José A. Egea1*, Manuel Caro2, Jesus García-Brunton2, Jesus Gambín 3, José Egea 1 e David Ruiz 1*
- 1Grupo de Melhoramento de Frutas, Departamento de Melhoramento de Plantas, CEBAS-CSIC, Múrcia, Espanha
- 2Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento Agroalimentar de Múrcia, Múrcia, Espanha
- 3ENAE Business School, Universidade de Múrcia, Múrcia, Espanha
A produção de frutos de caroço tem uma enorme importância económica em Espanha. Os locais de cultivo destas espécies frutíferas (isto é, pêssego, damasco, ameixa e cereja doce) cobrem áreas geográficas amplas e climaticamente diversas dentro do país. As alterações climáticas já estão a produzir um aumento das temperaturas médias com especial intensidade em certas zonas como as do Mediterrâneo. Estas alterações levam a uma diminuição do frio acumulado, o que pode ter um impacto profundo na fenologia da Prunus espécies como frutas de caroço devido, por exemplo, a dificuldades em cobrir os requisitos de resfriamento para quebrar a endodormência, à ocorrência de eventos de geada tardia ou a altas temperaturas anormais precoces. Todos estes factores podem afectar gravemente a produção e a qualidade dos frutos e, portanto, provocar consequências muito negativas do ponto de vista socioeconómico nas regiões incumbentes. Assim, a caracterização das atuais áreas de cultivo em termos de variáveis agroclimáticas (por exemplo, acumulação de frio e calor e probabilidades de geadas e eventos de calor anormais precoces), com base em dados de 270 estações meteorológicas dos últimos 20 anos, é realizada neste trabalho para produzir uma imagem informativa da situação actual. Além disso, também são analisadas projeções climáticas futuras de diferentes modelos climáticos globais (dados obtidos da Agência Estatal Meteorológica da Espanha – AEMET) até 2065 para dois cenários de Rota de Concentração Representativa (isto é, RCP4.5 e RCP8.5). Utilizando a situação actual como base e considerando os cenários futuros, podem ser inferidas informações sobre a adequação adaptativa actual e futura das diferentes espécies/cultivares às diferentes áreas de cultivo. Esta informação poderia ser a base de uma ferramenta de apoio à decisão para ajudar as diferentes partes interessadas a tomar decisões óptimas relativamente ao cultivo actual e futuro de frutos de caroço ou de outras espécies temperadas em Espanha.
Introdução
A Espanha é um dos principais produtores mundiais de frutas de caroço (ou seja, pêssego, damasco, ameixa e cereja doce), com uma produção média anual de cerca de 2 milhões de toneladas. O cultivo destas frutas tem um papel económico muito importante no país, abrangendo cerca de 140,260 ha (FAOSTAT, 2019). As principais zonas de cultivo destas cultivares em Espanha situam-se em zonas com diferentes características agroclimáticas: desde zonas quentes como o vale do Guadalquivir e grande parte da zona mediterrânica até zonas frias como o norte da Extremadura, o vale do Ebro e algumas localidades do interior da zona mediterrânica (ver Figura 1). Uma vez que estas culturas requerem frio suficiente no inverno para quebrar a endodormência e evitar problemas de produção (Atkinson et al., 2013)Campoy et al., 2011b; Luedeling et al., 2011; Luedeling, 2012; Juliano et al., 2007; Guo et al., 2015; 2019; Chmielewski et al., 2018), e (iv) selecionar as melhores práticas e tecnologias agrícolas para mitigar o efeito das mudanças climáticas (Campoy et al., 2010; Mahmood et al., 2018).
Requisitos de frio e calor (Fadón et al., 2020b) ou nível de danos causados pela geada (Miranda e outros, 2005) das atuais espécies/cultivares cultivadas podem ser combinadas com as métricas agroclimáticas nas diferentes áreas para construir ferramentas de decisão que ajudem os produtores e outras partes interessadas a conceber políticas económicas e de produção ideais a médio e longo prazo. As ferramentas de modelagem disponíveis para processar grandes séries climáticas e fenológicas já servem de base para construir as ferramentas de decisão acima mencionadas (Luedeling, 2019; Luedeling et al., 2021; Miranda e outros, 2021). As projecções climáticas na bacia do Mediterrâneo revelam que os efeitos do aquecimento global podem ser especialmente graves nesta área (Giorgi e Lionello, 2008; MedECC, 2020; IPCC, 2021), portanto, medidas de antecipação são fundamentais para evitar problemas futuros de produção, que poderiam afetar seriamente a economia de determinadas regiões como as apresentadas neste estudo (Olesen e Bindi, 2002; Benmoussa et al., 2018).
