Introducción

La concentración atmosférica global de gases de efecto invernadero se ha incrementado en gran medida, debido a las influencias antropogénicas, afectando a la agricultura y los ecosistemas naturales. La creciente concentración de CO₂ que interactúa con elementos del clima como la temperatura y las lluvias, está influyendo el crecimiento vegetal y la productividad en un clima cambiante. Es bien sabido cómo los efectos de las infestaciones de plagas y enfermedades de las plantas en los cultivos puede dificultar la calidad y cantidad de los productos agrícolas; por lo tanto, amenazan la seguridad alimentaria. A pesar de su importancia, hay pocos estudios sobre el impacto del cambio climático sobre las plagas y enfermedades (^{Hamada y Ghini, 2011}).

Hay pruebas claras de que el cambio climático está alterando la distribución, la incidencia y la intensidad de animales y vegetales plagas y enfermedades como la lengua azul, una enfermedad de las ovejas que se movía hacia el norte a más zonas templadas de Europa. ^{Cannon (2008)} ha encontrado ejemplos de plagas de plantas cuya distribución ha cambiado en el Reino Unido y en otras partes de Europa, muy probablemente debido a los factores climáticos, tal es el caso del gusano de la cápsula (Helicoverpa armigera) la cual tuvo un fenomenal aumento en el Reino Unido entre 1969-2004 y ha habido brotes en el extremo norte de su área de distribución en Europa; también la escama algodonosa (Icerya purchasi) cuyas poblaciones parecen estar extendiéndose hacia el norte, tal vez como consecuencia del calentamiento global, así como la escama camelia algodonosa pulvinaria (Chloropulvinariafloccifera) que se ha convertido en un problema más común en el Reino Unido, que se ha extendido hacia el norte del área de distribución en Inglaterra y aumentando su rango de hospederos en la última década, lo que es casi sin duda en respuesta al cambio climático. En Suecia, esta especie se conocía sólo como un problema de cultivos bajo invernadero, pero ya se ha establecido como una especie al aire libre (^{FAO, 2008}).

En las regiones templadas, la mayoría de los insectos tiene su período de crecimiento durante la parte más caliente del año. Debido a esto, las especies cuyo nicho se define por el régimen climático responderán más predeciblemente ante el cambio (^{Bale et al, 2002}), mientras que aquellos en los que el nicho está limitado por otros factores bióticos o abióticos serán menos predecible (^{Jenkinson et al., 1996}). Los estudios sobre el calentamiento de la Tierra se basan en datos históricos de temperatura, modelos computarizados y ecuaciones matemáticas. Estas investigaciones pretenden pronosticar latendencia del clima para los próximos cien años. Casi todos los y las especialistas convergen en que lo que se desconoce resulta asimétrico; por ejemplo, es probable que cada vez seamos más reacios a aceptar el cambio de clima a medida que el tiempo se alargue. Subir de un calentamiento de 2 °C a 4 °C es mucho más alarmante que de 0 °C a 2 °C. Cuanto mayor sea el calentamiento, más nos alejamos de la temperatura actual y más considerable resulta la posibilidad de que ocurran fenómenos no previstos. No obstante, se prevé el aumento de la ocurrencia de fenómenos extremos como sequías, huracanes, ondas cálidas y gélidas, desbordamiento de los ríos y congelamiento de los lagos, fenómenos que actualmente causan las pérdidas económicas mayores. Estas consideraciones se han abordado a partir de la teoría sobre el cambio climático global (^{Contreras y Galindo, 2009}).

Las enfermedades en plantas y cultivos son un componente importante de la producción agrícola ya que tienen el potencial de reducir significativamente el rendimiento de los cultivos, Estimaciones recientes indican que dicha reducción alcanza consistentemente una media anual de 12-13% de la cosecha alcanzable en los ocho cultivos de mayor importancia para la alimentación y la industria, que conjuntamente ocupan más de la mitad de la superficie cultivada en el mundo. Además, algunas enfermedades re-emergentes han causado ataques devastadores asociados con determinados cambios ambientales y tecnológicos en la producción de cultivos durante la última década, incluso en países poseedores de la mejor tecnología agrícola (^{Jiménez-Díaz, 2008}).

^{Magaña (2007)} menciona que en Sonora habrá un aumento de la temperatura media anual que oscila entre 1 y 2 °C para 2020 y de 1.5 a 3 °C para 2050. Situación que propició el objeto de este estudio, en donde se caracterizó y cuantificó el impacto del cambio climático sobre las condiciones favorables para la incidencia en una de las plagas más importantes del nogal pecanero en Hermosillo, Sonora, el llamado gusano barrenador de la nuez.Asimismo, se evaluaron las condiciones favorables para la infección por de la hoja y roya lineal en el trigo en los valles del Yaqui y Mayo (Sur de Sonora).

