Ubicación del área de estudio

El estudio se llevó a cabo en la Región de Coquimbo, La Serena, en el norte de Chile (Figura 1), en parcelas comerciales contiguas de la Empresa HC Ltda. (29° 58.844’ LS, 71° 13.486’ LW, a una altitud de 100 msnm), entre otoño y primavera de las temporadas 2018, 2019, 2020 y 2021, cultivo certificado por Global G.A.P. y Rainforest Alliance. La clasificación del clima de Köppen-Geiger es BWk, desértico, temperatura media anual de 16.0 °C, con una precipitación aproximada de 104 mm al año concentrada en el invierno. Los suelo son uniformes, de texturas medias, sobre todo en los primeros 40 cm luego de su preparación. El riego es tecnificado por cintas (1 L ha^-1), gestionado con sondas de capacitancia Sentek^® en plataforma Irrimax Live^® y la aplicación de los fertilizantes vía fertirrigación, similar para todas las parcelas. La plantación se realizó con semilla de tercera generación certificada y tratada (Vibrance Gold^®), utilizando una plantadora J. J. Broch^® (Madrid, España) de dos líneas en forma mecanizada, con desinfección y fertilización directa en la melga. Para la cosecha se utilizaron cosechadoras semi mecanizadas de la marca Grimme^® (Damme, Alemania), tipo hileradora de dos líneas. Para el registro de las temperaturas se utilizaron dos estaciones meteorológicas (Davis Vantage Pro2, Davis Instruments, Hayward, California, EUA) ubicadas en los predios, conectadas a una plataforma DropControl (Wiseconn, Fresno, california, EUA).

Figura 1 Ubicación y características climáticas del área de estudio. Atlas de cambio climático de la zona semiárida de Chile. 

Métodos de cálculo del tiempo térmico

El método de la temperatura media o unidades de calor con temperatura base de 4 y 7 °C (Ecuación 1) (^{Flores-Magdaleno et al., 2014}; ^{Narayan et al., 2014}; ^{O’Brien et al., 1983}) requiere datos de la temperatura mínima diaria (T_min) y temperatura máxima diaria (T_max).

El siguiente método evaluado (Ecuación 2) fue el de grados día (°D) con intervalo de temperatura entre 2 y 29 °C (^{Flores-Gallardo et al., 2012}; ^{Ojeda-Bustamante et al., 2004}).

Donde T_a es la temperatura media ambiental, Tc min es la temperatura mínima de desarrollo (2 °C) y T_max la temperatura óptima de desarrollo (29 °C).

El tercer método evaluado (Ecuación 3) fue Potato days (P-days) o días fenológicos de papa para una temperatura base de 7 °C (^{Flores-Magdaleno et al., 2014}; ^{Sands et al., 1979}), agregando una temperatura base de 4 °C, de acuerdo con ^{O’Brien et al. (1983)} y ^{Narayan et al. (2014)}, para el cultivo de papa, donde T_min es la temperatura mínima diaria, T_max la temperatura máxima diaria y T la temperatura media diaria.

Análisis de datos

Los datos experimentales provinieron de 33 parcelas de entre 1.7 y 3.5 ha cultivadas con la variedad Atlantic (Cuadro 1). Se utilizó una base de datos de cuatro años con información de rendimientos, calidad, temperatura ambiental, días a cosecha, fechas de estados fenológicos y manejos. La descripción de los estados fenológicos y denominaciones comerciales (Cuadro 2) se realizó de acuerdo con ^{Flores-Magdaleno et al. (2014)}, con base en la descripción propuesta por ^{Jefferies y Lawson (1991)}. Esta información se utilizó en el establecimiento de las fases fenológicas utilizadas en el estudio.

Determinación del Biofix y método de índice bioclimático con mejor comportamiento

Se procedió a definir el momento óptimo del inicio de la acumulación de temperatura (Biofix), entre la fecha de plantación o la fecha de emergencia. Se eligieron 11 parcelas caracterizadas por presentar altos rendimientos, excelente desarrollo del cultivo y sin daños causados por plagas o enfermedades. Utilizando los datos de la estación meteorológica se procedió a estimar el tiempo térmico para cada método durante la fase de plantación a cosecha y emergencia a cosecha. Se calcularon las desviaciones estándar (σ) y los coeficientes de variación (CV) para cada etapa evaluada. Se eligió el Biofix que presentó la menor σ y CV; posteriormente, se utilizó el mismo criterio estadístico para determinar el mejor método de índice bioclimático entre el Biofix y la cosecha, de forma similar a ^{Flores-Magdaleno et al. (2014)} y ^{Perry et al. (1986)}.