Diferentes pesquisas determinaram a influência negativa do aquecimento global na produção de frutas e nozes de clima temperado em diferentes regiões do planeta. As principais causas estão relacionadas com a diminuição do frio invernal, embora o aumento dos riscos de geadas devido ao esperado avanço na floração e floração também seja levado em consideração em alguns estudos. Por exemplo, Fernández et al. previu uma diminuição no frio invernal necessário para a produção de frutas decíduas no Chile, com impactos negativos esperados nas áreas do norte do país. Ao mesmo tempo, eles projetaram reduções significativas nas probabilidades de geada durante o período mais plausível de brotação para árvores frutíferas decíduas para todos os locais considerados (Fernandez et al., 2020); Lorite et al. analisaram fenómenos como falta de frio no inverno, risco de geadas e condições quentes durante a floração na Península Ibérica para algumas cultivares de amêndoa, combinando projeções climáticas e informações fenológicas. Descobriram que, em geral (e dependendo da cultivar considerada), (i) a falta de frio invernal será mais pronunciada na costa mediterrânica e no Vale do Guadalquivir, (ii) as condições quentes durante a floração serão mais intensas na região Central Planalto e Vale do Ebro, e (iii) o risco de geada será reduzido em áreas específicas do Planalto Norte e das Áreas Montanhosas do Norte (Lorite et al., 2020). Benmoussa et al. projetaram importantes reduções futuras do frio invernal na Tunísia, que podem afetar significativamente a produção de algumas frutas e nozes. Por exemplo, para o cenário mais pessimista, apenas cultivares de amêndoa de baixa refrigeração poderiam ser viáveis. Noutros cenários, algumas cultivares de pistácios e pêssegos poderiam ser viáveis mesmo a longo prazo para a parte Noroeste do país (Benmoussa et al., 2020); Fraga e Santos consideraram tanto a futura acumulação de frio e calor como os seus impactos na produção de diferentes frutas em Portugal. Eles projetaram fortes declínios no frio invernal que afetarão mais severamente as regiões mais internas do país. As áreas de cultivo de maçã do norte estarão particularmente expostas à redução do frio. Os autores também projetaram aumentos na acumulação de calor, com maior impacto nas zonas sul e costeira do país. Eles destacaram que este fato pode aumentar o risco de danos causados pela geada devido ao avanço dos estágios fenológicos (Rodríguez et al., 2019, 2021; Fraga e Santos, 2021) comparou a situação atual das áreas de produção de algumas frutas de clima temperado em Espanha com os cenários futuros de alterações climáticas relativamente à acumulação de frio. Eles previram perdas importantes de frio em algumas áreas (por exemplo, sudeste ou área de Gualdalquivir), mesmo num futuro próximo. Para um futuro distante (>2070), estes autores afirmaram que, considerando as actuais áreas de cultivo, as cultivares de ameixa, amêndoa e maçã podem ser seriamente afectadas pela falta de frio.Rodríguez et al., 2019, 2021).
Neste estudo, avaliamos as principais variáveis agroclimáticas relacionadas com a adaptação dos frutos de caroço em diferentes regiões de Espanha, incluindo aquelas onde ocorre a produção mais importante de frutos de caroço, utilizando dados de 270 estações meteorológicas durante o período 2000-2020. Isto é acompanhado por projeções de temperaturas futuras para estimar a evolução da acumulação de frio e calor e as probabilidades futuras de geadas e eventos de calor anormais precoces em comparação com a situação atual. Esta informação pode ser muito útil para tomar decisões óptimas relacionadas com a criação de novos pomares, a relocalização dos actuais ou a selecção das cultivares óptimas para obter lucro a longo prazo.
A principal contribuição deste estudo é que analisamos ao mesmo tempo diferentes variáveis agroclimáticas relacionadas à adaptação dos frutos de caroço. Não apenas o acúmulo de frio para cumprir os CRs, conforme realizado no estudo de Rodríguez et al. (2019, 2021) mas também acumulação de calor para uma floração adequada, riscos de geada e uma variável raramente quantificada na literatura: a probabilidade de eventos de calor anormais no inverno que podem aumentar a libertação de endodormência com um impacto negativo na produção, qualidade e rendimento dos frutos, como tem sido observado em áreas quentes nos últimos anos. Usamos dados de uma rede muito densa de estações meteorológicas que fornecem métricas precisas para a situação atual. Concentrámo-nos nas actuais áreas de produção, uma vez que as decisões relativas à adaptação ao aquecimento serão provavelmente tomadas nessas áreas, onde as tecnologias e conhecimentos adequados estão bem estabelecidos. Nessas áreas, as deslocalizações de culturas produziriam consequências socioeconómicas indesejáveis e despovoamento. Além disso, para caracterizar a situação atual, utilizamos temperaturas horárias reais em vez de estimadas, o que confere mais precisão aos resultados em comparação com outros estudos onde as temperaturas horárias são interpoladas das diárias. A resolução utilizada (~5 km) é melhor do que em outros estudos semelhantes na Espanha (Rodríguez et al., 2019, 2021; Lorite et al., 2020) e ajuda a tomar decisões mesmo a nível local.
Materiais e Métodos
Dados Climáticos e Variáveis Agroclimáticas
Dados climáticos de 340 estações meteorológicas localizadas nas principais zonas produtoras de frutos de caroço em Espanha (ver Figura 1) foram usados para avaliar as métricas agroclimáticas. Os dados compreenderam as principais variáveis climáticas, incluindo temperatura média, máxima e mínima (°C), umidade relativa (%), precipitação (mm), evapotranspiração (ETo, mm) e radiação solar (W/m).2). Foram encontrados registros incompletos e problemas em algumas das estações consideradas. Depois de aplicar o regulamento espanhol (UNE 500540, 2004), foi selecionado um número final de 270 estações. Os dados horários de temperatura estavam completos, exceto as horas vazias correspondentes a eventos de manutenção que não foram preenchidas por consistirem em uma porcentagem insignificante do total. As temperaturas médias horárias no período 2000-2020 foram utilizadas para calcular as principais variáveis agroclimáticas, incluindo acumulações de frio e calor, bem como probabilidades de geadas potencialmente prejudiciais e eventos de calor anormais no inverno. O número de anos completos por estação varia por estação: de 5 a 21 anos (mediana = 20) dependendo da estação.
