Por Alejandro Hernández, PhD
Febrero 2023
El cambio climático es una realidad, motivo de las discusiones internacionales lideradas por Naciones Unidas1, el Acuerdo de París2, la Conferencia de Cambio Climático COP273 y documentado por el IPCC4. En temas agrícolas, la NASA publicó sus modelos de impacto en los cultivos y presagia para el 2030 una disminución del rendimiento del 24% en maíz y 17% en trigo usando los métodos actuales de producción agrícola5.
En Latinoamérica el IICA está jugando un rol protagónico en tender los puentes de discusión para que la agricultura sea parte de la solución6 . Entendamos un poco el contexto y los retos a los que nos enfrentaremos en tan solo unos cuantos años.
1. 2022, menores cosechas en arroz y maíz, y quizá mayores en soya7
La agricultura tuvo un año difícil en 2022. Según el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos la producción de arroz mundial en 2022 fue de 503.3 millones de toneladas. Esto es un 2% menor que los 515.08 del 2021. El consumo global fue mayor que la producción, esto es 516.9, el balance es posible por los 15 millones de toneladas del año anterior. Sin embargo, a nivel mundial solamente existe una reserva de 160.4 millones8 . En maíz la situación es similar, con una disminución global del 4.5%, 1161 millones de toneladas versus 1216.9TM del año anterior. Estados Unidos tiene una disminución para un total de 348.75TM versus 382.9TM del año anterior, lo que se sumaría a la caída proyectada de Ucrania para un total de 27TM versus 42TM del 2021, así como Rusia de 14 versus 15.23TM. La producción de maíz en Argentina aumentó de 49.5 a 52TM y lo hizo también en Brasil que pasó de 116 a 125TM. En soya se estimaba un incremento del 10% sin embargo esto podría variar debido a la sequía que experimenta Argentina y que se extiende a inicios del 2023. Mirando hacia el futuro es importante anotar que el mayor importador mundial de soya, China, está implementando una política para lograr autoabastecimiento. La política podría cambiar el intercambio comercial en un futuro no muy lejano. Esta temporada 2022/23 las importaciones de soya de China fueron mayores que la anterior (96 versus 92TM)9 10 , pero se espera un decrecimiento paulatino hasta el 203011 .
2. Cambio climático: sequías intensificadas, inundaciones, y extremos de frío o calor
Los fenómenos de sequía son cada vez más comunes. En Estados Unidos se contabilizaron pérdidas por 165 billones de dólares en 2022, de los cuales 113 corresponden a daños por el huracán Ian y 33 por la sequía12 . Se estima que el 2000-2020 fue el período más seco en los últimos 800 años particularmente en el Oeste del país13 y es imposible olvidar la bomba ciclónica de frío extremo de diciembre de 2022 que afectó al 60% del país14 . El 2022 hizo que California llegase a números históricos en sequía en los últimos 1200años15 , lo que contrasta con las inundaciones de inicio del 202316 . De igual manera Portugal17 y España18 experimentaron una gran sequía, Europa tuvo una de las peores olas de calor a mediados del 2022 con temperaturas que llegaron a los 40 grados19 , mientras que Brasil pasó de la peor sequía en casi un siglo a inundaciones en 202220 . Australia tuvo su histórica sequía del milenio 1997-2009 y acaba de pasar por otro período de escasez de lluvias del 2017-2019 lo que llevó al país a importar trigo por primera vez en 12 años en virtud de una sequía en 201921 . En un futuro la situación podría ser aún más difícil no sólo por la falta de lluvia sino por la escasez y/o acceso limitado de agua de manera general22 . En las condiciones actuales de una agricultura que consume un 69% del agua de ríos, lagos y acuíferos, fenómenos de sequía y el constante incremento del uso del recurso para irrigación que se estima de 2.6mil Km3 a 2.9mil Km3 en el 2050 podría poner en jaque al sistema alimentario. A pesar de ello se estima que habría suficiente agua para los cultivos agrícolas mas no así para algunas regiones del mundo donde escaseará el agua como el oeste y norte de África y el Sur de Asia23 .
El 2022 cerró en Chile con una ola de calor que ocasionó incendios forestales24 , y 2023 inicia con un informe de la Bolsa de Cereales de Argentina que calcula que las pérdidas por cuenta de la sequía en la producción agrícola son de casi 2 puntos del Producto Interno Bruto. El estimado original de soya era de 49 millones de TM y bajó a un estimado de 37 millones25.
