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Redefiniendo la sequía en el cinturón de maíz de EEUU

Redefiniendo la sequía en el cinturón de maíz de EE. UU.
Los científicos de la Universidad de Illinois encuentran una contribución mayor a la esperada de la sequedad atmosférica en la sequía relevante para los cultivos, lo que los llevó a instar a redefinir la sequía para la agricultura. Crédito: Hyungsuk Kimm, Universidad de Illinois

A medida que las tendencias climáticas son cada vez más cálidas y secas, la seguridad alimentaria mundial depende cada vez más de la capacidad de los cultivos para resistir la sequía. 


por Lauren Quinn, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


Pero, ¿los científicos y productores se están enfocando en la métrica correcta al medir la sequía relevante para el cultivo? No exactamente, según una nueva investigación de científicos de la Universidad de Illinois, que instan a la comunidad científica a redefinir el término.

«Las plantas tienen que equilibrar el suministro y la demanda de agua. Ambos son extremadamente críticos, pero la gente pasa por alto el lado de la demanda de la ecuación, especialmente en el cinturón de maíz de EE. UU.», Dice Kaiyu Guan, investigador principal de dos nuevos estudios, profesor de Blue Waters en el Departamento. de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales y el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación en Illinois.

La demanda a la que se refiere Guan es la sequedad atmosférica, a menudo expresada como déficit de presión de vapor (VPD). Cuanto más seco está el aire, más humedad se extrae de los poros o estomas de las hojas de las plantas . Las plantas tienen que abrir los estomas para absorber dióxido de carbono como alimento, pero si sienten que la atmósfera está demasiado seca, cerrarán los poros para evitar que se sequen. Mantener los estomas cerrados demasiado tiempo conduce a reducciones en la fotosíntesis, el crecimiento de las plantas y el rendimiento de granos.

¿El pateador? Las plantas apagan los estomas debido a la sequedad atmosférica incluso cuando hay un suministro adecuado de humedad en el suelo.

«Si solo considera la lluvia y la humedad del suelo , que es lo que la mayoría de la gente piensa sobre la sequía , eso describe principalmente el lado de la oferta. Por supuesto, si la humedad del suelo es baja, las plantas se estresarán por la cantidad de agua que obtienen. Pero la oferta es a menudo bastante, especialmente aquí en el cinturón de maíz de EE. «Sin embargo, el lado de la demanda de la atmósfera también puede estresar severamente a las plantas. Necesitamos prestar más atención a esa señal de sequía».

Los dos estudios recientes de Guan utilizaron múltiples enfoques tecnológicos, incluidas mediciones de campo, varias fuentes de datos satelitales, simulaciones de modelos hidrológicos y estadísticas gubernamentales de rendimiento de cultivos. El primer estudio, publicado en Meteorología Agrícola y Forestal , utilizó datos de siete sitios en el Cinturón de Maíz para concluir que el VPD representa casi el 90% de los cambios en la conductancia estomática de los cultivos, un indicador del estrés por sequía y aproximadamente el 85% de los cambios en la productividad primaria, una medida de productividad.

«En comparación, la humedad del suelo generalmente representa del 6 al 13% de estas medidas para el maíz y la soja, y hasta el 35% cuando se consideran los efectos del retraso», dice Hyungsuk Kimm, estudiante de doctorado en el grupo de Guan y autor principal del estudio.

En el otro estudio, publicado en Journal of Hydrology , el equipo de Guan se centró en el rendimiento de grano. El rendimiento depende de muchos factores relacionados con los ciclos del agua, pero los investigadores encontraron que el VPD explica la mayor proporción de variabilidad en el rendimiento de los cultivos y también proporciona la advertencia más temprana de pérdida de rendimiento cuando se compara con otras métricas del ciclo del agua e índices de sequía tradicionales.

«Esto nos llevó a construir un nuevo índice de sequía que integra VPD, humedad del suelo y medidas de evapotranspiración, que pueden representar más del 70% de la variación del rendimiento. Nuestro índice supera a todos los índices de sequía existentes», dice Wang Zhou, investigador postdoctoral en Grupo de Guan y autor principal del estudio.

Guan agrega: «En estos dos estudios, intentamos comprender el lado de la demanda de la sequía desde dos ángulos principales, uno utilizando datos de covarianza de remolinos que miden el uso de agua y carbono en el paisaje con mucha precisión (el estándar de oro) y el otro aprovechando los datos y modelos satelitales -variables hidrológicas simuladas correlacionadas con el rendimiento regional ”, dice Guan. «En ambos, demostramos que el VPD es más importante que la humedad del suelo para explicar la respuesta a la sequía de los cultivos en el medio oeste de Estados Unidos».

El ajuste del concepto de sequía para los cultivos será fundamental para la seguridad alimentaria mundial en un clima cambiante.

«Cuando miramos los escenarios de cambio climático, la cantidad de lluvia no está cambiando mucho para el cinturón del maíz, pero sabemos con certeza que la temperatura y el VPD aumentarán aquí. Eso significa que no cambiará mucho en el lado de la oferta, pero el estrés de la demanda aumentará y ese tipo de estrés está muy relacionado con el rendimiento de los cultivos de fin de temporada «, dice Guan.

Su grupo está trabajando en estudios de seguimiento que evalúan el papel del riego en el aumento de la oferta y la disminución de la demanda, pero por ahora, Guan dice que la reproducción para mejorar la eficiencia del uso del agua podría ser una parte importante de la solución.


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