CAMBIO CLIMATICO Y FISIOLOGÍA de la VID · Cuenca San Juan Mendoza Tunuyan Diamante Atuel...
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CAMBIO CLIMATICO Y FISIOLOGÍA de la VID Juan Bruno Cavagnaro Fac. Ciencias Agrarias. U.N. Cuyo – IBAM, CONICET [email protected]
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CAMBIO CLIMATICO Y
FISIOLOGÍA de la VID
Juan Bruno Cavagnaro
Fac. Ciencias Agrarias. U.N. Cuyo – IBAM, CONICET
CuencaSan
JuanMendoza Tunuyan Diamante Atuel
Temperatura +1.50 C +1.50 C +1.25 C +1.25 C +1.25 C
Precipitación
montaña-105mm -105mm -105mm -100mm -100mm
Precip. oasis +200mm +200mm +150mm +50mm +50mm
Porcentaje de disminución media en caudales
Década 2021 / 2030
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
Atuel
Diamante
Tunuyan
Mendoza
San Juan
Disminucion de caudal (%)
Mendoza
Latitud
Fuente: Bradley et al. 2004
El calentamiento será mayor a mayor altura
-70.5 -70 -69.5 -69 -68.5 -68 -67.5 -67 -66.5
-37.5
-37
-36.5
-36
-35.5
-35
-34.5
-34
-33.5
-33
-32.5
-32
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
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6
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9
9.5
10
10.5
11
Diferencia Temperatura máxima de
Verano 2021-30/1961-90
-70.5 -70 -69.5 -69 -68.5 -68 -67.5 -67 -66.5
-37.5
-37
-36.5
-36
-35.5
-35
-34.5
-34
-33.5
-33
-32.5
-32
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
Diferencia Temperatura máxima de
Verano 2091-2100/ 1961-90
Precipitación anual en el Observatorio Mendoza
Precipitacion anual de Mendoza
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020
año
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450T
ota
l an
ual (m
m)
total anual = -1537,9693+0.89*X
Finalmente, el cambio climático es el
resultado de la acumulación en la
atmósfera de algunos gases que
provocan el “efecto invernadero” :
Dióxido de Carbono (CO2)
Metano (CH4)
Óxido Nitroso (N2O)
1 vacuno de 500 kg 400-500 L de gas;
25 % metano = 100 L (50 Mill. Cabezas
ganado en Arg.) (TV Encuentro-INTA)
Mayormente de fertilización N
El aumento de CO2 y otros gases con
efecto invernadero, provoca:
1. Aumento de la temperatura de la tierra
- Optimistas (+1-3 ºC) Pesimistas ( + 4-6 ºC)
2. Cambios en patrón de precipitaciones
- Disminución de las precipitaciones de nieve
- Aumento de precipitaciones por lluvias
estivales (mas violentas y con mayor variabilidad
espacial y temporal).
I. Posibles efectos sobre la
fisiología de los vegetales
FISIOLOGÍA
DE LAS
PLANTAS
Aumento
de CO2
Régimen
hídrico
Aumento de
Temperatura
Eventos
extremos
Crecimiento
Desarrollo
Proc. Fisiológicos
Fotosíntesis
Respiración
Tr. Asimilados
Rel. Hídricas
Met. Nutrientes
Hormonas
Factores Ambient.
Luz
Temperatura
Disp. Hídrica
Suelo
Producción
Calidad
EFECTOS SOBRE FOTOSÍNTESIS Y RESPIRACIÓN
Fotosíntesis
CO2 + H2O HIDRATOS DE C + O2
Respiración
Factores que afectan estos dos procesos
LUZ
CO2 *
Estado Hídrico *
Temperatura *
Nutrimentos *
LUZ
H2O O2
GLUCOSA
6 H2O 6 O2 + C6H12O6 6 CO2 +LUZ
CLOROPLASTOS
CO2
Enzima: Rubisco
La vid y el ajo son especies C3
Enzima carboxilante RUBISCO
Fotosíntesis limitada por concentración actual de CO2
Con concentración actual de CO2
Rubisco FOTORESPIRACIÓN
Fotorespiración
aumenta con
Estrés hídrico
Alta Temperatura
carboxilasa
oxigenasa
Factor CO2
La [CO2] actual es limitante para fotosíntesis
Por lo tanto, si aumenta el CO2, aumentará la fotosíntesis de plantas C3
* Aumento de biomasa y de rendimiento del cultivo
* Aumenta eficiencia de uso de agua, nutrientes y luz
El aumento de la fotosíntesis es el factor inicial para
aumentar la productividad de los cultivos
En principio, habría que esperar mayor
producción si aumenta el CO2. ... aunque
En la práctica, otros factores actúan en contra.
Factor AGUA
Predicciones del cambio climático:
a) menos nieve y b) mas lluvias estivales,
Problemas con
agua para riegoImportante en secano
(aumento forrajeras)
Estrés hídrico ... disminuye el crecimiento !!!!! y eso provoca:
Menor área foliar
Menor fotosíntesis
Menor producción
Y además… habrá que tener en cuenta:
otros usos y otras incidencias:
* agua para agricultura vs. otros usos
* enfermedades por lluvias de verano
* malezas, las más dañinas son C4.