3. Desarrollo de materiales con tolerancia a estrés
Existen algunos ejemplos de materiales que se desarrollaron para afrontar el cambio climático y que detallamos a continuación. El CIMMYT y CGIAR desarrollaron el maíz DroughtTego para Kenia en alianza con la fundación Bill y Melinda Gates26 , a nivel comercial existen materiales como Pioneer Optimum AQUAmax™, Syngenta Agrisure Artesian™ que optimiza el uso del agua, Bayer DroughtGard™ (MON-87460-4)27 . Este último dispone de una proteína CspB que permite mayor contenido de clorofila y mejor fotosíntesis en menor área foliar28 .
En soya y trigo existen los materiales HB4 que contienen un factor de transcripción del girasol (el gen Hahb-4), que funciona como un activador de la respuesta ante ausencia de agua el estrés, lo que le permite una menor sensibilidad al etileno, menor senescencia, más osmoprotección y mantener la producción ante estrés por sequía.
Ahora bien, un gran reto en el mejoramiento de cultivos está en el desarrollo de rasgos relacionados a la tolerancia al estrés ya que normalmente son independientes o específicos del estrés. Es así como una variedad puede ser resistente a la sequía, pero no necesariamente al calor, al frío, o las inundaciones. Los adelantos en edición de genomas son alentadores pues serían reconocidos como mejoramiento convencional en un futuro muy cercano, y posiblemente en el corto o mediano plazo permitan apilar caracteres sobre materiales comerciales. El avance es tan prometedor que la FAO hizo una publicación sobre su importancia en sistemas agrícolas29 . Existen genes cuya regulación aumenta la tolerancia al estrés a distintos niveles y que podrían ser utilizados para desarrollar cultivos más resistentes en un mediano plazo. Por ejemplo, un aumento de la expresión del gen ARGOS8 (Auxin-Regulated Gene Involved in Organ Size 8) provee tolerancia a la sequía30 . En arroz, eliminar el gen OsRR22, STL1 y DST, o aumentar la expresión de MSL37, SNAC2, NAP, P5CS otorgan tolerancia a salinidad31. Además, una mayor expresión del gen OsNTL3 provee tolerancia al estrés por calor, mientras que una mayor protección del cultivo mediada por acumulación de cera cuticular cuando se elimina el gen DHS.
En lo inmediato, no podemos olvidar las buenas prácticas agrícolas, en particular las relacionadas con un aumento en la materia orgánica en suelo.
4. Buenas prácticas agrícolas
La agricultura puede usarse como una herramienta para la fijación de carbono y el establecimiento de cobertura vegetal. La labranza mínima genera un impacto positivo dado que la materia orgánica permite capturar humedad. Esta práctica es muy útil con el uso de materiales con tolerancia a sequía o sin ella. Suelos con mayor contenido de materia orgánica y diversidad de microorganismos conocido como microbioma, permiten mayor rendimiento en los cultivos32 . Esto se puede lograr también mediante el uso de cultivos de cobertura de tal manera que se evita la erosión y se aumenta la fijación de carbono33 . Las leguminosas y otras plantas de hoja ancha tienden a ser las preferidas para esta práctica agrícola, así como cultivos forrajeros34 . Una opción para evaluar en un futuro cercano podría ser el arroz perenne, que es un cruce de arroz asiático (Oryza sativa) con un silvestre africano perenne (Oryza longistamata) que resultaron en el arroz PR23. Este arroz se puede cosechar durante varios años, sin necesidad de volver a sembrarlo en comparación con el arroz anual, aunque con la dificultad del manejo de plagas a largo plazo35.
5. Nuevas pistas para mejores cultivos
Un hallazgo interesante este 2022 fueron tres formas distintas de tolerar la sequía por parte de las plantas tropicales a partir de sus raíces. Piper sp lo hace mediante compuestos que dan estructura y defensa en la raíz, Hibiscus rosa mediante ácidos grasos y antioxidantes, mientras que la legumbre Clitoria es afectada mayoritariamente por suelos ricos en carbono que le permiten la presencia de microorganismos simbióticos y por tanto nódulos en sus raíces36.
En tomate, las plantas responden con un aumento del compuesto antioxidante licopeno, así como azúcares mediante almidón en condiciones de estrés hídrico37.
