AGRICULTURA
La agricultura en los Estados Unidos es muy diversa en cuanto a especies cultivadas y animales criados, y produce más de $200 mil millones al año en productos alimenticios, con el ganado contando más de la mitad. El cambio climático incrementará la productividad de ciertos cultivos y regiones y la reducirá en otras.
Mientras el cambio climático claramente afecta a la agricultura, el clima también es afectado por la agricultura que contribuye con un 13.5 por ciento de todas las emisiones de gases de efecto invernadero inducido por el hombre, a nivel global. En los Estados Unidos la agricultura representa el 8.6 por ciento del total de emisiones de gases de efecto invernadero de la nación, que incluye el 80 por ciento de sus emisiones de óxido nitroso y 31 por ciento de emisiones de metano.
En el futuro será necesario un incremento de la productividad agrícola para abastecer las necesidades de una población creciente. La productividad agrícola es dependiente del clima y de los recursos de la tierra. El cambio climático puede tener efectos tanto beneficiosos como perjudiciales sobre las plantas. A través de la historia, las empresas agrícolas han lidiado con los cambios en el clima mediante cambios en la gestión y en la selección de cultivos y animales. Sin embargo, bajo escenarios de emisiones de gases atrapa-calor muy altos, los cambios del clima previstos es probable desafíen cada vez más la capacidad de los Estados Unidos hacia una producción eficiente de alimento, forraje, combustible, y productos pecuarios.
Muchos cultivos muestran respuestas positivas al dióxido de carbono elevado y bajos niveles de calentamiento, pero los niveles de calentamiento muy altos con frecuencia afectan el crecimiento y el rendimiento.
Las temperaturas más altas significarán una mayor temporada de crecimiento para cultivos que lo hacen bien en el calor, como el melón, la okra, y el camote, pero una temporada más corta para cultivos mejor adaptados a condiciones de mayor frío, como la papa, la lechuga, el brócoli, y la espinaca. Las mayores temperaturas ocasionan también que las plantas usen más agua para mantenerse frescas. Este es un ejemplo de como la interacción entre la elevación de la temperatura y la disponibilidad de agua es crítica en la respuesta de las plantas al cambio climático. Pero frutas, vegetales, y granos pueden sufrir incluso bajo condiciones de buen riego, si las temperaturas exceden el umbral para esa planta, no producirá semilla por lo tanto tampoco se reproducirá.
Las plantas necesitan el agua suficiente para mantener su temperatura dentro de un rango óptimo. Sin agua para su enfriamiento, las plantas sufrirán estrés por calor. En muchas regiones, se usa el agua de irrigación para mantener las condiciones de temperatura adecuadas para el crecimiento de las plantas de temporada fría (como muchas verduras), incluso en ambientes cálidos. Con el aumento de la demanda y la competencia por los suministros de agua fresca, el agua necesaria para esos cultivos podría estar cada vez más limitada, pues la cantidad y el tiempo de precipitación también serán afectados por el cambio climático.
Los niveles más altos de dióxido de carbono generalmente ocasiona que las plantas crezcan más. Para algunos cultivos esto no es necesariamente un beneficio ya que a menudo son menos nutritivos, con nitrógeno y contenido de proteína reducidos. El dióxido de carbono también hace que algunas plantas sean más eficientes en el uso del agua, lo cual significa que producirán más material para las plantas, como el grano, con menos agua. Este es un beneficio en áreas limitadas de agua y con temporadas de menores cantidades de lluvia que las normales.
El período de llenado del grano (tiempo de crecimiento y maduración) del trigo y otros granos pequeños, se acorta dramáticamente con la elevación de la temperatura. Análisis de respuesta de los cultivos sugieren que aun los aumentos moderados en la temperatura disminuirán el rendimiento de los cultivos de maíz, trigo, sorgo, frejol, arroz, algodón, y maní. El calor nocturno aumenta el ritmo de respiración y reduce la cantidad de carbono capturado durante el día a través de la fotosíntesis para ser retenida en el grano o fruto. Los cultivos de granos, soya, y canola tienen relativamente bajas temperaturas óptimas, los frejoles verdes comunes muestran una substancial reducción de su rendimiento cuando las temperaturas nocturnas exceden los 80ºF.