* tormentas más violentas
Será importante y urgente:
* construir obras para almacenar agua (diques)
* mejorar la eficiencia del uso de agua de riego
en conducción y aplicación
En la región hay experiencia acumuladasobre a) manejo del recurso hídrico y b) efecto de restricción hídrica en la fisiología de vid y otros cultivos hortícolas y frutícolas
• En el caso de VID:
• El estrés hídrico severo, rendimiento
• El estrés hídrico moderado, después de
cuaje, aumenta antocianas y polifenoles
vinos tintos. (Varios trabajos del exterior y
de nuestra región)
Factor AUMENTO de TEMPERATURA
1) Efectos sobre el ciclo vegetativo* reducción del ciclo vegetativo
* adelanto de etapas fenológicas
2) Efectos sobre la Fotosíntesis
3) Efectos sobre Respiración y Fotorrespir.
4) Efectos sobre otros Procesos
- Efectos sobre el crecimiento y producción
- Transpiración y evaporación
- Efecto sobre plagas y enfermedades
- Efecto sobre malezas (las más dañinas son sps. C4)
- Síntesis de Antocianas
Efecto de temperatura en Fotos. y Respiración
Fotos y Respir. vs. Temp. (hojas distinta edad)
Fuente Zufferey
et al, 2000
Muy jóvenes Adultas Adultas opuestas
al racimoJóvenes
Fotosíntesis
27 ºC = 18 mol
35 ºC = 12 mol
Respiración
35 ºC = 1 mol
Efecto de la temperatura en la Fotorespiración
Fuente: Zufferey et al, 2000
Fotorrespiración
20 ºC = 2 mol
35 ºC = 8 mol
Fotorresp. / Fotosint.
20 ºC = 15 %
35 ºC = 50 % !!!
La temperatura óptima para
Fotosintesis máxima aumenta
0.8 ºC por cada 1 ºC que
aumenta la Tmedia diaria
Aumento de
Fotosínt. Apar. Con
la Temp. y la
Radiación PAR
Zufferey y Murisier 2002
En resumen:
Temp Fotosínt. - (Resp + Fotorresp.) = NETO
20 ºC 12 moles - (0.2 + 2) moles = 9.8 moles
27 ºC 18 moles - (0.7 + 5) moles = 12.3 moles
35 ºC 12 moles - (1.0 + 8) moles = 3.0 moles
Efectos sobre otros aspectos
- Transpiración y evaporación
- Plagas y enfermedades
- Síntesis de Antocianas:
En ensayos con var. europeas (Cabernet, Pinot
noir, Merlot) Al aumentar la temperatura (más de
32-35 ºC), disminuye el contenido de antocianos y
otros compuestos fenólicos !!!!!
En hemisferio norte, donde el CC será
mayor, todo esto genera mucho temor
Predicciones variaciones de temperat. y variabilidad en Europa
Fuente: Schultz, 2007
Zonas viticolas
para vinos
premium en USA
Fuente: White et al. 2006.
Las conclusiones se
basan en aspectos
climáticos. Poca
consideración de
aspectos biológicos,
y de las diferencias
entre variedades.
Fig. 3. Crop yield changes
Yields are expressed in units of percent anomaly from 2000–2003 average yields, and are plotted as 19-
year running averages to highlight trends rather than year-to-year variability. Black line shows median
projections, dark shaded area shows 90% confidence interval after accounting for climate uncertainty, and
light shaded area shows 90% confidence interval after accounting for both climate and crop uncertainty.
Fuente: Lobell et. al. Agric. & Forest Meteor. 141(2-4), 2006
Jones, 2007.
Sin embargo: HAY que REMARCAR !!!
a. El aumento de temperatura NO afectará
a todas las especies por igual. Tampoco a
las variedades y tipos de uvas por igual !!
b. El efecto mas perjudicial es sobre los
vinos tintos de alta gamma, los cuales sólo
son un porcentaje reducido del total.
c. Existen formas de mejorar la adaptación
al CC y así disminuir la vulnerabilidad de
los cultivos
II. Algunas experiencias y
resultados preliminares
en VID
Algunas preguntas previas en VID
a.Todas las var. se comportarán igual ? Cuál
es la capac. de aclimatación de cada var. ?
b. Cómo se comportará Malbec ?
c. Dado que la radiac. PAR de Cuyo es muy alta, es posible bajar la radiación sin afectarfotosíntesis (tela antigranizo o de sombra) ?
d. Cómo se afectará la composición de las bayas y vinos ?
e. Es posible atenuar el efecto dañino de laalta temperatura, con aplicaciones de hormonas?
Temp. Bayas vs. IPT
0
2
4
6
8
10
12
Testigo Deshojado
Este
Deshojado
Oeste
Dif
. T
em
p.
co
n T
esti
go
ºC
0
10
20
30
40
50
60
Ind
Po
life
n.
To
tale
s
IPT Dif. Temp.