O acúmulo de frio para cada estação foi calculado de 1º de novembro até 28 de fevereiro do ano seguinte. Utah (Richardson et al., 1974) e Dinâmico (Fishman et al., 1987) modelos foram usados para realizar esse cálculo. O acúmulo de calor para cada estação foi calculado de 1º de janeiro a 8 de abril (cerca de 14 semanas) usando o Richardson (Richardson et al., 1974) e Anderson (Anderson et al., 1986), que fornecem os resultados em graus-hora crescentes (GDHs). As probabilidades de geadas e eventos de calor anormais foram calculadas por semana da seguinte forma: para cada semana, ocorre um evento de geada se a temperatura cair abaixo de -1°C durante pelo menos três horas consecutivas. Então, a probabilidade de ocorrência de eventos de geada em uma determinada semana é definida como o número de vezes que aquela semana teve pelo menos um evento de geada durante o período de estudo dividido pelo número de anos considerados. Da mesma forma, um evento de calor anormal ocorre se a temperatura subir acima de 25°C durante pelo menos três horas consecutivas. Então, a probabilidade de ocorrência de eventos de calor anormais é calculada conforme explicado para eventos de geada. A semana 1 começou em 1º de janeiro. Para eventos de geada, as semanas de 2 a 10 foram consideradas semanas potencialmente perigosas representativas. As primeiras semanas do intervalo (ou seja, da semana 2 à semana 5-6) seriam as mais perigosas nas zonas quentes, enquanto as restantes (ou seja, das semanas 5-6 à semana 10) seriam as mais críticas nas zonas frias. Para eventos de calor anormais, o período considerado variou entre a semana 49 do ano anterior (início de dezembro) e a semana 8 (final de fevereiro), quando esses eventos poderiam impulsionar a liberação antecipada de dormência associada a problemas posteriores de produção.
Cenários Futuros
Em relação aos cenários futuros, foram utilizadas projeções de temperatura calculadas pela Agência Meteorológica do Estado Espanhol (AEMET). A AEMET tem produzido nos últimos anos um conjunto de projeções reduzidas de referência sobre as alterações climáticas em Espanha, quer aplicando técnicas estatísticas de redução aos resultados dos modelos climáticos globais (GCMs) quer fazendo uso da informação gerada por técnicas de redução dinâmica através de projetos europeus ou iniciativas internacionais. como PRUDENCE, ENSEMBLES e EURO-CORDEX (Amblar-Francés et al., 2018). Neste estudo, utilizamos as temperaturas diárias projetadas (ou seja, máximas e mínimas) utilizando downscaling estatístico baseado em redes neurais artificiais. Isto foi avaliado como um método adequado para produzir projeções climáticas nos cenários atuais e futuros em Espanha, ao mesmo tempo que reduz os preconceitos do modelo GCM (Hernanz et al., 2022a,b) em uma grade com resolução de 5 km. Foram considerados dois horizontes temporais, nomeadamente, 2025–2045 (caracterizado por 2035) e 2045–2065 (caracterizado por 2055) para fornecer resultados a curto e médio prazo. Duas vias de concentração representativas, ou seja, RCP4.5 e RCP8.5, foram consideradas (van Vuuren et al., 2011). É digno de nota que onze GCMs foram utilizados neste estudo (tabela 1). Os resultados foram apresentados usando um conjunto metodologia (Semenov e Stratonovitch, 2010; Wallach et al., 2018), onde os valores médios das métricas projetadas (por exemplo, acúmulo ou probabilidades de frio e calor) calculados por todos os modelos foram utilizados nas etapas subsequentes. As temperaturas horárias para cálculo dos índices agroclimáticos foram simuladas a partir das diárias utilizando o pacote chillR (Luedeling, 2019).
tabela 1
TABELA 1. Lista de modelos climáticos globais utilizados neste estudo.
Para comparar as variáveis agroclimáticas nos cenários presente e futuro, as localizações reais das estações meteorológicas foram comparadas com os seus pontos mais próximos da grade. As distâncias máxima, mínima e média das estações meteorológicas até seus pontos mais próximos na grade foram de 3.87, 0.26 e 2.14 km, respectivamente. Em todos os casos (cenários atuais e futuros), foi calculada uma área interpolada em torno das estações meteorológicas consideradas (ou seja, a não mais de 50 km da estação meteorológica mais próxima) utilizando o método de ponderação de distância inversa.
