Artículo científico
Relación entre algunos indicadores climáticos con la altura, rendimiento y población de clones de Pennisetum purpureum
Relation between some climatic factors and height, yield and population of Pennisetum purpureum clones
Relación entre algunos indicadores climáticos con la altura, rendimiento y población de clones de Pennisetum purpureum
Avances en Investigación Agropecuaria, vol. 20, núm. 2, pp. 33-41, 2016
Universidad de Colima
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Recepción: 03 Mayo 2016
Aprobación: 11 Agosto 2016
Resumen: Se empleó información del rendimiento, población y altura de clones de Pennisetum purpureum, para relacionarlos con diferentes indicadores del clima. En el análisis del componente principal, para cada uno de los indicadores agronómicos, se obtuvieron tres componentes con valor propio, mayor a la unidad; y para seleccionar los indicadores del clima de mejor contribución, se utilizó el factor de preponderancia superior o igual de 0.70. Para la altura de las plantas, la variabilidad explicada fue de 84.78 % y no contribuyeron la temperatura máxima y el número de días con temperatura media mayor de 30 ºC. El 80.78 % de la variabilidad de la población se explicó a través de las temperaturas máximas y media, lluvia total, número de días con lluvia, número de días con temperatura mínima menor de 15 ºC, número de días con temperatura máxima mayor de 25 ºC. Mediante las temperaturas mínima y media, lluvia total, número de días con lluvia, número de días con temperatura mínima menor de 15 ºC y número de días con temperatura media mayor de 30 ºC, se explicó el 83.78 % de la variabilidad del rendimiento. Más del 50 % de la variabilidad de la altura de las plantas, rendimiento y población se explicó a través de la temperatura media, lluvia total, número de días con lluvia y temperatura mínima menor de 15 ºC.
Palabras clave: Temperatura, lluvia, producción de biomasa, indicadores agronómicos.
Abstract: Yield, population and height of plants from experiments done on previous years of evaluation of Pennsisetum purpureum clones were used to obtain the relation with different climatic factors. In the principal component analysis for each of the agronomic indicators, three components were obtained with an eigenvalue superior to one and to select the climatic factor with the best contribution a preponderance factor of 0.70 was used. The variability explained for the height of the plants was 84.78 % and maximum temperature and number of days with mean temperature higher than 30 ºC does not contributed to the variability. The 84.74 % of the variability of the population was explained by the maximum and mean temperatures, total rain, number of days with rain, number of days with minimum temperature inferior to 15 ºC, and the number of days with maximum temperature higher than 25 ºC. The yield variability (83.78 %) was explained by mean of minimum and mean temperatures, total rain, number of days with rain, number of days with minimum temperature inferior to 15 ºC, and number of days with mean temperatures higher than 30 ºC. More than 50 % of the variability of the height of the plant, yield and population was explained by the mean temperature, total rain, number of days with rain, and minimum temperature inferior to 15 ºC.
Keywords: Temperature, rain, biomass production, agronomic indicatotrs.
Introducción
Variada es la información relacionada con la alteración del clima en el globo terráqueo y su influencia en diferentes procesos de la vida cotidiana del ser humano. Especial atención se le ha prestado a su influjo en la agricultura y la ganadería. Se ha señalado que de 1990 a 2007 la cantidad de agua empleada para distintos fines se sextuplicó; y se pronostica que para 2035 la mitad de la población mundial tendrá graves problemas por la falta de agua, con marcado efecto negativo en la producción de alimentos tanto para el ser humano como los animales (FAO, 2011).
Al efecto negativo que está causando el cambio climático en los ecosistemas —en especial en aquellos dedicados al cultivo de los pastos y forrajes, fuente principal de alimento para el ganado vacuno— se le suman otras influencias adversas, como: la crisis económica, la migración del campo hacia la ciudad, la súbita e imprudente utilización de las tierras agrícolas productivas para la generación de biocombustibles y la aplicación de tecnologías inapropiadas, entre otros factores (Valenciaga, 2007).