Materiales y métodos

Se utilizaron los datos de temperatura promedio mensual para el período 2000-2050 generados mediante técnicas de downscaling de las salidas del modelo CGCM3_1 y publicados por el grupo interdisciplinario que conforman el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, el Programa deAplicaciones California Nevada, la Central Climática y la Universidad de Santa Clara en Estados Unidos de América (http://gdo-dcp.ucllnl.org/). Los datos que son compartidos en archivos NetCDF (Network Common Data Form) fueron descargados y guardados en una base de datos que utiliza MySQL como gestor de la base de datos para eficientar las consultas. De igual manera para delimitar las regiones agrícolas se utilizaron los contornos de la Costa de Hermosillo y de los Valles del Yaqui y del Mayo (Sur de Sonora) proporcionados por el Comité Estatal de Sanidad Vegetal de Sonora.

En total para Sonora se descargaron los datos de 1 076 nodos, los cuales se muestran en la Figura 1. Se identificaron 27 nodos que cubren la Costa de Hermosillo y 24 nodos para cubrir la región agrícola Sur de Sonora (Figura 2). Con estas temperaturas promedio mensuales y mediante la técnica de cuadrados mínimos se obtuvieron modelos de regresión entre los datos de las estaciones de la red Agroson y los datos de los nodos. Se utilizaron todos los datos disponibles para cada estación y los correspondientes en los nodos durante el período 2000-2010. Los modelos de regresión permitieron obtener los parámetros estadísticos para calcular las temperaturas diarias de los nodos en el año 2020 y 2050, bajo la suposición de que la oscilación térmica se mantendrá. Esta suposición se vuelve primordial toda vez que para calcular la humedad relativa (HR) horaria se hizo una regresión entre los datos de temperatura y HR, a diferentes desfases. Los desfases elegidos fueron aquellos donde se encontró la máxima correlación positiva.

Figura 1 Nodos seleccionados para el estado de Sonora. 

Figura 2 Nodos seleccionados para la Costa de Hermosillo y Valles del Yaqui y Mayo. 

Debido a que en la actualidad, el gusano barrenador de la nuez (GBN) sólo se encuentra presente en la región agrícola de la Costa de Hermosillo, se procedió a evaluar el posible cambio de la incidencia del gusano barrenador de la nuez bajo escenarios de cambio climático. Para esto se utilizó el modelo de la biología del insecto propuesto por ^{Nava (1994)} , que usa la técnica de unidades calor para calcular el número de generaciones, mediante el método residual (temperatura media - 3.3 °C). Cada generación se obtuvo con un total de 907 UC acumuladas que corresponden al ciclo biológico del GBN (^{García, 1986}). Se seleccionó el período entre enero y noviembre, período que históricamente es monitoreado por la Junta Local de Sanidad Vegetal de Hermosillo, Sonora.

Las royas del trigo son importantes en el sur de Sonora (Valle del Yaqui y Valle del Mayo), en especial las de la hoja y lineal. Es por ello que con las salidas de temperatura del modelo se procedió a evaluar el posible cambio en las condiciones favorables para su incidencia. En la roya de la hoja Puccinia triticina Erikson, se utilizaron temperaturas promedio entre 15° y 22 °C mientras que para la roya lineal o amarilla Puccinia striiformis f. sp. tritici, se utilizaron las temperaturas entre 9 y 11 °C consideradas como óptimas, en ambos casos se consideró una humedad relativa mayor o igual a 80% en un período mayor a 4 horas por día en el período de las 06:00 h a las 12:00 h (^{Jiménez, 2008}). Se consideró el período de diciembre a marzo.

Resultados y discusión

Gusano barrenador de la nuez (A. nuxvorella)

De acuerdo a los resultados obtenidos, con las isolíneas de las Figuras 3 al 5 se nota un incremento en el número de generaciones por un mayor número de unidades calor, observándose en la Figura 3 que la situación reciente (2010) de generaciones de GBN oscila en el rango de 4.9 a 6 con un promedio de 5.4, mientras que para los años 2020 (Figura 4) y 2050 (Figura 5), oscila entre 5 y 6.8 con promedio de 5.9, aunque para el 2050 es el mismo valor pero las regiones de alta incidencia (áreas amarillas y anaranjadas) serán mayores al 2020; es decir, que se cubrirán mayores áreas de la zona productora de nogal, por lo cual si no se realizan campañas de erradicación o al menos supresión del insecto, se tendrán mayores problemas en su control lo cual incide en mayores costos de producción para el productor. Esto concuerda con lo manifestado por ^{van Oudenhoven et al. (2008)} , que señalan que los incrementos de la temperatura en los países bajos en el año 2050 (0.3 - 2.3 °C), harán que el gusano procesionario (Thaumetopoea processionea) se disperse prácticamente por todo el país.

Figura 3 Mapa de generaciones de GBN para el año 2010. Costa de Hermosillo, Sonora. 

Figura 4 Mapa de generaciones de GBN para el escenario del año 2020. Costa de Hermosillo, Sonora. 

Figura 5 Mapa de generaciones de GBN para el escenario del año 2050. Costa de Hermosillo, Sonora. 

