flores y frutos, produciendo su caída prematura (Pereira et al. 2016). La mancha de hierro (Cercospora coffeicola), que se desarrolla con el inicio de las lluvias y es favorecida por la alta humedad y temperaturas entre 15 y 30 °C, la cual se caracteriza por la presencia de manchas necróticas circulares, crecimiento atrofiado de plantas y conducen a una defoliación prematura (Souza et al. 2019). El ojo de gallo (Mycena citricolor) que se desarrolla en ambientes con alto grado de humedad y temperaturas frescas, afectando principalmente hojas y frutos, originando su caída (Avelino et al. 2018) y la roya del café (H. vastatrix) que se produce a temperaturas entre 15 y 28 °C, con óptima de 22 °C (SENASICA 2019).
La plaga más devastadora de C. arabica es H. vastatrix (Silva et al. 2006, Burgiel y Muir 2010). El patógeno causa lesiones cloróticas en la parte inferior de las hojas, reduciendo el área fotosintética (Talhinhas et al. 2017, Koutouleas et al. 2019). En ataques severos puede ocurrir la defoliación, lo que lleva a la muerte de ramas, impactando de forma negativa la producción, lo que ocasiona pérdidas económicas para los agricultores (Cerda et al. 2017), como sucedió en nuestro país en 2013, situación de la que apenas se están recuperando muchos productores (Avelino et al. 2015).
El clima es un factor importante en la incidencia y severidad de las enfermedades (Bebber et al. 2016). Por lo que en los cafetales bajo sombra, debe considerarse que la cobertura arbórea modifica el microclima, creando condiciones distintas entre los cafetos aun cuando estén próximos (Barradas y Fanjul 1986). La tolerancia térmica de los hongos fitopatógenos es más amplia que la de C. arábica, que se desarrolla entre 18 y 21°C (DaMatta et al. 2007, Ruiz et al. 2013); de modo que, frecuentemente, los hongos fitopatógenos resienten menos la variabilidad climática que los cafetos. Diversos estudios reportan, para las zonas cafetaleras, incrementos de temperatura (las máximas de menor magnitud que las mínimas), de los periodos cálidos y disminución de los periodos fríos; con aumento de la precipitación total anual, destacando la tendencia positiva en la intensidad de eventos de lluvia (Alexander et al. 2006, Marengo y Camargo 2008).
Para las principales regiones cafetaleras de Mesoamérica, Sudamérica, África y Asia-Pacífico se proyectan incrementos de temperatura de 2 °C y cambios en el régimen de precipitaciones para el 2050 (Ovalle-Rivera et al. 2015). Las zonas con condiciones más cálidas en sitios más lluviosos presentaran un incremento en la incidencia enfermedades causadas por hongos (Granados-Ramírez et al. 2014, Läderach et al. 2017). Lo que impactaría en los sitios idóneos para el cultivo de C. arabica (Ovalle-Rivera et al. 2015).
En el estado de Veracruz, las condiciones climáticas no son homogéneas debido a su ubicación geográfica, la orografía y la orientación; a pesar que algunas zonas se verán beneficiadas en su aptitud para el cultivo de C. arabica (Esperón-Rodríguez et al. 2016, Läderach et al. 2017), estas condiciones también podrían incrementar la viabilidad para el desarrollo de enfermedades fúngicas (Sánchez-Castillo et al. 2018); particularmente H. vastatrix, cuya tasa de infección está correlacionada con las temperaturas y las lluvias (Hinnah et al. 2018). Por lo anterior el objetivo del presente trabajo fue realizar una prospección del efecto del cambio climático en la incidencia de H. vastatrix en la zona cafetalera de Coatepec, Veracruz, México.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
El estudio se realizó en la zona cafetalera de Coatepec, Veracruz, México. Esta zona fue seleccionada por: 1) la disponibilidad histórica de datos climatológicos, 2) ser una zona de altura (plantaciones hasta los 1 300 msnm), y 3) ser una de las zonas de calidad reconocida más boreales en México. El área de estudio se ubica entre los 19° 21’ y 19° 36’ LN y 96° 47’ y 96° 58’ LO, a una altitud entre 900 y 1 300 msnm, lo que la convierte, en una de las zonas de producción de café con características más extremas, con climas templado húmedo Cb (fm) (i’) w” a semicálido húmedo (A)Ca(fm) (e)gw’ (García 2004).