Resultados
Acumulação de frio
Conforme apontado acima, foram utilizados dois modelos para calcular o acúmulo de frio, a saber, o modelo Utah (em unidades de frio) e o modelo Dinâmico (em porções). Utilizando os valores médios do frio total acumulado em todo o período para todas as estações, foi encontrada uma correlação muito alta entre ambos os índices (R2 = 0.95, Figura suplementar 1). Portanto, os resultados são apresentados utilizando apenas um deles (porções). Figura 2 mostra os padrões espaciais das porções médias de frio nos diferentes períodos considerados. Na situação atual, podemos constatar que existem várias zonas geográficas com elevada acumulação de frio (≥75 porções), como o Vale do Ebro, o norte da Extremadura e algumas zonas do interior do Mediterrâneo. Apenas no Mediterrâneo e no Vale do Guadalquivir se encontram zonas quentes com acumulação de frio abaixo de 60 porções (mesmo abaixo de 50 em algumas áreas isoladas). Os cenários futuros mostram uma clara diminuição do frio acumulado nas zonas quentes, no norte da Extremadura e em algumas zonas do interior do Mediterrâneo. A diminuição do frio acumulado no Vale do Ebro será produzida na parte oriental daquela área, enquanto o interior acumulará um frio invernal significativo, mesmo no cenário mais pessimista (por exemplo, 2055_RCP8.5). Os efeitos do aquecimento global sobre o declínio do frio invernal são mais intensos no cenário 2055_RCP8.5, como esperado. Tabelas Suplementares 1-4 mostram o acúmulo médio de frio no período considerado (de 1º de novembro ao final de fevereiro) em parcelas para todos os locais e modelos em todos os cenários futuros considerados. É apresentado o valor médio dos resultados dos onze modelos, bem como o frio acumulado registado para o período 2000-2020 para efeitos de comparação.
Figura 2
FIGURA 2. Acumulação de frio nas principais áreas de produção de pedra em Espanha para a situação atual (aproximadamente 2000–2020), dois horizontes temporais (2025–2045 e 2045–2065) e dois cenários futuros (RCP4.5 e RCP8.5).
Para verificar se o declínio esperado do acúmulo de frio terá influência semelhante sobre as localidades dependendo de seu atual acúmulo de frio, foi realizada uma classificação das 270 estações meteorológicas, dividindo-as em termos de porções médias acumuladas no cenário atual: baixa acumulação (< 60 porções, 34 estações), acúmulo médio (entre 60 e 80 porções, 121 estações) e acúmulo alto (acima de 80 porções, 115 estações). Figura 3 mostra os boxplots das parcelas acumuladas em cada cenário para os três tipos de localidades. O declínio observado na acumulação de frio é o esperado de acordo com cada cenário. Em termos de diferenças nos valores medianos entre os cenários atual e futuro, parece que os três tipos de locais apresentam o mesmo comportamento (o que significa que as perdas percentuais são maiores em áreas de baixa acumulação). No entanto, a distribuição dos dados é muito diferente. As áreas de baixa e alta acumulação de frio apresentam menor dispersão (com alguns valores discrepantes na extremidade inferior da distribuição) do que as áreas médias, que apresentam uma dispersão mais elevada, mas sem valores discrepantes. A análise destes valores discrepantes para áreas de elevada acumulação de frio revela que os valores discrepantes para todos os quatro cenários futuros correspondem a uma localização no interior do Mediterrâneo (Játiva). Para áreas de baixa acumulação de frio, o valor atípico em todos os casos (incluindo o cenário atual) corresponde a uma localização costeira do Mediterrâneo (Almería). Os valores discrepantes para o extremo superior da distribuição em áreas de baixa acumulação de frio correspondem a locais do interior do Mediterrâneo (ou seja, Montesa, Callosa de Sarriá e Múrcia), embora possam ser artefactos, uma vez que as projecções prevêem mais acumulação de frio no futuro do que no actual cenário. Podem ser causados pelas possíveis diferenças climáticas entre a localização real das estações meteorológicas e o seu ponto mais próximo na grelha para projeções futuras.
Figura 3
FIGURA 3. Boxplots de frio acumulado em todos os cenários para estações de acúmulo de frio baixo (<60 porções), médio (entre 60 e 80 porções) e alto (>80 porções), referente ao cenário atual.
Acumulação de Calor
A acumulação de calor foi calculada usando dois modelos (ou seja, modelos de Richardson e Anderson) de forma semelhante à acumulação de frio. Também foi encontrada uma alta correlação entre os resultados de ambos os modelos (R2 = 0.998, Figura suplementar 2). Portanto, os resultados são apresentados utilizando apenas os resultados do modelo de Anderson. Figura 4 mostra os padrões espaciais do GDH médio nos diferentes períodos considerados. Todos os cenários relativos ao GDH parecem correlacionar-se inversamente com os seus correspondentes cenários de acumulação de frio (Figura 2). Locais onde o acúmulo de frio é baixo apresentam alto acúmulo de calor e vice-versa. À medida que a acumulação de frio diminui em cenários futuros, a acumulação de calor aumenta proporcionalmente em cada área. Por exemplo, o coeficiente de correlação de Pearson entre o acúmulo de frio perdido e o acúmulo de calor ganho para os cenários atual e 2055_RCP8.5 é 0.68 (p-valor <1e-15).