En algunos casos, la adaptación al cambio climático podría ser tan simple como cambiar la fecha de siembra, la cual debe ser una opción eficaz, sin, o de bajo costo, si se quiere sacar ventaja de una temporada de gran crecimiento, pero la predicción de la fecha de siembra óptima para el máximo beneficio será más difícil en un futuro con una mayor incertidumbre estimando los efectos del clima sobre la productividad. Otras estrategia de adaptación incluye el cambio de variedades de cultivos por otras con mayor tolerancia al calor o a la sequía, o a aquellos que están adaptados a tomar ventaja de una temporada de crecimiento mas larga, pero el cambio de variedad es extremadamente caro. Las semillas deben ser tolerantes al estrés del calor, y tanto la necesidad de nuevo equipo como las prácticas de cultivo, son imprescindibles, así como un estudio de las alternativas adaptables al nuevo clima, al suelo y al mercado.
Muchas variedades de frutas (como las variedades populares de manzanas y bayas) requieren entre 400 y 1,800 horas acumuladas por debajo de 45ºF cada invierno para producir cosechas abundantes el siguiente verano y otoño. A finales de este siglo, bajo escenarios de emisiones muy altas, las temperaturas de invierno en muchas importantes regiones productoras de frutas como el Noreste estarán de forma consistente demasiado caliente como para cumplir estos requisitos. Massachusetts y Nueva Jersey abastecen cerca de la mitad de los cultivos de arándano de la nación. A mediados de este siglo, bajo escenarios de emisiones muy altos, es poco probable que esas áreas puedan soportar la producción de arándanos debido a la ausencia del frío invernal que necesitan.
Los inviernos templados y cálidos, y las primaveras prematuras están comenzando a ocurrir con mayor frecuencia a medida que el clima se calienta, induciendo a un desarrollo y floreado prematuro de la planta, el resultado: una exposición de las plantas tiernas a las subsecuentes heladas de final de temporada. Por ejemplo, la gélida primavera de 2007 en la zona este de los Estados Unidos causó una devastación generalizada de los cultivos y de la vegetación natural debido a que las heladas ocurrieron durante el período de floración de muchos árboles y durante el inicio del desarrollo de los granos de las plantas de trigo. Otro ejemplo viene ocurriendo en las Montañas Rocosas adonde, además del proceso descrito arriba, la reducida capa de nieve deja sin protección a las jóvenes plantas del hielo de primavera, con algunas especies de plantas comenzando ya a sufrir como resultado.
Efectos del aumento de contaminación del aire en la producción de cultivos
El ozono a nivel del suelo (un componente del smog) es un contaminante del aire que se forma cuando el óxido de nitrógeno emitido por la quema de combustibles fósiles interactua en la atmósfera con otros compuestos como el vapor de la gasolina sin quemar en presencia de luz solar. A más altas temperaturas del aire, mayores concentraciones de ozono. Los niveles de ozono en la superficie de la tierra se han elevado en las áreas rurales de los Estados Unidos durante los últimos 50 años, y se prevé que continúe creciendo con el calentamiento, en especial bajo escenarios de mayor emisión. Las plantas son sensibles al ozono, y los rendimientos de los cultivos son reducidos a medida que los niveles de ozono aumentan. Algunos cultivos como la soja, el trigo, la avena, los frejoles verdes, los pimientos y algunos tipos de algodón, son particularmente sensibles al ozono.
Fenómenos extremos como los aguaceros torrenciales y las sequías es probable reduzcan el rendimiento de los cultivos debido a que el exceso o déficit de agua tiene un impacto negativo en el crecimiento de la planta
Uno de los más pronunciados efectos del cambio climático es el aumento de lluvias torrenciales. Las precipitaciones han llegado a ser menos frecuentes pero más intensas, y este patrón se prevé continuará a través de todo Estados Unidos. Las consecuencias de la lluvia excesiva son, la demora de la siembra de primavera y la pérdida de los cultivos durante la temporada de crecimiento, debido a los bajos niveles de oxígeno del suelo, las enfermedades de la raíz, y el aumento de la compactación del suelo. Durante la primavera del 2008, las lluvias torrenciales causaron la elevación del Río Mississippi en cerca de 7 pies por encima del nivel de inundación, arrasando cientos de miles de acres de tierras de cultivo, justo cuando los agricultores estaban preparándose para la cosecha de trigo y maíz de planta, soja y algodón. Los estimados preliminares de las pérdidas agrícolas bordean los $8 mil millones. Algunos agricultores se fueron a la quiebra y otros estarán recuperándose por años. La inundación causó una severa erosión en algunas zonas además de un aumento del escurrimiento y lixiviación de productos químicos agrícolas en las aguas superficiales y subterráneas.