Datos y análisis
Para determinar los índices de cambio climático, y sus tendencias, se realizó un análisis estadístico de acuerdo a los procedimientos sugeridos por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) (Vázquez 2010). Se seleccionaron las series de datos diarios de temperatura máxima, temperatura mínima y la precipitación, del periodo 1961-2016, de tres estaciones climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional de México: Coatepec (19° 27’ 20" LN y 96° 56’ 40" LO, 1 188 msnm), Briones (19° 30’ 58.9" LN y 96° 56’ 34.6" LO, 1 349 msnm) y Xalapa (19° 30’ 45" LN y 96° 54’ 10" LO, 1 360 msnm). Las series de datos se sometieron a un proceso de control de calidad, que consistió en verificar y corregir las observaciones a partir de pruebas basadas en estadística descriptiva y la inspección visual de las series gráficas, empleando la herramienta rclimdex_extraQC.r (Aguilar y Prohom 2011). Posteriormente, los datos se sometieron a una prueba de homogeneidad mediante el módulo RHTests v. 3.0 (Wang y Feng 2013), la cual se utiliza para detectar saltos en las series de datos debidos a factores externos a los climatológicos. Con el fin de corregir los saltos detectados, se les aplicó una prueba de homogenización relativa con el paquete estadístico climatol (Guijarro 2016).
Índices climáticos y tendencias
Se calcularon los índices de extremos climáticos: precipitación total anual (PRECPTOT), días con lluvia mayor a 5 mm (R05mm), índice simple de intensidad diaria (SDII), rango diurno de temperatura (DTR), frecuencia de noches y días cálidos (TN90p y TX90p) y la frecuencia de noches y días fríos (TX10p y TN10p), propuestos por el ETCCDI (Alexander et al. 2006) mediante el programa RClimDex v. 1.0 (Zhang y Feng 2004), para cada estación seleccionada.
Se construyeron series cronológicas de anomalías simples para cada índice de cada estación (desviación de los valores con respecto al promedio del período base 1961-2010), a escala anual e intra-anual. Mediante el promedio de las anomalías simples, de los índices de las tres estaciones, se construyeron las series cronológicas para la zona cafetalera de Coatepec (Jones y Hulme 1996). Estas series se sometieron a la prueba no paramétrica de Mann-Kendall para identificar tendencias crecientes o decreciente (Sneyers 1992). Para el análisis intraanual se tomaron temporadas climáticas estándar de tres meses: dos secas, diciembre-febrero (DEF) y marzo-mayo (MAM); dos húmedas junio-agosto (JJA) y septiembre-noviembre (SON).
Los índices de cambio climático y sus tendencias se relacionaron con las condiciones aptas para la proliferación del hongo H. vastatrix, que requiere agua libre para su germinación; temperaturas entre 28 y 15 °C, con óptima entre 21 y 25 °C (Avelino y Rivas 2013). Con base en las tendencias de los índices de cambio climático, proyectar su comportamiento para el 2050, por lo que se realizó una prospección sobre la incidencia del hongo de la roya del café por el efecto del cambio climático en la zona cafetalera de Coatepec, Veracruz, México.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la zona cafetalera estudiada, de 1961-2016 se presentó una precipitación total anual promedio de 1 553.34 mm; temperatura máxima de 25.9 °C y mínima de 12.9 °C. Pluviométricamente se ha presentado un incremento en la cantidad e intensidad de precipitación total anual (PCPTOT), lo que refleja aumento del número de días al año con lluvias mayores a 5 mm (R05mm) (Figura 1 y 2), además de una tendencia positiva en la intensidad de la precipitación diaria (SDII). Estacionalmente se presentan incrementos en la intensidad y cantidad de precipitación en las cuatro temporadas del año, siendo significativos en MAM y en SON. La incidencia de la roya del café está relacionada principalmente con los patrones temporales de precipitación. Ya que se desarrolla durante la temporada de lluvias y detiene su crecimiento en la temporada de seca (Avelino y Rivas 2013). La tendencia de incremento en la intensidad y cantidad diaria de la precipitación podrían potenciarla para el 2050 (Figueroa 2017) ya que favorecería la liberación de las uredosporas y la estimulación de la germinación, que requieren por lo menos 5 mm de precipitación y la infección generalmente ocurre sólo en la temporada de lluvias (Avelino y Rivas 2013, Merle et al. 2020, Yirga 2020). Mientras que una disminución de la precipitación reduciría los brotes de roya del café (Bebber et al. 2016).
Figura 1 Serie de anomalías de precipitación total anual (PRECTOT) para la zona cafetalera de Coatepec, Veracruz, Méx.