Figura 4
FIGURA 4. Acumulação de calor nas principais áreas de produção de pedra em Espanha para a situação atual (aproximadamente 2000-2020), dois horizontes temporais (2025-2045 e 2045-2065) e dois cenários futuros (RCP4.5 e RCP8.5)
Tal como no caso de acumulação de frio, os efeitos do aumento do GDH são mais intensos no cenário 2055_RCP8.5 como esperado. Tabelas Suplementares 5-8 mostram o acúmulo médio de calor no período considerado (1º de janeiro a 8 de abril) no GDH para todos os locais e modelos em todos os cenários considerados. É apresentado o valor médio dos resultados dos onze modelos, bem como o calor acumulado registado para o período 2000-2020 para efeitos de comparação.
Probabilidades de eventos de geada e calor anormal
A probabilidade de eventos de geada conforme definido acima é mostrada em Figura 5 comparando as semanas 2 a 10 para os cenários atual e 2035_RCP4.5 e 2055_RCP8.5 (apenas probabilidades ≥ 10%). Na situação actual, foram registadas probabilidades significativas de eventos de geada, especialmente em áreas do Vale do Ebro, mas também no norte da Extremadura e no interior do Mediterrâneo. As probabilidades de geada diminuem das semanas 2 para 10 conforme esperado, mas alguns locais específicos no Vale do Ebro ainda apresentam uma probabilidade significativa de geada na semana 10. Os cenários futuros analisados em Figura 5 são os mais optimistas (ou seja, 2035_RCP4.5) e pessimistas (ou seja, 2055_RCP8.5), respectivamente, em termos de aumento de temperatura. A probabilidade de ocorrência de geadas desaparece na Extremadura e diminui em todas as áreas, enquanto apenas áreas reduzidas do Vale do Ebro e algumas áreas isoladas no interior do Mediterrâneo apresentam probabilidades superiores a 10% mesmo na semana 10. Tal como na situação actual, as probabilidades de geada diminuem de semanas 2 a 10. Notavelmente, os cenários 2035_RCP4.5 e 2055_RCP8.5 apresentam imagens semelhantes em termos de probabilidades de eventos de geada, revelando que o Vale do Ebro e alguns locais do interior do Mediterrâneo sofrerão eventos de geada em todos os cenários considerados.
Figura 5
FIGURA 5. Probabilidade de eventos de geada nas principais áreas de produção de pedra em Espanha durante as semanas 2 a 10 para os cenários atuais 2035_RCP4.5 e 2055_RCP8.5.
Discussão e conclusão
Este estudo procurou caracterizar as principais áreas produtoras de frutos de caroço em Espanha utilizando dados agroclimáticos históricos (particularmente temperaturas) de 270 estações meteorológicas espalhadas por essas áreas e comparar os resultados com projeções futuras em dois horizontes temporais e cenários RCP. As áreas de estudo foram selecionadas com base no fato de que as decisões atuais e futuras a serem tomadas em relação ao cultivo de frutas de caroço (ou seja, pêssego, damasco, ameixa e cereja doce) serão tomadas principalmente dentro das atuais áreas produtoras, onde o conhecimento e a tecnologia para o cultivo dessas culturas está fortemente instalada. Assim, este estudo não se concentra em outros locais potenciais futuros para o cultivo de frutas com caroço.
As principais variáveis calculadas, ou seja, a acumulação de frio e calor, revelam que as áreas consideradas são bastante diversas do ponto de vista agroclimático e que as alterações climáticas terão um impacto importante, especialmente nas áreas mais quentes, mesmo a médio prazo. Os modelos usados para calcular qualquer um deles (isto é, Utah e Dinâmico para frio e Richardson e Anderson para acumulação de calor) mostram correlações muito altas, conforme encontrado anteriormente por Ruiz et al. (2007, 2018).
São projetadas reduções importantes na acumulação de frio em todas as áreas, o que está de acordo com estudos anteriores em áreas mediterrânicas (Benmoussa et al., 2018, 2020; Rodríguez et al., 2019; Delgado et al., 2021; Fraga e Santos, 2021). A diminuição da acumulação de frio será semelhante em valores absolutos em todas as regiões estudadas, mas as mais quentes (ie, zona mediterrânica e vale do Guadalquivir) podem ser muito mais afectadas em termos de aptidão para o cultivo de frutos de caroço, uma vez que a sua situação actual já é uma limitação para muitas cultivares. Em zonas frias como o Vale do Ebro e a Extremadura, o declínio da acumulação de frio não será, em princípio, um obstáculo à continuação do cultivo, embora em alguns locais frios específicos da Extremadura e do Mediterrâneo, o declínio da acumulação de frio seja mais intenso do que noutros locais frios. É de salientar que, segundo Figura 3, observa-se uma queda repentina na acumulação de frio entre a situação atual e o futuro próximo. A resolução da grade utilizada, mesmo que fina (∼5 km) pode ser a causa deste efeito. Outras possíveis fontes de discrepâncias que levam a diferenças exageradas entre os valores projetados e os valores reais podem ser os vieses restantes do modelo GCM que não foram completamente minimizados durante o processo de redução de escala, ou o fato de estarmos comparando cálculos realizados com temperaturas horárias reais (ou seja, temperaturas atuais cenário) e cálculos realizados com curvas de temperatura idealizadas derivadas de temperaturas máximas e mínimas diárias projetadas (Linville, 1990) para os cenários futuros. Quedas repentinas semelhantes num futuro próximo também foram observadas por Rodríguez et al., que previram uma diminuição de até 30 porções de refrigeração para o período 2021-2050 em alguns locais da Espanha (Rodríguez et al., 2019), o que concorda com nossos resultados. Benmoussa et al. (2020), Delgado et al. (2021) e Fraga e Santos (2021) também relataram quedas repentinas entre os cenários histórico e futuro na Tunísia, Portugal e Astúrias (Norte de Espanha), respetivamente. Tal como no nosso caso, estes estudos também mostraram que não aparecem diferenças importantes para o frio acumulado num futuro próximo, independentemente do RCP considerado. Ao contrário da acumulação de frio, a acumulação de calor aumentará em todos os cenários (especialmente em 2055_RCP8.5 como esperado), e a sua evolução é inversa à da acumulação de frio. Isto também foi observado por Fraga e Santos (2021) para Portugal.