Las condiciones húmedas ocasionadas en tiempo de cosecha reducen la calidad de muchos cultivos. Las tormentas con lluvias torrenciales con frecuencia van acompañadas de ráfagas de viento, que juntos pueden arrasar los cultivos causando daño significativo. Los cultivos de hortalizas y frutas, sensibles incluso al estrés menor de corto plazo, con mayor razón son vulnerables a los climas extremos. La mayor concentración de lluvia en los aguaceros torrenciales aumenta la probabilidad de déficit de agua en otras temporadas debido a la reducción de la frecuencia de las precipitaciones.
La frecuencia y severidad de las sequías se prevé aumentará en el futuro sobre gran parte de los Estados Unidos, particularmente bajo escenarios de emisiones muy altas. El aumento de la sequía viene ocurriendo justo cuando los requerimientos de agua de los cultivos también aumentan debido a la elevación de la temperatura. El déficit de agua es perjudicial para todo cultivo.
Las temperaturas extremas también plantean problemas. Incluso especies de cultivo bien adaptadas al calor como los tomates, pueden ver reducido su rendimiento y/o calidad cuando la temperatura máxima diurna exceda los 90ºF, aun en períodos cortos durante la fase crítica de reproducción. Para muchos cultivos de alto valor, apenas unas horas o días de moderado estrés de calor durante las etapas críticas de crecimiento pueden reducir las utilidades del productor por una afectación negativa en la apariencia visual o en el sabor, a pesar de que el rendimiento total pudo no haber sido reducido.
Las malezas, las enfermedades y las plagas de insectos se benefician con el calentamiento, y las malas hierbas también se benefician de las altas concentraciones de dióxido de carbono, aumentando el estrés sobre las plantas y requiriendo mayor atención al control de plagas y malezas
Las malas hierbas se benefician más que los cultivos comerciales de los altos niveles de temperatura y dióxido de carbono. Una preocupación producto de un calentamiento continuo es la expansión hacia el norte de la hierba invasiva. Los agricultores sureños actualmente pierden más sus cultivos por las malas hierbas que los del norte. Por ejemplo, los agricultores del sur pierden el 64% de sus cultivos de soja por la mala hierba, mientras que los del norte pierden el 22%. Algunas malezas extremadamente agresivas que afectaron el sur (como el Kudzu) han estado confinados históricamente a áreas adonde las temperaturas de invierno no caen por debajo de los umbrales establecidos. A medida que las temperaturas continúen elevándose, estas hierbas expandirán sus áreas de distribución hacia el norte, hacia zonas agrícolas importantes. El kudzu (Pueraria), actualmente ha invadido 2.5 millones de acres del sur este de Estados Unidos y es portador de la roya de la soja, la cual representa un importante y expansivo peligro para la producción de soja nacional.
El control de las hierbas cuesta actualmente a los Estados Unidos más de $11 mil millones al año con la mayor parte gastada en herbicidas, y tanto herbicidas como los costos es probable se incrementen a medida que los niveles de la temperatura y el dióxido de carbono se eleven. Al mismo tiempo, el más común de los herbicidas usado en los Estados Unidos, el glyphosate (RoundUp®), pierde su eficacia sobre las hierbas crecidas en los niveles de dióxido de carbono que están previstos a ocurrir en las décadas venideras. Así, serán necesarias mayores concentraciones del químico y a mayor frecuencia de fumigación, aumentando así los costos económicos y ambientales asociados con el uso del químico.