Planos et al. (2013) reportaron que con relación a los pastos, los resultados mostraron que el aumento de 2.5 °C en la temperatura, acompañado de una reducción del 15 % de las precipitaciones, produciría una disminución general de la biomasa aérea de los pastizales, entre 5 y 15 % con relación al periodo 1961-1990; lo que contribuiría al rápido proceso de pérdida de la materia orgánica del suelo, de la diversidad biológica y decremento de la cantidad de alimentos para bovinos.
Al considerar estos elementos, el objetivo de este trabajo fue determinar la relación entre algunos indicadores del clima y el rendimiento, población y altura de la planta en clones de Pennisetum purpureum.
Materiales y métodos
Se utilizó la información del rendimiento de materia seca, población y altura de las plantas de un experimento de dos años de duración (sin riego ni fertilización) referida a la evaluación de los clones CT-14, CT-18, CT-19, CT-20, CT-21, CT-24, CT-30, CT36, CT-39, CT-41, CT-42, CT-43 y CT-115, obtenidos por cultivo de tejidos in vitro de Pennisetum purpureum (Herrera et al., 2012); la cual fue conducida en la estación de Pastos y Forrajes Miguel Sistachs Naya, perteneciente al Instituto de Ciencia Animal, Mayabeque, Cuba. Se recopilaron también los datos (2009-2011) de la Estación Meteorológica del Instituto en cuanto a temperatura mínima, máxima y media, lluvia total, número de días con temperatura mínima menor de 15 ºC, número de días con temperatura máxima mayor de 25 ºC, número de días con temperatura media menor de 30 ºC y número de días con lluvia correspondientes a cada intervalo de corte (90 días).
Con la referida información se realizó un análisis del componente principal y de regresión (SPSS, 2012). Se tomó en cuenta aquel componente principal con valor propio mayor que la unidad y factor de preponderancia mayor o igual a 0.70.
Resultados
Mediante tres componentes principales se explicó el 84.78 % de la variabilidad de la altura de las plantas con los indicadores del clima. En el primer componente, sobresalieron la temperatura media, lluvia total (con la mayor contribución) y número de días con lluvia y temperatura mínima menor de 15 ºC; mientras que en el segundo y tercer componentes, se destacaron la temperatura mínima y el número de días con temperatura máxima mayor de 25 ºC, respectivamente (cuadro 1).
Método de rotación: Varimax con normalización Kaiser.
Para el rendimiento, también se encontraron tres componentes principales que explicaron el 83.75 % de la variabilidad atribuible a los factores climáticos. En el primer componente, que explicó más del 5 % de la variabilidad, sobresalieron la temperatura media, lluvia total y número de días con lluvia (con la mayor contribución) y temperatura mínima menor de 15 ºC; mientras que en el segundo y tercer componentes, se destacaron el número de días con temperatura media menor de 30 ºC y la temperatura mínima, respectivamente (cuadro 2).
Método de rotación: Varimax con normalización Kaiser.
La variabilidad de la población (80.58 %) se explicó por medio de tres componentes. En el primero, coincidieron los indicadores antes señalados; mientras que en el segundo y tercer componentes, se destacaron la temperatura máxima y el número de días con temperatura máxima mayor de 25 ºC (cuadro 3).
Método de rotación: Varimax con normalización Kaiser.
Se establecieron regresiones múltiples lineales entre las variables dependientes altura, población y rendimiento con algunos elementos del clima (variables independientes). Las expresiones de mejor ajuste para la población estuvieron relacionadas con la temperatura máxima, lluvia total y número de días con lluvia; para la población fueron la temperatura máxima, lluvia total y número de días con lluvia; mientras que para el rendimiento concurrieron la temperatura media, lluvia total, número de días con lluvia, temperatura mínima y número de con días temperatura máxima ≥ 25 ºC (cuadro 4).
Tmax: temperatura máxima; Tmin: temperatura mínima; Tmed: temperatura media; Tmax≥ 25 ºC: número de días con temperatura máxima≥ 25 ºC; LLt: lluvia total; #dLL: número de días con lluvia.