As probabilidades de geadas e eventos de calor anormais nas semanas em que podem afetar significativamente o rendimento e a produção (por exemplo, geadas tardias ou eventos de calor anormais antes da liberação da endodormência) também foram computadas. Para o cenário atual, os eventos de geada são mais frequentes em áreas frias, como esperado. Eventos de calor anormais em semanas importantes concentraram-se na área do Mediterrâneo durante os últimos anos, mas com probabilidades muito baixas. Estimativas futuras para essas variáveis mostram que eventos de geada em semanas onde a produção de frutas com caroço pode ser afetada (Miranda e outros, 2005; Juliano et al., 2007) diminuirá à medida que o século avança e será menos frequente para RCP8.5, o que está de acordo com estudos anteriores (Leolini et al., 2018). No entanto, algumas áreas do Vale do Ebro e locais específicos do interior das áreas mediterrânicas ainda sofrerão um número significativo de eventos de geada nas semanas em curso, mesmo no cenário mais quente (ou seja, 2055_RCP8.5, Figura 5). A definição de um evento de geada em termos de temperatura e tempo de exposição está intimamente relacionada ao estádio fenológico da cultivar incumbente (Miranda e outros, 2005). Dada a grande variedade de possíveis cultivares de frutos de caroço, de muito baixo a muito alto CR, e o número de locais analisados, de frio a quente, estabelecer definições específicas de evento de geada de cultivar/local não é viável neste estudo devido ao enorme volume de informações envolvidas. Esses tipos de estudos geralmente são realizados em poucos locais e/ou cultivares, como o realizado por Lorite et al. (2020) para amêndoas na Espanha, Fernández et al. (2020) no Chile, que calculou temperaturas mínimas abaixo de 0°C durante o período de floração das espécies de árvores frutíferas decíduas mais representativas cultivadas em cada um dos nove locais considerados, ou Parker et al. (2021) que consideraram diferentes temperaturas e estágios fenológicos para três espécies (ou seja, amêndoas, abacates e laranjas), mas também realizaram uma caracterização geral da área considerando três temperaturas (0, -2 e +2°C) e tempo de exposição. A nossa escolha de -1°C e pelo menos três horas consecutivas visa caracterizar a evolução dos eventos de geada em vez de relacionar os danos específicos a cultivares particulares, o que suporia um estudo diferente. Esta definição foi adotada após recuperação de pareceres de especialistas. Devido ao grande número de cultivares em termos de CR e HR e à diversidade de regimes de temperatura nas áreas consideradas neste estudo, selecionamos aquelas semanas (de 2 a 10) onde todas (ou a maioria) combinações de cultivar/localização poderiam ser suscetíveis de sofrer danos por geadas de acordo com seu estádio fenológico. Para fins de tomada de decisão, os produtores devem selecionar o mapa que melhor se adapta à sua situação particular (ou seja, cultivar/localização) para tomar a decisão ideal. Em geral, áreas quentes e/ou cultivares de floração precoce estarão relacionadas com semanas anteriores na faixa considerada, enquanto áreas frias e/ou cultivares de floração tardia estarão relacionadas com semanas posteriores na faixa considerada. Eventos anormais de calor no inverno que podem impulsionar uma liberação precoce de endodormência, o que afeta negativamente a produção (Viti e Monteleone, 1995; Rodrigo e Herrero, 2002; Ladwig et al., 2019), aumentará principalmente no Vale do Guadalquivir, nas zonas costeiras do Mediterrâneo, e também na Extremadura e em algumas zonas do Vale do Ebro em meados ou finais de Fevereiro (Figura 6). A quantificação desta métrica geralmente não é abordada na literatura, mas pode provocar importantes problemas de produção em áreas quentes, como tem sido observado nos últimos anos. Mais uma vez, a definição de 25°C ou mais durante pelo menos três horas consecutivas para definir tal evento foi motivada pelas opiniões dos especialistas. Da mesma forma que com as probabilidades de eventos de geada, selecionamos aquelas semanas (de 49 a 8) onde todas (ou a maioria) combinações de cultivar/local poderiam ser suscetíveis de serem afetadas por esses eventos de acordo com seu estágio fenológico. Em geral, áreas quentes e/ou cultivares de floração precoce estarão relacionadas com semanas anteriores na faixa considerada, enquanto áreas frias e/ou cultivares de floração tardia estarão relacionadas com semanas posteriores na faixa considerada.
