Introducción

Conforme a lo reportado por el Panel Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (^{IPCC, 2001}), el impacto del cambio climático sobre la agricultura varía de acuerdo al cultivo y al sistema de producción de éste, dando como resultado la pérdida de las cosechas y la disminución en la productividad agrícola. México es el segundo país más vulnerable a este fenómeno, después de la India y bajo esta perspectiva, la producción agrícola nacional podría caer en más de un 25% hacia el año 2080 (^{Moyer, 2010}). Desde el punto de vista socioeconómico, el cultivo de la caña de azúcar, en conjunto con la agroindustria cañera, es de suma importancia para la economía mexicana. El agroecosistema con caña de azúcar genera empleos directos del orden de 450 mil y de manera indirecta, para 2.2 millones de personas (^{Moreno-Seceña et al., 2011}).

La evapotranspiración se considera como uno de los parámetros importantes durante en el desarrollo de los cultivos y el conocimiento de ésta, permite establecer una buena planeación de los recursos hídricos, así como hacer un uso eficiente del agua de riego a nivel parcelario (^{Rodríguez et al., 2015}). Actualmente se utilizan métodos semiempíricos, los cuales son ampliamente utilizados en casos prácticos de manejo del riego, en especial la ecuación desarrollada por Penman-Monteith, la cual goza de aceptación por la comunidad científica mundial, y que fue propuesta por la FAO como método estandarizado para el cálculo de la evapotranspiración, con base en la información climática.

Para el caso particular de esta investigación se consideró el estudio de la cantidad de agua que corresponde efectivamente a la evapotranspiración. Por lo tanto, se utilizó el concepto de evapotranspiración actual o efectiva, la cual se conoce, más comúnmente, como evapotranspiración real (^{Mendoza, 2013}). El objetivo del presente estudio fue valorar la evapotranspiración real estimada (ETR) de la caña de azúcar, como resultado de incremento en la tasa de evaporación y temperatura, y cambios en los patrones de precipitación registrados en un periodo de 30 años (1980-2010); así como la correspondencia entre la ETR con los rendimientos de caña de azúcar observados en dicho periodo en la zona de abasto de los ingenios La Gloria y El Modelo, como consecuencia del cambio climático.

Materiales y métodos

La presente investigación se realizó en la zona de abasto de caña de azúcar de los ingenios La Gloria y El Modelo, ubicados en el Distrito de Riego 035 La Antigua, Veracruz, México. Esta zona se localiza en la región central de Veracruz y abarca los municipios de Úrsulo Galván, La Antigua, Puente Nacional, Paso de Ovejas y Actopan (Figura 1).

Figura 1 Localización del Distrito de Riego 035 La Antigua, Veracruz. 

Dada la importancia de esta actividad agrícola en el contexto social de la región, se estableció un modelo conceptual en el cual se describe la interacción del agroecosistema (AES) con caña de azúcar y la sociedad veracruzana en la zona centro del Golfo de México (Figura 2).

Figura 2 Modelo conceptual del agroecosistema con caña de azúcar.  

A fin de alcanzar el objetivo propuesto, se establecieron cuatro fases de investigación, que se describen a continuación. La primera consistió en la integración de una base de datos con información de temperature (T), evaporación (Ev), precipitación (Pp) y el rendimiento de la caña de azúcar registrado durante el periodo 1980-2010. La información climática se registró en las estaciones climáticas ubicadas dentro de la zona de estudio, como son: Los Ídolos (30068), Actopan (30003), La Mancha (30353), Santa Rosa (30158), El Diamante (30266), Tamarindo (30165), Puente Nacional (CFE) (30137), Rinconada (30141), Loma Fina (30093), Puente Jula (30136) y José Cardel (30193).

En la segunda, se definieron los métodos para estimar la evapotranspiración de referencia, la cual se utilizó en el cálculo de la evapotranspiración real estimada (ETR) de la caña de azúcar (Cuadro 1).

Cuadro 1 Métodos seleccionados para el cálculo de la evapotranspiración de referencia. 

La tercera fase involucró el cálculo de la ETR, con base en las variables climáticas incluidas en los métodos seleccionados. Finalmente, en la última fase se compararon los resultados obtenidos de ETR mediante los métodos de Blaney-Criddle, Hargreaves-Samani y tanque evaporímetro tipo A, con los calculados con el método Penman-Monteith FAO. Este último se estableció como de referencia por ser el método más completo y recomendado a nivel mundial, pues considera la mayoría de las variables climáticas, lo que incrementa la probabilidad de obtener resultados más precisos (^{Medeiros, 1998}). Para lo anterior, se utilizó el software estadístico STATISTICA v7.0. Además, se hizo una correlación entre los rendimientos de caña de azúcar registrados durante el periodo de 1980-2010 por los ingenios La Gloria y El Modelo, y la ETR calculada por los cuatro métodos.