Evaluación del mejor método para la estimación de la fecha de cosecha

Se eligieron 22 parcelas diferentes a las anteriores para evaluar el método con mejor comportamiento como índice bioclimático, determinando posteriormente los tiempo térmicos asociados con las diferentes etapas fenológicas (^{Flores-Magdaleno et al., 2014}). Se seleccionó como el mejor método al que presentó el menor error, evaluado como la raíz cuadrada del cuadrado medio del error, (RMSE) y el error medio absoluto (MAE), descritos por ^{Willmott y Matsuura (2005)}. Los valores de RMSE y MAE fueron calculados tanto en °D como en porcentaje. Con base en la elección del mejor método como índice bioclimático, se propone una metodología para estimar el momento de la plantación en función de las fechas de entrega a la agroindustria.

Inicio del proceso de acumulación de tiempo térmico (Biofix)

La mayoría de los modelos utilizados en el cultivo de papa inician la acumulación de tiempo térmico, independientemente del método, a partir de la plantación en adelante (^{Flores-Gallardo et al., 2012}; ^{Flores-Magdaleno et al., 2014}; ^{Raymundo et al., 2014}; ^{Sands et al., 1979}; ^{Worthington y Hutchinson, 2005}); sin embargo, el análisis de las diferentes parcelas de la base de datos señala una importante variabilidad entre el día de plantación (P) y el de emergencia (V2); ésto también se comprobó en los resultados del presente estudio, donde independiente del método evaluado, la fase fenológica que mostró menor error fue la de emergencia a cosecha (C) (Cuadro 3). Adicionalmente, se encontró una relación entre los días que tardan en emerger los brotes de los tubérculos y el rendimiento (Figura 2A), detectándose que las parcelas que presentaron un rendimiento mayor de 45 t ha^-1 requirieron, en general, menor tiempo calendario entre P y V2, presentando a su vez una menor dispersión de los datos (Figura 2B).

Figura 2 Relación entre los días requeridos entre plantación y cosecha, de acuerdo con los rendimientos finales. A) registros del tiempo promedio y su desviación estándar (σ) entre plantación y emergencia para 33 parcelas de acuerdo con su rendimiento (t ha^-1) (B). 

Si bien se señala que en la variedad Atlantic los brotes emergen rápida y homogéneamente después de 21 días a partir de la plantación, a una temperatura entre 12.8 y 15.6 °C (^{Cropwatch, 2021}), existen reportes donde se registraron retrasos en la brotación en temporadas bajo condiciones cálidas (^{Webb et al., 1978}). La literatura es amplia al referirse a las alteraciones en la brotación (^{Essah y Honeycutt, 2004}; ^{Johansen y Molteberg, 2012}; ^{O’Brien et al., 1983}; ^{Otroshy y Struik, 2010}), con una interesante revisión de la fisiología de la brotación realizada por ^{Mani y Hannachi (2015)}, donde estos autores manifiestan que el tiempo de brotación puede ser afectado por: a) factores intrínsecos del tubérculo “semilla”, tales como la edad fisiológica, antecedentes genéticos, balance hormonal interno, condiciones edafoclimáticas durante la generación de los tubérculos “semilla”, tamaño de los mismos, etc., b) manejos específicos previos a la plantación, tales como pre-brotación de los tubérculos, uso de fitohormonas como ácido giberélico, condiciones de almacenamiento del tubérculo, sanidad, etc., y c) condiciones de plantación, como temperatura ambiental y del suelo, fotoperíodo, preparación y humedad de suelo, etc.

Estos mismos factores estarían afectando el tiempo de brotación y el potencial productivo en Chile, tal como lo mencionaron ^{Mansilla y Arribillaga (2013)}, ^{Sierra et al. (2013)} e ^{INIA (2017)}. En este caso, y no encontrando grandes diferencias de temperatura ambiental, de suelo o utilización de reguladores de crecimiento, se infiere que la principal limitante estaría dada por la calidad de la “semilla” entregada cada año, o por la variabilidad de lotes individuales en la misma temporada. Es probable que los altos rendimientos y el menor tiempo de brotación estén manifestando óptimas condiciones del cultivo, que parten desde un tubérculo “semilla” certificada con la mejor calidad, mejores condiciones de almacenamiento y transporte. Con base en esta información y para mitigar el efecto del tiempo entre plantación y cosecha sobre los métodos de contabilización del tiempo térmico, se procedió a elegir el estado de emergencia (V2) como el Biofix para iniciar los recuentos.