As métricas agroclimáticas calculadas neste estudo fornecem informações valiosas para os produtores selecionarem as cultivares mais adequadas em cada área produtora do ponto de vista adaptativo. Cada cultivar possui seus CRs para quebrar a endodormência (Campoy et al., 2011b; Fadón et al., 2020b). Um declínio na acumulação de frio, conforme projectado em cenários futuros, pode fazer com que as cultivares actualmente cultivadas não cumpram o seu CR em certas áreas, especialmente as do Mediterrâneo e do Vale do Guadalquivir, que já são quentes. Isto envolveria uma libertação incompleta da endodormência que afecta as árvores de fruto em três aspectos principais, nomeadamente, queda dos botões florais (e, portanto, má floração), atraso na floração e brotação, e falta de uniformidade em ambos os processos, o que leva a sérios problemas produtivos (Legavé et al., 1983; Érez, 2000; Atkinson et al., 2013). Tudo isto pode produzir perdas económicas importantes para os produtores. Neste contexto, o conhecimento sobre CR para diferentes cultivares é crucial, embora a informação atualmente disponível seja relativamente escassa em fruteiras de caroço (Fadón et al., 2020b), incluindo pêssego (Maulión et al., 2014), damasco (Ruiz et al., 2007), ameixa (Ruiz et al., 2018) e cereja doce (Alburquerque et al., 2008).
Em áreas quentes como o Mediterrâneo e o Vale do Guadalquivir, onde o frio acumulado é inferior a 60 porções na situação atual, cultivam-se cultivares de maturação precoce com CR entre 30 e 60 porções. O cumprimento da CR para essas cultivares pode estar em risco em todos os cenários futuros analisados (Figura 2). Para garantir a adequação adaptativa das diferentes espécies/cultivares a estas áreas, poderá ser necessária uma relocalização, devendo algumas das cultivares ser deslocadas para áreas próximas (zonas interiores na zona mediterrânica ou em direcção à Extremadura no caso do Vale do Guadalquivir). onde o CR será cumprido mesmo nos cenários futuros, e espera-se que os riscos de geada diminuam. Neste contexto, a introdução ou desenvolvimento de cultivares com CR muito baixo torna-se um alvo crucial a ser considerado em programas de melhoramento das espécies/cultivares existentes, especialmente para serem adequadas às áreas quentes onde a adaptação das cultivares atuais estará em risco no futuro. cenários. Caso contrário, estas áreas não conseguirão manter as suas actividades produtivas e económicas relacionadas com a produção de frutos de caroço. Além disso, diferentes práticas e estratégias agronómicas também poderiam ser aplicadas para minimizar o declínio da acumulação de frio nestas áreas, pelo menos localmente. A aplicação de bioestimulantes para quebrar a endodormência antes do cumprimento do CR ou o uso de redes de sombreamento durante diferentes estágios de dormência já foram descritas em áreas quentes para produção de frutos de caroço (Gilreath e Buchanan, 1981; Érez, 1987; Costa et al., 2004; Campoy et al., 2010; Petri et al., 2014), embora seja necessário realizar mais investigação e otimização para tornar estas técnicas mais eficazes e promover a sua utilização sistemática. Em contrapartida, nas zonas de produção mais frias, como o Vale do Ebro, o norte da Extremadura e alguns locais do interior da zona mediterrânica, são esperados menos eventos de geada, o que poderia permitir cultivares mais precoces do que as actuais, o que expandiria o número de cultivares viáveis e, portanto, a oferta ao mercado com consequências económicas positivas para a região. Globalmente, em todas as áreas produtoras, é crucial considerar as cultivares actualmente cultivadas e analisar quais estão no limite do cumprimento do CR para substituí-las ou movê-las ou para introduzir as práticas de gestão descritas acima para garantir a adaptação às novas alterações climáticas. cenários.
No que diz respeito à acumulação de calor, os cenários futuros prevêem um aumento desta variável em todas as áreas consideradas (Figura 4). Nas zonas quentes e intermédias, esta variável não é tão decisiva como a acumulação de frio, mas pode ter um impacto relevante na fenologia, produzindo um avanço nas datas de floração e aumentando assim o risco potencial de lesões por geada (Mosedale et al., 2015; Unterberger et al., 2018; Ma et al., 2019). Como ponto adicional, este avanço de floração envolverá também um avanço de amadurecimento (Peñuelas e Filella, 2001; Campoy et al., 2011b), que deve ser levado em conta pelos produtores para colocar estrategicamente os seus produtos nos mercados. Em contrapartida, em áreas frias, a falta de acúmulo de calor na situação atual pode prejudicar o desenvolvimento fenológico e o crescimento dos frutos (Fadón et al., 2020a). Estas áreas atualmente frias serão favorecidas pelo aumento da acumulação de calor previsto para cenários futuros. Como mostrado em Figura 6, eventos de calor anormais serão mais frequentes em cenários futuros em datas em que as árvores frutíferas ainda não tenham liberado a endodormência, especialmente em áreas quentes como o Vale do Guadalquivir e locais do Mediterrâneo. Estes eventos podem ter um efeito muito negativo quando os CR estão parcialmente cobertos (cerca de 60-70%), induzindo uma libertação incompleta da dormência que pode envolver problemas vegetativos e de floração, com um impacto negativo na frutificação e na produção.Rodrigo e Herrero, 2002; Campoy et al., 2011a).