Roya de la hoja (P. triticina)

De acuerdo a los resultados obtenidos en cuanto a los días de condiciones favorables para la infección por ésta enfermedad, puede observarse que de acuerdo las gráficas con isolíneas que se muestra en la Figura 6, que se refiere a la situación reciente (2010), estos oscilan entre 30 y 90 días, siendo menores en las áreas trigueras del norte más cercanas a la zona urbana de Ciudad Obregón, mientras que los mayores riesgos se presentan en la zona costera especialmente hacia el Valle del Mayo, sobre lo cual influyen mucho las corrientes húmedas del mar, además de que son partes bajas que presentan mejores condiciones de bajas temperaturas que favorecen el desarrollo del hongo. También es claro, que la región del Valle del Mayo en general presenta mejores condiciones favorables para la enfermedad, y es muy común que en ésta área se inicien las infecciones para el área Sur de Sonora.

Figura 6 Mapas de los números de días con condiciones favorables para infección de la roya de la hoja del trigo en el Sur de Sonora. Escenario 2010. 

En el 2020 (Figura 7) se observa que los días de condiciones favorables oscilan entre 10 y 110, destacando el hecho de que en las áreas cercanas a Ciudad Obregón como San José de Bácum y Cócorit, así como la parte costera, el número con condiciones favorables se reduce, esto como un efecto del incremento de las temperaturas, situación que desfavorece el desarrollo del hongo. Similar a lo anterior, es notable el incremento de éste valor en la región del Valle del Mayo; aumento de la mancha de color rojizo, que indica un mayor número de días de condiciones favorables. Por otra parte, el escenario 2050 muestra una tendencia similar al 2020, oscilando los días favorables entre 10 y 110, pero existe una redistribución geográfica para los diferentes niveles de riesgo, ya que incluso hay una pequeña reducción de ésas áreas en el Valle del Mayo (Figura 8). Resultados similares encontrados por ^{Hijmans (2000)} y ^{Kaukoranta (1996)} señalan que por cada grado Celsius de incremento de la temperatura, el tizón tardío de la papa y el tomate (Phytopthora infestans), la infección se iniciará 4-7 días más temprano, además de que el período de susceptibilidad se ampliará de 10 a 20 días, que podría traducirse en un número mayor de aplicaciones de fungicidas (1-4), con el consiguiente incremento de costos y riesgo ambiental, en el noroeste de Estados Unidos.

Figura 7 Mapas de los números de días con condiciones favorables para infección de la roya de la hoja del trigo en el Sur de Sonora. Escenario 2020. 

Figura 8 Mapa de los números de días con condiciones favorables para infección de la roya de la hoja del trigo. Sur de Sonora. Escenario 2050. 

Royal lineal (P. striiformis f. sp.triciti)

En lo que se refiere a esta enfermedad, las condiciones favorables en días para la situación actual o reciente se presentan en la Figura 9 (escenario 2010), donde puede observarse que el rango oscila entre 10 y 45, destacando que las áreas de mayor riesgo son las ubicadas en las costas del Valle de Huatabampo y la Región del Júpare. En lo que se refiere al Valle del Yaqui, existen mayores condiciones en las regiones de San Ignacio Rio Muerto y San José de Bácum. Las áreas aledañas a Ciudad Obregón, tienen bajo riesgo.

Figura 9 Mapa de los números de días con condicionesfavorables para infección de la roya lineal del trigo. Sur de Sonora. Situación reciente. 2010. 

Debido a que para los años 2020 y 2050 no existen días con condiciones favorables para la presencia de ésta enfermedad, los mapas por razones obvias no se presentan, lo cual puede ser reflejo de que las temperaturas se estarán incrementando. Lo anterior es congruente con lo expresado por autores como ^{Magaña (2007)}, que menciona que habrá un aumento de la temperatura media anual de Sonora que oscila entre 1 y 2 °C en el 2020 y de 1.5 a 3°C para 2050.

Conclusiones

De acuerdo a las salidas de los escenarios planteados, se incrementaría el número de generaciones de Gusano Barrenador de la Nuez de 5.4 a 5.9 en promedio, para la región de la Costa de Hermosillo, Sonora. Lo anterior puede indicar que los costos de control se incrementarían, ya que una aplicación cuesta actualmente alrededor de 1 100 pesos/ha, y teniendo para ésos años una superficie de dominio de recomendación de 9 mil hectáreas, a precios actuales se erogarían 5 millones pesos adicionales tan solo por este concepto.

Se observa un incremento en los días con condiciones favorables para la roya de la hoja (60 a 120), que podría provocar que las aplicaciones de fungicidas permanezcan como un método económico de control, especialmente en variedades que no tienen buen nivel de tolerancia a la enfermedad, pero que por su alta productividad, todavía se utilizan.

La roya lineal, debido a las condiciones que necesita para su desarrollo, es un caso que no será problema en el futuro de acuerdo con los incrementos de temperatura que se predicen.