Cambio climático por calor inducido en un sistema milpa de maíz, frijol y calabaza sobre morfología, crecimiento y desarrollo, rendimiento y fotosíntesis

Abstract

La milpa es un sistema tradicional de agricultura utilizado principalmente en regiones como México y Centroamérica, en este sistema de cultivo se combina maíz, frijol y calabaza y a veces otros cultivos en un mismo campo. La milpa es un ejemplo de agricultura de subsistencia, que ayuda a aumentar la diversidad de alimentos y a aprovechar los recursos naturales de manera más eficiente. Al ser un sistema agrícola tradicionalmente adaptado a las condiciones climáticas locales, el aumento de temperatura debido al cambio climático puede alterar las pautas de temperatura y precipitación, lo que afectaría a los cultivos en la milpa. El objetivo general de esta investigación fue determinar los parámetros morfológicos, de rendimiento y fotosintéticos de genotipos criollos (nativos) de maíz, frijol y calabaza intercalados procedentes de tres regiones agroclimáticas de San Luis Potosí (SLP), México, bajo los efectos relacionados con el aumento de temperatura debido al cambio climático. Para ello se evaluaron genotipos de maíz (Zea mays L.) y sus cultivos intercalados, frijol (Phaseolus spp. y Vigna unguiculata (L) Walp) y calabaza (Cucurbita spp.) procedentes de tres regiones agroecológicas del estado de SLP, denominadas en esta investigación como Altiplano (cálido-seco), Media (templado) y Huasteca (cálido y húmedo). Se utilizaron dos tratamientos diferentes, uno con cámaras de techo abierto (OTC) a la altura del maíz para simular calor pasivo inducido y testigo lo que dio un total de12 unidades experimentales (6 OTC y 6 testigos) utilizando un diseño al azar, con arreglo factorial de 2×3×3 y dos repeticiones. También se registraron y compararon variables abióticas de temperatura y humedad relativa mínima, máxima y media diaria y grados día acumulados entre los dos tratamientos y se confirmó que la OTC incrementó temperatura a niveles comparables a los escenarios de calentamiento por cambio climático. Se evaluaron variables morfológicas y fenológicas. Se estimo el rendimiento de la semilla de maíz y frijol, el rendimiento del fruto de la calabaza y los componentes de rendimiento del maíz. Y se evaluó la fluorescencia de la clorofila a y el intercambio de gases, a los 45 y 75 días después de la siembra, correspondientes a la etapa vegetativa y a la etapa reproductiva. Los resultados revelaron que el aumento de temperatura (CI) tuvo un impacto significativo (p<0.05) en la fenología de las plantas. En maíz y calabaza, la floración masculina se adelantó más de una semana debido al CI, mientras que, la floración en general del frijol se retrasó aproximadamente una semana. Además, la floración femenina de calabaza se retrasó de tres días. Los tratamientos más afectados en maíz fueron CI Altiplano, CI Media y CI Huasteca. El CI promovió un aumento de altura en los genotipos de frijol procedentes de Altiplano y en los de calabaza de la zona Media. El área foliar en maíz fue aproximadamente un 50% mayor en las plantas sometidas al CI en comparación con las de testigo, mientras que, en el frijol, el grosor del tallo disminuyó en 1 mm debido al efecto del CI. El rendimiento de semilla de maíz y de frijol y del fruto de la calabaza fue aproximadamente tres veces menor en los tratamientos de CI Altiplano, CI Media y CI Huasteca en comparación con los testigos, también los componentes de rendimiento en el caso del maíz se vieron afectados debido al CI. El calentamiento alteró negativamente la fluorescencia de la clorofila a y de intercambio de gases en diferentes grados para cada cultivo, en CI Altiplano, la tasa de transporte de electrones (ETR) disminuyó en un 35%, mientras que, en la calabaza CI Media, disminuyó 37%. Además, el rendimiento cuántico de fotosistema II (ΦPSII) se redujo en el maíz y en la calabaza debido al calentamiento, la eficiencia fotoquímica máxima (Fv/Fm) y la extinción no fotoquímica (qN) fueron menores en el frijol de CI Media. En términos de intercambio de gases, se redujo la tasa de asimilación neta de CO2 (A) en el maíz debido al calentamiento. También se redujo la conductancia estomática (Gs), la transpiración (E) y la eficiencia intrínseca de uso de agua (EUAi) en comparación con testigo en ambos momentos de medición. Se concluye que a pesar de que el CI favoreció el crecimiento de las plantas, el rendimiento se vio altamente afectado, lo que sugiere que un mayor crecimiento vertical no se traduce a mayor rendimiento. Además, el CI provocó alteraciones de los días a floración afectando la sincronización y causo estrés fisiológico a diferentes niveles. El aumento de temperatura asociado con el cambio climático altera fisiológica y morfológicamente los cultivos de la milpa y reduce su rendimiento.