En Arabidopsis se descubrió que existe un orquestador de la respuesta al estrés hídrico SPEECHLESS (SPCH) directamente relacionado con los estomas. Los estomas son los sitios por donde la planta permite el ingreso de gases como el C02, pero también por donde pierde agua. Arabidopsis usa un compuesto relacionado con el estrés, el ABA, que inhibe la síntesis de estomas mediado por SPCH38.
Sin lugar a duda estamos enfrentándonos a un futuro cambiante y será clave adaptar la producción agrícola a esta nueva realidad, donde es urgente adaptar los cultivos por métodos más expeditos como bien lo afirman los expertos del CIMMYT39.
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1 United Nations Environment Programme (2022). Emissions Gap Report 2022: The Closing Window — Climate crisis calls for rapid transformation of societies. Nairobi. https://www.unep.org/emissions-gap-report-2022
2 https://www.un.org/es/climatechange/paris-agreement
4 IPCC, 2022: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [P.R. Shukla, J. Skea, R. Slade, A. Al Khourdajie, R. van Diemen, D. McCollum, M. Pathak, S. Some, P. Vyas, R. Fradera, M. Belkacemi, A. Hasija, G. Lisboa, S. Luz, J. Malley, (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA. doi: 10.1017/9781009157926.001.
5 Jägermeyr, J., Müller, C., Ruane, A.C. et al. Climate impacts on global agriculture emerge earlier in new generation of climate and crop models. Nat Food 2, 873–885 (2021). https://doi.org/10.1038/s43016-021-00400-y
6 https://www.iica.int/es/programas/cambio-climatico
7 https://yaleclimateconnections.org/2023/01/the-u-s-had-18-different-billion-dollar-weather-disasters-in-2022/
8 Williams, A.P., Cook, B.I. & Smerdon, J.E. Rapid intensification of the emerging southwestern North American megadrought in 2020–2021. Nat. Clim. Chang. (2022). https://doi.org/10.1038/s41558-022-01290-z
9 https://www.theguardian.com/us-news/2022/dec/24/huge-winter-storm-bomb-cyclone-us-life-threatening-cold-holidays
10 https://www.mercurynews.com/2022/02/14/current-drought-is-worst-in-1200-years-in-california-and-the-american-west-new-study-shows/
11 https://cnnespanol.cnn.com/2023/01/10/fotos-inundaciones-california-enero-2023-trax/
12 Reuters. 2022. Portugal drought worsens, raising fears for crops and water supply. https://www.reuters.com/markets/commodities/portugal-drought-worsens-raising-fears-crops-water-supply-2022-02-21/
13 https://www.france24.com/en/live-news/20220212-spain-portugal-hit-by-winter-drought
14 https://www.bbc.com/mundo/noticias-internacional-62156589
15 https://www.efe.com/efe/america/sociedad/brasil-de-la-peor-sequia-en-casi-un-siglo-a-miles-evacuados-por-las-lluvias/20000013-4733571
16 https://www.theguardian.com/australia-news/2019/may/15/australia-to-import-wheat-for-first-time-in-12-years-as-drought-eats-into-grain-production
17 https://www.wri.org/applications/aqueduct/water-risk-atlas
18 FAO & WWC. Towards a Water and Food Secure Future. White paper 2015, 61.
19 https://www.infobae.com/america/america-latina/2022/12/15/intensa-ola-de-calor-provoca-incendios-forestales-en-la-zona-central-de-chile/
20 https://www.infobae.com/economia/campo/2023/01/12/sequia-estiman-que-ya-se-perdio-el-25-de-la-soja-y-la-cosecha-se-encamina-a-ser-una-de-las-3-peores-de-los-ultimos-15-anos/
21 https://www.cimmyt.org/news/use-of-forecasting-in-agriculture-praised-by-bill-melinda-gates-foundation/
22 Sheoran S, Kaur Y, Kumar S, Shukla S, Rakshit S, Kumar R. Recent Advances for Drought Stress Tolerance in Maize (Zea mays L.): Present Status and Future Prospects. Front Plant Sci. 2022 May 30;13:872566. doi: 10.3389/fpls.2022.872566. PMID: 35707615; PMCID: PMC9189405.