Resultados y discusión

Con base en los datos registrados en las estaciones climáticas, durante 1980-2010, se calculó la ETR mediante el uso de los métodos antes referidos. Posteriormente, se relacionó con el rendimiento de caña de azúcar, reportado por los ingenios La Gloria y El Modelo, en el mismo periodo (Figura 3).

Figura 3 Relación de los valores de la ETR y el rendimiento del cultivo de caña de azúcar en la zona de abasto de los ingenios La Gloria y El Modelo, Veracruz, México. 

El análisis de los resultados mostrados en la Figura 3, se encontró que la ETR registró un comportamiento casi constante durante 1980-2010; asimismo, se observó un comportamiento muy errático en el rendimiento en campo para este mismo periodo. En adición a lo anterior, ^{Cassalett et al. (1995)} reportaron que el consumo total de agua de la caña de azúcar en diferentes países presentan rangos de variación muy amplios. Por lo general, este consumo anual por cultivo oscila entre 1 200 y 1 500 mm, y es mayor en las zonas subtropicales que se caracterizan por presentar épocas secas más prolongadas y por una evaporación mayor que en las zonas tropicales.

Asimismo, se compararon los métodos de Blaney-Criddle, Hargreaves-Samani y el tanque evaporímetro tipo A contra el método de Penman-Monteith FAO, a fin de determinar si la ETR calculada por los tres primeros métodos presentaba un comportamiento similar a la ETR calculada por este último. Los tres primero métodos utilizaron menos variables climáticas para su cálculo que Penman-Monteith (Figura 4).

Figura 4 Comparación de la ETR calculada por los métodos de Blaney-Criddle, Hargreaves-Samani y tanque evaporímetro tipo A, y la calculada por el método Penman-Monteith FAO.  

Se encontró que el método Hargreaves-Samani tuvo mejor ajuste al método de Penman-Monteith FAO (método de referencia) con un coeficiente de determinación r²= 0.9307. Sin embargo, al comparar los datos de ETR calculados con los métodos de Blaney-Criddle (r²= 0.6585) y tanque evaporímetro tipo A (r²= 0.4967) con el método de Penman-Monteith FAO, el primero arrojó valores superiores a los calculados por Penman-Monteith FAO. En el caso del tanque tipo A, los valores de ETR fueron inferiores a los calculados por el método de referencia.

La Figura 5 muestra las correlaciones entre el rendimiento en campo registrado en los ingenios antes mencionados y los valores de ETR calculados con los métodos Penman-Monteith FAO (a), Hargreaves-Samani (b), Blaney-Criddle (c) y tanque evaporímetro tipo A (d), demostrándose que existe una baja correlación entre el rendimiento y la ETR calculada por los métodos antes referidos.

Figura 5 Correlación entre el rendimiento en campo de caña de azúcar registrado en los ingenios La Gloria y El Modelo y la ETR calculada con los métodos Penman-Monteith FAO (a), Hargreaves-Samani (b), Blaney-Criddle (c) y tanque evaporímetro tipo A (d).  

Del análisis anterior se infiere que el cultivo de caña de azúcar no contó con la disponibilidad de agua requerida para cubrir su demanda evapotranspirativa. Por lo tanto, se demostró que el bajo rendimiento en campo, esto es, valores inferiores a las 100 t ha^-1, registrados durante el periodo de 1980-2010, es consecuencia del mal manejo agrícola por parte de los productores cañeros. Esto puede ser, además, resultado de la falta de organización en los planes de aplicación de riego durante los periodos de sequía, la baja disponibilidad de agua en las zonas de riego cañeras, distribución irregular de la precipitación, y presencia en los últimos años de periodos de precipitación más cortos, con lluvias más intensas. Esto último, se muestra claramente como uno de los impactos negativos del cambio climático.

Conclusiones

El cambio climático juega un papel importante en la producción agrícola, primordialmente en la zona tropical, ya que se estiman incrementos en la temperatura y disminución en las precipitaciones, lo que se traduciría en pérdidas y bajos rendimientos en los cultivos. Por lo tanto, y con base en los resultados observados en esta investigación, la zona de abasto de los ingenios La Gloria y El Modelo en Veracruz, México, puede llegar a sufrir serias afectaciones que resulten en rendimientos de caña de azúcar por unidad de superficie no rentables, si no se aplican medidas de adaptación de este cultivo ante el fenómeno del cambio climático.