Em qualquer caso, as alterações nos regimes de acumulação de frio e calor não têm um efeito comum em todas as cultivares e nas suas localizações, uma vez que podem ocorrer alguns efeitos de compensação relativamente ao equilíbrio de acumulação de frio/calor em termos de libertação de endodormência ou previsão de datas de floração.Pope et al., 2014). Além disso, a caracterização agroclimática de locais numa escala muito local pode exigir uma calibração particular dos dados devido à heterogeneidade espacial (Lorite et al., 2020) para tomar as melhores decisões em relação às seleções ideais de cultivares. Os resultados apresentados neste estudo podem ser úteis não só para a produção de frutos de caroço, mas também para outros frutos de clima temperado com enorme importância nas áreas existentes, por exemplo, as vinhas de La Rioja (Vale do Ebro) ou outras. Estes resultados podem ser a base de sistemas de apoio à decisão para ajudar os produtores a tomar decisões estratégicas óptimas (por exemplo, selecção de cultivares, relocalização e implementação de práticas de gestão de mitigação) a médio e longo prazo.
Declaração de disponibilidade de dados
As contribuições originais apresentadas no estudo estão incluídas no artigo/Material suplementar, maiores dúvidas podem ser direcionadas aos autores correspondentes.
Contribuições do autor
MC, JG-B, JG e DR conceberam e desenharam o estudo. MC forneceu os dados agroclimáticos para o cenário atual. A JAE realizou os cálculos para cenários futuros. JAE e DR escreveram a parte principal do manuscrito. JE forneceu informações sobre aspectos técnicos agronômicos. JG gerenciou o projeto de inovação que financiou esta pesquisa. Todos os autores revisaram o documento e aprovaram a versão submetida.
Métodos
O apoio financeiro foi fornecido pelo Ministério da Agricultura, Pesca e Alimentação espanhol através do Projeto de Inovação “Adaptação do setor da fruta com caroço às alterações climáticas” (REF: MAPA-PNDR 20190020007385) e pelo PRIMA, um programa apoiado no âmbito do H2020, o Quadro da União Europeia programa de investigação e inovação (projeto “AdaMedOr”; número de bolsa PCI2020-112113 do Ministério da Ciência e Inovação espanhol).
Conflito de interesses
Os autores declaram que a pesquisa foi realizada na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que possam ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.
Nota do editor
Todas as reivindicações expressas neste artigo são exclusivamente dos autores e não representam necessariamente as de suas organizações afiliadas ou as do editor, dos editores e dos revisores. Qualquer produto que possa ser avaliado neste artigo, ou alegação que possa ser feita por seu fabricante, não é garantido ou endossado pelo editor.
Agradecimentos
Agradecemos a todos os membros do Grupo Operativo Espanhol “Adaptação do setor de frutas com caroço às mudanças climáticas” (FECOAM, FECOAV, ANECOOP, Frutaria, Basol Fruits, Fundación Universidad-Empresa de la Región de Murcia, Fundación Cajamar) pela sua valiosa contribuição para o desenvolvimento do projeto. Agradecemos à AEMET pelos dados disponibilizados em sua página web (http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos/cambio_climat/datos_diarios).
Material suplementar
O Material Complementar deste artigo pode ser encontrado online em: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.842628/full#supplementary-material
Figura Suplementar 1 | Correlação entre médias de porções acumuladas e unidades de frio para o cenário atual em todas as estações meteorológicas.
Figura Suplementar 2 | Correlação entre GDH médio acumulado para os modelos Anderson e Richardson para o cenário atual em todas as estações meteorológicas.
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Palavras-chave: Prunus, frutos de caroço, adaptação, acumulação de frio, fenologia, risco de geadas, escolha varietal, métricas agroclimáticas
Citação: Egea JA, Caro M, García-Brunton J, Gambín J, Egea J e Ruiz D (2022) Métricas agroclimáticas para as principais áreas produtoras de frutas com caroço na Espanha em cenários atuais e futuros de mudanças climáticas: implicações de um ponto de vista adaptativo. Frente. Plant Sci. 13:842628. doi: 10.3389/fpls.2022.842628
Recebido: 23 dezembro 2021; Aceitaram: 02 pode 2022;
Publicado em: 08 2022 junho.
Editado por:Hisayo Yamane, Universidade de Kyoto, Japão
Revisados pela:Liang Guo, Universidade A&F do Noroeste, China
Kirti Rajagopalan, Universidade Estadual de Washington, Estados Unidos
Direitos de Autor © 2022 Egea, Caro, García-Brunton, Gambín, Egea e Ruiz. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution (CC BY). O uso, distribuição ou reprodução em outros fóruns é permitido, desde que o (s) autor (es) original (ais) e o proprietário dos direitos autorais sejam creditados e que a publicação original desta revista seja citada, de acordo com a prática acadêmica aceita. Não é permitida a utilização, distribuição ou reprodução que não esteja em conformidade com estes termos.
*Correspondência: José A. Egea, jaegea@cebas.csic.es; Davi Ruiz, druiz@cebas.csic.es
Uma fonte: https://www.frontiersin.org