Figura 2 Serie de anomalías de días con lluvias mayores a 5 mm (R05mm) para la zona cafetalera de Coatepec, Veracruz, Méx.
Debido al cambio climático, la zona ha experimentado un calentamiento, por el incremento de la temperatura mínima y mínima extrema (0.33 y 0.76 °C década-1, respectivamente) de mayor magnitud que el de las máximas (0.08 °C década-1) (Figura 3). La temperatura máxima de la zona no es restrictiva para el desarrollo de la enfermedad ocasionada por H. vastatrix debido a su tolerancia a temperaturas relativamente altas (hasta 28 °C), pero temperaturas entre 21 y 25 °C incrementan la incidencia la roya del café (De Oliveira et al. 2020, Silva et al. 2020). Mientras que temperaturas fuera del rango se retardaría de forma significativa las epidemias, por lo que la temperatura mínima podría ser un factor limitante para la roya del café (Hinnah et al. 2018, Daba et al. 2019, Yirga 2020), ya que hay episodios en los que su valor está por debajo del umbral mínimo para la proliferación de H. vastatrix (15 °C), lo que no le permitiría desarrollarse. No obstante, la temperatura mínima tiende a alcanzar el rango apropiado para el desarrollo del hongo de la roya del café para el 2050. Lo que ocasionaría un aumento de la esporulación del H. vastatrix, incrementando la susceptibilidad de las plantas al desarrollo de la enfermedad (Toniutti et al. 2017, Liebig et al. 2019). Además, de que favorecería la formación de apresorios en los estomas, que requieren temperaturas entre 13 y 16 °C, facilitando la penetración del hongo; en tanto que temperaturas entre 22 y 28°C, favorecería la germinación de las esporas, acelerando la infección (Avelino y Rivas 2013). Tendencias climáticas similares se han reportado desde 2005 en América Central, incluidas las zonas cafetaleras, encontrando condiciones térmicamente menos extremas, con incrementos de las temperaturas máximas y mínimas (0.2-0.3 °C década-1, respectivamente) (Aguilar et al. 2005).
Figura 3 Series de temperatura máxima y mínima (Tmax y Tmin, respectivamente), para la zona cafetalera de Coatepec, Veracruz, Méx.
El rango diurno de temperatura (DTR) se estrecha, presentando condiciones menos extremas, generando un ambiente menos frío (Figura 4). En el periodo 2008-2013, América Latina, experimentó brotes atípicos de la roya asociados a la reducción de DTR, debido a que las temperaturas máximas no se incrementaron, en comparación con el brote de roya del periodo 1991-1994 (Avelino et al. 2015), además de eventos de lluvia irregulares (McCook y Vandermeer 2015). Un DTR más bajo influye en periodos de latencia cortos, ya que la temperatura oscila cerca del óptimo, incrementando las condiciones para la infección por H. vastatrix (López et al. 2012, Avelino et al. 2015, Liebig et al. 2019). Además, la frecuencia de noches y días cálidos (TN90p y TX90p) ha aumentado y la frecuencia de noches y días fríos (TX10p y TN10p) ha disminuido; de acuerdo con Ovalle-Rivera et al. (2015), Brasil, Guatemala, Vietnam y México se verán afectados por la presión de enfermedades debido al incremento de temperatura, cambios en la distribución de las lluvias, aumento de los periodos cálidos y reducción de los periodos fríos. Condiciones similares se han proyectado para el sureste de México (Sierra Madre de Chiapas y Veracruz), que ya fue afectado por la epidemia de roya en el periodo 2008-2013 (Schroth et al. 2009, McCook y Vandermeer 2015).
Figura 4 Serie de anomalías del rango diurno de temperatura (DTR) para la zona cafetalera de Coatepec, Veracruz, Méx.
Las tendencias climáticas proyectan condiciones térmicas menos extremas e incrementos en la cantidad e intensidad de la precipitación. Si bien, la combinación de estas condiciones aumentará la incidencia y la severidad de la roya del café y de otras enfermedades fúngicas, para el 2050, en la zona cafetalera estudiada, también debe considerarse que hay otros efectos que no fueron estudiados; como el estrés hídrico en flores y frutos, los riesgos de heladas y granizo, la proliferación de insectos-plaga como la broca del café, la vulnerabilidad a la erosión, entre muchos otros. En este sentido, se recomienda que todas las decisiones de manejo que se tomen en la cafeticultura sean de manera integral y holística, ya que una respuesta puntual a la roya como el cambio por variedades de café tolerantes a roya, no considera la complejidad de la situación.
