Importancia de la temperatura en la agricultura de precisión

La temperatura es uno de los elementos del clima más importantes en la adaptación y desarrollo de los cultivos agrícolas. Tradicionalmente este elemento climático se ha utilizado empleando valores promedio anuales o mensuales de temperatura media, máxima, o mínima. Sin embargo, para fines agrícolas estos valores no son suficientes, debido a que no están directamente relacionados, no solamente con el desarrollo vegetativo de los cultivos, sino también con el desarrollo biológico de los insectos-plaga. Por lo tanto, el uso de la temperatura tiene que ser expresado, además de la forma tradicional, en forma de índices agroclimáticos, los cuales son indicadores más precisos para la adaptación y desarrollo de cultivos  y control de insectos-plaga, y desde luego para la toma de decisiones sobre diversas prácticas agrícolas. Por lo anterior, los índices agroclimáticos derivados de la temperatura deberían ser parte de la llamada agricultura de precisión o agricultura digital. En este artículo se describe el concepto de los grados día desarrollo (GDD), su forma de cálculo y su aplicación práctica en el manejo de las variedades de cultivo y en el control más eficiente de insectos plaga.

 El concepto de grados días desarrollo (GDD)

 La temperatura afecta el desarrollo de los cultivos a través de su influencia sobre la velocidad de los procesos metabólicos. Temperaturas bajas retardan el desarrollo, mientras que altas temperaturas (hasta un límite) lo aceleran y acortan el ciclo vegetativo de las plantas. La influencia de la temperatura sobre el desarrollo de las plantas se conoce desde el siglo XVIII y se ha usado el concepto de sumas de temperatura, más conocido como unidades calor (UC) o grados día desarrollo (GDD). Este concepto postula que el crecimiento y desarrollo de un cultivo depende de la cantidad de calor que recibe. Esto quiere decir que un cultivo alcanzará una etapa de desarrollo (llamada también etapa fenológica, como la floración, la madurez, etc.), cuando haya recibido una cierta cantidad de calor, independientemente del tiempo requerido para ello.

El uso de los GDD incrementa la precisión para estimar la duración de las etapas de desarrollo de los cultivos, comparado con el número de días. Esto se consigue, sin embargo, si el cálculo de los GDD se hace considerando los valores cercanos a las temperaturas umbrales: temperatura mínima, llamada también temperatura base y temperatura máxima, conocidas también como temperaturas cardinales, las cuales controlan el desarrollo vegetativo de los cultivos y la duración del ciclo biológico de los insectos plaga.  La tasa de desarrollo tiene un valor de 0 en temperaturas iguales a la Tbase o por debajo y tiene un valor máximo al nivel de la temperatura óptima del cultivo.  Por encima de la temperatura óptima disminuye hasta llegar al umbral de temperatura máxima donde el desarrollo prácticamente se detiene debido a la temperatura muy alta.

Los umbrales térmicos o temperaturas cardinales para calcular los GDD varían dependiendo del cultivo y con frecuencia también de la variedad, dependiendo de su origen genético. Por ejemplo, los umbrales térmicos para maíz son generalmente 10°C para la Tbase y 30°C para la temperatura máxima. Sin embargo, para variedades de maíz adaptados a los Valles Altos de México, estos valores cambian a 7°C y 27°C, respectivamente.

¿Como se calculan los grados día desarrollo (GDD)?

Para el cálculo de GDD se han propuesto varios métodos, entre ellos el método residual que ha dado buenos resultados en la práctica. La información climática que se necesita para calcular los GDD con este método son los valores diarios de temperatura máxima y de temperatura mínima.  Como se muestra a continuación:

GDD = suma diaria  (T max + Tmin/2) - Tbase

Así por ejemplo, para el cultivo de maíz con temperaturas umbrales de 10 y 30°C, los GDD para un determinado día, por ejemplo donde la T máx. fue de 28°C y la  T mín de 14°C, los GDD acumulados para ese día son: GDD = (28+14/2) – 10 = 11.

Estos cálculos pueden realizarse de manera automática con los datos diarios de Tmax y Tmin  de estaciones climatológicas y así calcular los GDD diarios. De esta manera se puede conocer cuanto calor acumulado (GDD) requiere una variedad de cultivo específica para llegar a la floración, a la época de corte de una hortaliza o de un frutal, o bien a la madurez del grano en el caso de cereales. Los GDD requeridos por cada especie y variedad se les conoce también como constantes térmicas. Esto quiere decir que una variedad de cultivo alcanzará la etapa de floración o de madurez cuando se acumulen los GDD que requiere, en un clima cálido tomará menos días, que, en un clima templado, en el cual se llevará más tiempo.  De allí resulta la recomendación que hacemos con frecuencia los especialistas en agroclimatología a los agricultores, que para saber cuándo un cultivo llegará a la floración o a la madurez, “hay que mirar el termómetro y no el calendario”.

Aplicación práctica de los GDD en la producción agrícola

Los GDD tiene muchas aplicaciones en la agricultura, entre otras, se listan las siguientes:

a)     Regionalización de variedades de cultivo de acuerdo con los GDD disponibles en una región agrícola vs. los GDD que requiere cada variedad de cultivo. 

b) Estimación del ciclo biológico de insectos plaga y aplicación de métodos de control biológico o químico con menor impacto ambiental y menor costo al agricultor.

c)     Estimación de fechas de etapas de desarrollo de los cultivos, como la floración, la madurez y otras. La estimación se realiza mediante el pronóstico de la temperatura media convertida a GDD.  

d)     Las fechas de actividades agrícolas tales como aplicación de fertilizantes al maíz en la etapa de la quinta hoja, aplicación de riegos, épocas de corte y otras, es posible estimarlas con más precisión con el uso de GDD, en vez del calendario.

e)     Programación de fechas de siembra de progenitores de maíz y sorgo en programas de producción de semillas.

f)     Clasificación de variedades de cultivo con los GDD como una unidad estándar, en vez del número de días, para evitar las diferencias que se presentan en las variedades de cultivo de  una región agrícola a otra.

Mayor información sobre este tema y otros relacionados con la aplicación de información climática a la agricultura se pueden encontrar en el sitio web: www.climaproagro.com