Discusión
En Cuba existen dos estaciones climáticas definidas: periodo poco lluvioso (que se extiende desde noviembre hasta abril) y el lluvioso (que comprende los meses entre mayo y octubre). Cada uno de ellos presenta valores característicos en cuanto a los indicadores del clima. El primero se caracteriza por bajas temperaturas y duración e intensidad de la luz, así como el menor régimen de precipitaciones; mientras que en el segundo ocurre todo lo contrario. Esto determina la estacionalidad de la producción de biomasa y que en el periodo poco lluvioso los pastos sólo rindan hasta el 30 % de su producción anual.
La literatura nacional al respecto es amplia con relación a la estacionalidad del rendimiento de los pastos, a pesar de los diferentes métodos agronómicos (disímiles formas de utilizar el riego y la fertilización) que se han empleado para reducir este desbalance y éste ha sido atribuido al comportamiento de los factores climáticos.
Desde la década de los años ochenta del siglo XX comenzaron los estudios en Cuba para establecer la influencia de los factores climáticos en el comportamiento de los pastos (Herrera y Menchaca, 1982; Crespo y Herrera, 1982). Estas investigaciones se fundamentaron en determinar el coeficiente de correlación entre el rendimiento e indicadores de la calidad con las temperaturas (máxima, mínima y media) y las precipitaciones. Se evidenció, para estos indicadores, que las correlaciones eran positivas con la temperatura máxima y la lluvia, así como negativas con la temperatura mínima.
Febles et al. (2010) sugirieron una estrategia de adaptación y mitigación al cambio climático mediante investigaciones priorizadas en el sector agropecuario; entre las cuales sobresalía la influencia de este cambio en la producción de biomasa destinada a la alimentación animal.
Con posterioridad, Álvarez et al. (2012) estudiaron el comportamiento de las precipitaciones en el periodo 1970-2009 en el Instituto de Ciencia Animal, e informaron la tendencia a disminuir el volumen total de las lluvias, la disminución de los días con lluvia y el retardo en tiempo del comienzo de las precipitaciones; lo cual fue avalado con el pronóstico realizado, unido a la temperatura, de la probable disminución que esto pudiera producir en el comportamiento de los pastos (Álvarez et al., 2013). También Ramírez (2010) y Arias (2012) habían informado el marcado incremento de las temperaturas y la disminución del régimen de precipitaciones en la región oriental de Cuba.
Estos elementos determinaron que Ramírez et al. (2011; 2015), Herrera et al. (2013) y Verdecia et al. (2014) establecieran los coeficientes de correlación entre los indicadores del clima y los rendimientos y calidad de especies de los géneros Cynodon, Pennisetum y Panicum, entre otros; sin embargo, los valores de los coeficientes variaron entre las localidades donde se realizaron los estudios.
Por otro lado, Álvarez y Febles (2015) informaron que en la actualidad el clima de Cuba ha variado con relación al periodo 1961-1990 en: incremento de la temperatura superficial promedio del aire de 0.9 °C; aumento de la temperatura mínima promedio de 1.9 °C; reducción del rango diurno de la temperatura; mayor frecuencia de sequías prolongadas y severas, especialmente en el verano; aumento de las grandes precipitaciones en invierno y reducción de 10 % de la precipitación anual. La variación en el régimen de lluvia implicó reducción progresiva de los recursos hídricos disponibles, que se reflejó en la disminución del volumen aprovechable, como consecuencia no sólo de la reducción de la precipitación, sino también de la elevación de las competencias existentes por el agua entre los ecosistemas y la demanda humana.
Al tener en cuenta estos antecedentes hubo necesidad de cambiar la manera de realizar el análisis del efecto de los factores climáticos en la producción de biomasa para el rumiante. Por ello, se decidió tomar en consideración tres aspectos fundamentales de la producción de los pastos (rendimientos, altura y población) y, mediante análisis multivariado, establecer la influencia de los factores climáticos.
Resultó alentador que mediante tres componentes principales se pudiera explicar 85, 84 y 80 % de la variabilidad de la altura, el rendimiento y la población, respectivamente, debida a los factores climáticos estudiados. Además, para estos tres indicadores agronómicos, coincidieron en el primer componente la temperatura media, lluvia total, número de días con lluvia y número de días con temperatura mínima menor de 15 ºC, que explicaron más del 50 % de la variabilidad.