Definición del método de índice bioclimático de mejor comportamiento

Se observaron diferencias entre los métodos (Cuadro 3), concluyendo, de acuerdo con ^{Perry et al. (1986)}, que el mejor método correspondió a P-days, lo que corrobora lo señalado por ^{Flores-Magdaleno et al. (2014)}, quienes trabajaron con la variedad Alpha. El mismo análisis es válido para determinar que la temperatura umbral más adecuada es 4 °C, de acuerdo con lo señalado por ^{O´Brien et al. (1983)} y ^{Narayan et al. (2014)}. Lo anterior se basa en la observación de los valores de σ y del CV, que fueron menores para P-days en comparación con los otros dos métodos, y también fueron menores para la temperatura umbral de 4 °C al compararlas dentro del mismo P-days.

Evaluación del mejor método para estimación de la fecha de cosecha

En el Cuadro 4 se presenta la comparación del cálculo del tiempo térmico para el período V2-C. Los resultados indicaron que el método P-days es el mejor para predecir el momento de la cosecha al arrojar menores valores de RMSE y MAE en comparación con los otros. En cuanto al error como porcentaje del tiempo térmico total requerido, no se obtuvo gran diferencia entre métodos. En el Cuadro 5 se expone la estimación del tiempo térmico requerido para cada fase fenológica del cultivo.

Propuesta metodológica para la determinación de la fecha de siembra

Si bien ^{Cropwatch (2021)} menciona que la variedad Atlantic emerge rápido y de forma homogénea a los 21 días después de la plantación (ddp), el registro de las poblaciones utilizadas para este estudio muestra discrepancias con respecto a tal información, independientemente de la condición climática de la temporada o entre temporadas. Los altos rendimientos presentados en este caso (> 45 t ha^-1) arrojan un promedio de 37 días (σ = 3) entre P y V2 (Figura 2b), mientras que para un rendimiento menor de 45 t ha^-1 se registró un promedio de 51 días (σ = 15); esta información es aplicable para temperaturas medias de 12 °C en el mes de plantación (junio), con mínimas de 10.7 °C y máximas de 14.1 °C; por lo tanto, la fecha de plantación se puede establecer adicionando a los P-days entre emergencia y cosecha los días propuestos para cada intervalo de rendimientos históricos obtenidos en el predio (Figura 3). Se recomienda considerar modificaciones en años posteriores al periodo entre P y V2; por ejemplo, por la optimización de la calidad de las semillas u otro factor no considerado en el análisis.

Figura 3 Procedimiento para definir la fecha de plantación conociendo la fecha de entrega a la agroindustria. 

Para determinar la fecha de plantación se debe generar una base de datos con las temperaturas máxima y mínima diaria de al menos cuatro años, como en este estudio, y posteriormente se debe estimar el promedio, la temperatura media promedio y los P-days. Dado que el momento de la cosecha se conoce con anterioridad, de acuerdo con las especificaciones del contrato, se debe comenzar a acumular el tiempo térmico P-days en forma reversa desde esa fecha sumando días previos y consecutivos. Así, se acumula una cantidad de P-days que se iguala con los requerimientos encontrados en este trabajo (723 P-days), determinando el período tentativo entre la emergencia y la cosecha; posteriormente, se suman los días requeridos entre P y V2, de acuerdo con los rendimientos históricos del predio, obteniendo así la fecha estimada de plantación. Finalmente, los resultados de este procedimiento fueron validados con las 22 parcelas de prueba, obteniéndose una relación estadísticamente significativa entre los valores predichos y los observados con un nivel de significancia de 0.05 (Y = 0.3608X + 87.75; R²=0.85).

Por medio de los métodos de estimación de tiempo térmico empleados en este estudio, sólo es posible tener una idea de la magnitud de la variable de interés (rendimiento) al momento de la cosecha, lo que limita la aplicación de acciones correctivas en el campo (^{Hernández et al., 2017}). Se cree que la incorporación de modelos dinámicos que establezcan relaciones o flujos entre las distintas variables de estado de interés (tubérculos, tallos, raíces, hojas) podrían enriquecer con más información la toma de decisiones en el manejo del cultivo de la papa, sobre todo en la identificación de factores limitantes durante el periodo crítico para la estimación del rendimiento.