Muchas plagas de insectos y enfermedades de los cultivos prosperan debido al calentamiento, aumentando las pérdidas y el requerimiento del uso de pesticidas. La elevación de las temperaturas permite la expansión de las áreas de distribución tanto de insectos como de patógenos hacia el norte. Además, la rápida elevación de las temperaturas invernales permite la supervivencia al invierno de mayores cantidades de insectos en lugares donde antes el frío del invierno controlaba su población, algunos de los cuales son también portadores de enfermedades que dañan los cultivos. Las enfermedades en general es probable aumenten en tanto las primaveras prematuras y los inviernos cálidos permitan la proliferación y las tasas altas de supervivencia de agentes patógenos y parásitos. Las temporadas más largas de crecimiento de las plantas permitirán a algunos insectos tener mayores generaciones en una sola temporada, aumentando grandemente sus poblaciones, las cuales necesitarán comer más para alcanzar sus requerimientos proteicos en plantas poco nutritivas por la alta presencia de dióxido de carbono, causando una mayor destrucción de los cultivos. Debido a la creciente presencia de plagas, la fumigación es ya muy común en las zonas más cálidas que en las frías. Por ejemplo, los productores de maíz dulce de Florida fumigan sus campos de 15 a 32 veces al año para el combate de plagas como, el barrenador y el gusano del maíz, mientras que sus pares de Nueva York lo hacen en promedio de cero a cinco veces. Por otra parte, las temperaturas más altas se sabe, reducen la efectividad de cierta clase de pesticidas (piretroides y spinosad).
A medida que las temperaturas y las concentraciones de dióxido de carbono se eleven, los agricultores es probable, que tengan que responder a malezas, insectos y patógenos más agresivos e invasivos con el aumento del uso de herbicidas, insecticidas y fungicidas, incrementando costos así como los impactos sobre toda la sociedad por el agotamiento del suministro de agua, y por el aumento de cargas reactivas del nitrógeno y los pesticidas sobre el medio ambiente.
La calidad del forraje en pasturas y pastizales generalmente disminuye con las concentraciones en aumento del dióxido de carbono a causa de los efectos del contenido de nítrógeno y proteínas en la planta, reduciendo la capacidad del suelo para suministrar el adecuado alimento del ganado.
La producción de carne de ganado se desarrolla en cada estado de los Estados Unidos, con el número más elevado en regiones que tienen una abundancia de pastos nativos o sembrados para el pastoreo. En general, los pastizales del este son sembrados y administrados, mientras que los del oeste son pastos nativos no sembrados y reciben mucho menos lluvia. Hoy hay transformaciones en curso en muchos de los semi-áridos pastizales como resultado del aumento de concentraciones de dióxido de carbono atmosférico y el cambio climático asociado. Estas transformaciones incluyen cuales de las especies de gramíneas dominan, así como la calidad del forraje de las gramíneas dominantes. Los aumentos de dióxido de carbono en general está reduciendo la calidad del forraje por lo que se necesita una mayor superficie de terreno para proveer a los animales del mismo valor nutricional, dando como resultado un declive general de la productividad pecuaria. Para colmo, los arbustos leñosos y la invasiva 'cheatgrass' están dominando los pastizales, reduciendo aún más su valor forrajero. La combinación de estos factores da lugar a un declive total de la productividad del ganado.
Si bien el aumento de concentraciones de dióxido de carbono incrementa la cantidad de forraje, este tiene inpactos negativos sobre su calidad dado que las concentraciones de nitrógeno y de proteínas en la planta a menudo disminuyen en presencia de niveles elevados de dióxido de carbono. Esta disminución de proteínas reduce la calidad del forraje y contradice los efectos positivos de enriquecimiento del dióxido de carbono sobre los carbohidratos. La elevación de las concentraciones de dióxido de carbono tiene también el potencial de reducir la digestibilidad de los forrajes que ya son de pobre calidad. Las reducciones en la calidad del forraje pudieron haber pronunciado los efectos perjudiciales sobre el crecimiento, la reproducción y la supervivencia de los animales y podrían hacer insostenible la producción de ganado a menos que la dieta de los animales sea complementada con proteína adicional, lo cual agregaría mayores costos a la producción. En las praderas de pastos cortos, por ejemplo, un experimento de enriquecimiento de dióxido de carbono redujo las concentraciones de proteína del forraje de otoño por debajo de los niveles críticos de mantenimiento para el ganado en 3 de los 4 años y redujo la digestibilidad del forraje en 14 por ciento a medio verano y en 10 por ciento en otoño. Significativamente, el tipo de gramínea que prospera mejor bajo condiciones de exceso de dióxido de carbono siempre tenía las concentraciones proteicas más bajas.