Estos factores climáticos son determinantes para el crecimiento y desarrollo de los pastos. El régimen de precipitaciones, tanto el total como su distribución, garantizan que las plantas puedan absorber los nutrientes del suelo y emplearlos en su metabolismo celular; mientras que las temperaturas mínimas por debajo de 15 ºC disminuyen el crecimiento y desarrollo de la planta por su efecto negativo en la fotosíntesis y otros senderos metabólicos; este proceso es de mayor intensidad en la medida que aumenta el número de días con la referida temperatura.
Estos aspectos habían sido señalados con anterioridad por Herrera et al. (2013) en seis variedades de pastos de los géneros Cynodon, Panicum y Pennisetum. Estos autores informaron coeficientes de correlación negativos entre el rendimiento y el número de días con temperatura máxima menor 30 ºC y el número de días con temperatura mínima menor 15 ºC, así como correlaciones positivas con la lluvia total, el número de días con lluvia y la radiación total. Sin embargo, los coeficientes fueron específicos para cada uno de los pastos estudiados, lo que evidenció su respuesta individual a los factores climáticos.
En los otros dos componentes principales se distribuyeron el resto de los indicadores climáticos (temperatura mínima, número de días con temperatura máxima ≥ 25 ºC y número de días con temperatura media < 30 ºC), pero con menor explicación de la variabilidad de los tres indicadores agronómicos; lo cual avala los resultados obtenidos en el primer componente, aunque no se puede descartar su influencia (quizá en menor magnitud), en el crecimiento y desarrollo de los pastos.
Las expresiones matemáticas determinadas informan la necesidad de considerar los factores climáticos en su conjunto; ya que su interrelación influye en el metabolismo de la planta como se puso de manifiesto, y señalaron la importancia de las temperaturas y las lluvias. Esto se encuentra avalado por el hecho de que las expresiones matemáticas determinadas por Ramírez et al. (2011) en Pennisetum purpureum difieren de las informadas en el presente trabajo, tanto en los elementos climáticos como en el coeficiente de determinación; lo cual está determinado por el diferente comportamiento de los factores climáticos en primera instancia.
Llamó la atención que para la altura y la población los modelos matemáticos estuvieron integrados por las mismas variables climáticas; mientras que para el rendimiento, la expresión contenía otras variables. Esto señala que el efecto de los factores climáticos y su interrelación para explicar el comportamiento del rendimiento son de mayor complejidad. Además, los relativamente bajos coeficientes de determinación de las expresiones reafirman lo antes señalado y abre el camino para futuras investigaciones en este campo.
Conclusiones
Los resultados de la presente investigación señalaron la importancia que reviste para los pastos no sólo el valor promedio (temperaturas) o total (lluvia) de los indicadores del clima, sino también el número de días de ocurrencia de estos indicadores en el ciclo de crecimiento y desarrollo de los pastos.
Recomendaciones
Por otro lado, es necesario realizar este tipo de estudio en diferentes regiones del país y varias especies para establecer el comportamiento en cada uno de ellos y tratar de establecer una expresión matemática general. Además, se precisa esclarecer la especificidad de la respuesta de cada pasto ante los factores climáticos, así como determinar modelos matemáticos que permitan predecir su respuesta ante la variabilidad de los factores climáticos motivados por los cambios que están ocurriendo en éstos, así como extender este tipo de estudio a las leguminosas volubles y arbóreas.
Literatura citada
Álvarez, A. y Febles, G. (2015). El cambio climático y su vinculación con los pastos y forrajes en Cuba. V Congreso de Producción Animal Tropical. La Habana. CD-ROM.
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Verdecia, D.M.; Herrera-García, R.S.; Ramírez de la Ribera, J.L.; Leonard-Acosta, I.; Bodas-Rodríguez, R.; Andrés-Lorente, S.; Giráldez García, F.J.; González-Álvarez, J.S.; Arceo-Benite, Y.; Barzán-Osorio, Y.; Álvarez-Báez, Y. y López-Puentes, S. (2014). Caracterización bromatológica de seis especies forrajeras en el Valle del Cauto. Avances en Investigación Agropecuaria 18 (3): 75-90.
Apéndices
De paseo
Autor: Alejandra del Viento