23 Yu, TF., Xu, ZS., Guo, JK. et al. Improved drought tolerance in wheat plants overexpressing a synthetic bacterial cold shock protein gene SeCspA. Sci Rep 7, 44050 (2017). https://doi.org/10.1038/srep44050
24 FAO. 2022. Gene editing and agrifood systems. Rome. https://doi.org/10.4060/cc3579en
25 Shi J, Gao H, Wang H, Lafitte HR, Archibald RL, Yang M et al (2017) ARGOS8 variants generated by CRISPR-Cas9 improve maize grain yield under field drought stress conditions. Plant Biotechnol J 15:207–216. https://doi.org/10.1111/pbi.12603
26 Hernández-Soto, Alejandro et al. 2021. “Rice Breeding in the New Era: Comparison of Useful Agronomic Traits.” Current Plant Biology 27(100211): 100211. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2214662821000165.
27 Sokol, N.W., Slessarev, E., Marschmann, G.L. et al. Life and death in the soil microbiome: how ecological processes influence biogeochemistry. Nat Rev Microbiol (2022). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00695-z
28 https://www.climatehubs.usda.gov/hubs/northeast/topic/cover-cropping-improve-climate-resilience
29 Komlan Koudahe, Samuel C. Allen, Koffi Djaman. Critical review of the impact of cover crops on soil properties,
International Soil and Water Conservation Research. 2022. 10 (3): 343-354. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2022.03.003.
30 Stokstad, E. ‘Perennial’ rice saves time and money, but comes with risks. Science. 378, (6620):586. 2022. 10.1126/science.adf6990
31 Honeker, Linnea K., Hildebrand, Gina, Fudyma, Jane D., Daber, Erik, Hoyt, David W., Flowers, Sarah E., Gil Loaiza, Juliana, Kuebert, Angelika, Bamberger, Ines, Anderton, Christopher R., Cliff, John B., Leichty, Sarah I., Aminitabrizi, Roya, Kreuzwieser, Juergen, Shi, Lingling, Bai, Xuejuan, Velickovic, Dusan, Dippold, Michaela, Ladd, S. Nemiah, Werner, Christiane, Meredith, Laura, and Tfaily, Malak M.. Elucidating Drought-Tolerance Mechanisms in Plant Roots through 1H NMR Metabolomics in Parallel with MALDI-MS, and NanoSIMS Imaging Techniques. United States: N. p., 2022. Web. doi:10.1021/acs.est.1c06772.
32 Philippe Nicolas, Yoshihito Shinozaki, Adrian Powell, Glenn Philippe, Stephen I Snyder, Kan Bao, Yi Zheng, Yimin Xu, Lance Courtney, Julia Vrebalov, Clare L Casteel, Lukas A Mueller, Zhangjun Fei, James J Giovannoni, Jocelyn K C Rose, Carmen Catalá, Spatiotemporal dynamics of the tomato fruit transcriptome under prolonged water stress, Plant Physiology, Volume 190, Issue 4, December 2022, Pages 2557–2578, https://doi.org/10.1093/plphys/kiac445
33 Yang, X., Gavya S, L., Zhou, Z., Urano, D., & Lau, O. S. (2022). Abscisic acid regulates stomatal production by imprinting a SnRK2 kinase–mediated phosphocode on the master regulator SPEECHLESS. Science Advances, 8(40), eadd2063. https://doi.org/10.1126/sciadv.add2063
34 W. Xiong, M. Reynolds, Y. Xu. Climate change challenges plant breeding Curr Opin Plant Biol (2022), 10.1016/j.pbi.2022.102308
35 United States Department of Agriculture USDA. World Agricultural Supply and Demand Estimates WASDE 632. January 2023. ISSN 1554-9089 https://www.usda.gov/oce/commodity/wasde/wasde0123.pdf
36 Childs, Nathan and Bonnie LeBeau, Rice Outlook: December 2022, RCS-22K, U.S. Department of Agriculture, Economic Research Service, December 13, 2022. https://www.ers.usda.gov/webdocs/outlooks/105473/rcs-22k.pdf?v=5877.2
37 https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/agriculture/122322-chinas-soybean-imports-to-recover-in-2023-on-improved-margins-restocking-needs
38 https://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/oilseeds.pdf
39 https://www.scmp.com/economy/china-economy/article/3206301/chinas-soybean-imports-have-peaked-and-will-keep-falling-beijing-stresses-food-security-report-says