A la escala de una región, la composición de especies de plantas de forraje está determinada mayormente por el clima y los suelos. El principal factor de control de distribución y abundancia de plantas es el agua: tanto por la cantidad usada por las plantas como por su disponibilidad en el tiempo y el espacio. La capacidad de anticiparse a los cambios de vegetación a escala local y en períodos más cortos es limitada debido a que a estas escalas la respuesta de la vegetación a los cambios a nivel global depende de la variedad de los procesos locales incluidos los tipos de perturbaciones como los incendios y el pastoreo, y la tasa a la cual las especies de plantas pueden moverse a través de los paisajes algunas veces fragmentados. Sin embargo, están comenzando a emerger algunos patrones generales de cambios de vegetación. Por ejemplo, experimentos indican que una mayor concentración de dóxido de carbono favorece a las hierbas malas y a las plantas invasivas por sobre las especies nativas porque tienen cualidades (como tasas de crecimiento rápido y ser prolíficas en la producción de semillas) que les permiten una respuesta de crecimiento mayor en presencia de dióxido de carbono. Es más, los efectos de las concentraciones elevadas de dióxido de carbono en la composición de las especies de plantas parecen ser mayores allá donde la tierra ha sido perturbada (por el fuego o el pastoreo) y la disponibilidad de nutrientes y de luz es alta.
Los aumentos de temperatura alargan las temporadas de crecimiento, por lo tanto es probable extender la producción de forraje hasta finales del otoño y principios de la primavera. Sin embargo, la productividad total permanece dependiente de las precipitaciones durante la temporada de crecimiento.
El aumento de calor, las enfermedades y los fenómenos meteroelógicos extremos es probable que reduzcan la productividad del ganado.
En términos de eficiencia de producción, los estudios demuestran que los efectos negativos de los veranos sumamente calientes pueden neutralizar los efectos positivos de los inviernos cálidos. Un análisis prevé que un calentamiento en el rango de 9 a 11ºF (como en los escenarios de emisiones altas) causaría un 10 por ciento de disminución en el rendimiento de ganado tanto en vacas y terneras como en el procesamiento de lácteos en los Apalaches, en regiones del sureste (incluyendo el Delta del Mississippi), y en las planicies del sur, mientras un calentamiento de 2.7ºF podría causar menos de 1 por ciento de disminución.
La temperatura y la humedad interactuan causando estrés en los animales del mismo modo que en los humanos; a mayor calor y humedad, mayor es el estrés y el malestar, y mayor es la reducción en la capacidad de los animales de producir leche, ganar peso y reproducirse. Los aumentos de temperatura del aire previstos afectarán negativamente el proceso de animales confinados (lácteos, carnes de res y cerdo) situados en el centro de los Estados Unidos, aumentando los costos de producción como resultado de las reducciones en el rendimiento asociados con muy bajos niveles de consumo de alimentos y mayores requerimientos de energía para mantener la salud del ganado. Estos costos no tienen en cuenta el aumento de mortandad del ganado asociado con los fenómenos meteorológico extremos como las oleadas de calor. La recuperación nocturna es un elemento esencial de supervivencia cuando el ganado está estresado a causa del calor extremo. Una característica de las recientes olas de calor es la ausencia de tranquilidad durante la noche. En las recientes oleadas de calor ocurrieron grandes cantidades de muertes, con Estados reportando individualmente pérdidas de 5,000 cabezas de ganado en una sola ola de calor de un verano.
El calentamiento afecta también a los parásitos y patógenos de las enfermedades. La llegada temprana de la primavera y los inviernos extremadamente calidos permiten mayores proliferaciones y supervivencia de parásitos y patógenos de las enfermedades. Es más, los cambios en la distribución de las lluvias es probable conduzcan a cambios en las enfermedades sensibles a la humedad. El estrés del calor reduce la capacidad de hacer frente a otros tipos de presiones como las enfermedades y los parásitos. Además, los cambios en la distribución de las precipitaciones puede conducir a cambios en las enfermedades sensibles a la humedad relativa.
Fuente (Texto e imágenes): Global Climate Change Impacts in the United States
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