Temp. Baya y Antocianas
0
2
4
6
8
10
12
Testigo Deshojado Este Deshojado
Oeste
Dif
. T
em
p. c
on
Te
sti
go
ºC
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
An
toc
ian
as
mg
/LAntocianas Dif. Temp.
Efecto del deshojado en la
temperatura de las bayas,
contenido de antocianas e
Indice de Polifenoles Totales.
Fuente: Deis y Cavagnaro. 2007
a
b
c
aab
bb
II. Ensayos
preliminaresDeshoje al este y al oeste
Var. Cabernet Sauvignon
Antocianos mg/L e
IPT en bayas de
Cabernet Sauvignon
IPTAntocianos mg/L
2007
800
900
1000
1100
1200
1300
EstrésRiego
30
35
40
45
50
55
60
EstrésRiego
14% 13%a a
bb
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
A1 A2T
bb
a
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
A1 A2T
aab
b
18% 14%
Riego vs. Estrés
Testigo vs. ABA
Cabernet Sauvignon
Conclusión: El estrés hídrico post-envero y la aplicación
de ABA aumentan Antocianas y compuestos fenólicos
Deis, 2007
Modificación Experimental de la
temperatura de la canopia en Vitis
vinifera L. cv. Malbec. Efecto
sobre crecimiento, producción y
composición de bayas.
Ortiz Uriburu G1, y Cavagnaro J.B.1,
Cát. Fisiología Vegetal1, Fac. Ciencias Agrarias, U.N.Cuyo
- CONICET - SECyT.
Alte Brown 500 - (M5505AHB) Chacras Coria - Mendoza.
Testigo sin cobertura
Tratamiento AT con cobertura de polietileno cristal
Tratamiento BT con cobertura media
sombra
Tratamiento MX combinación de
coberturas
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
12/27/2007 12/28/2007 12/29/2007 12/30/2007 12/31/2007
TºC
Testigo
AT
BT
MX
AF Brote Principal
a
a a a
0
0,1
0,2
0,3
0,4
C AT BT Mix
Are
a (
m2
)Longitud de Brotes
aa
a a
0
0,5
1
1,5
2
2,5
C AT BT Mix
Lo
ng
. (m
)
Num. Hojas Brotes
aa a a
0
5
10
15
20
25
30
35
C AT BT Mix
Nú
mero
ho
jas
Los tratamientos NO afectaron las variables de crecimiento
Tampoco afectaron las variables fisiológicas como Fotosíntesis,
conductancia estomática y transpiración , pero si la radiación PAR
Contenido de clorofila (unidades de color) yPAR (eje derecho.)
44
45
46
47
48
49
50
T AT BT MX
0
500
1000
1500
2000
2500
Clorofila PAR
a
bc
ab
c
mol.m-2.s-1
Número Racimos / trat.
aaaa
0
50
100
150
200
250
C AT BT Mix
Nú
mero
racim
os
Peso total uva
aaa
a
0
2
4
6
8
10
12
14
16
C AT BT Mix
Peso
(kg
)
El aumento de
Temp. No
afectó el
rendimiento
El aumento de temperatura
NO afectó el contenido de
antocianos y el IPT
CONCLUSIONES
El aumento de temperatura NO afectó el
crecimiento, rendimiento ni composición de bayas
en Malbec.
Los tratamientos si afectaron la radiación PAR y el
contenido de clorofila
El cv. Malbec, mostró una alta capacidad de
aclimatación a distintas condiciones
ambientales.
(Resultados similares, Sadras & Soar 2009, en
Australia con Syrah).
Importante considerar capacidad de homeostasis
de las var. en las predicciones del CC.!!
2.2. manejo de riego
Hay una amplia brecha para mejorar las eficiencias
de riego a todo nivel
2.3. manejo de otros factores (UV-B y UV-C)
Algunos trabajos demuestran que la aplicación de
UV-B o UV-C aumenta contenido resveratrol y otros de
comp. Fenólicos en vid (Berli et al. 2008, 2010; Cantos
et al. 2001)
En nuestro grupo: De Rosas
I., Ponce M.T. y Martínez L.,
trabajan estudiando el efecto
de UV-C combinado con
aplicaciones de Ac. Salicílico
(hormona vegetal
2.4. herramientas químicas y moleculares
La aplicación de hormonas vegetales (ABA, Ac, Salicílico, Etileno) a los racimos aumenta polifenoles y antocianos (Yamane et al 2006; Jeong et al. 2004, Ban et al. 2003; Hiratsuka et al. 2001, Deis, 2008; Wen et al 2008, Chervin 2009, …. )
La introducción de genes de resistencia a factores adversos ó el aumento de la expresión de genes ligados al color y/o compuestos fenólicos.
2.5. mejoras en tecnologías enológicas
III. CAMINOS PARA LA ADAPTACIÓN
3. Obtener nuevos clones ó variedades
- mayor resiliencia y capac. aclimatación
- características de aroma y sabor
- resistencia a enfermedades y estreses
4. Cambiar de áreas de cultivo
* ir a mayores altitudes y/o latitudes
- problemas disponibilidad de agua
- obras infraestructura y bodegas
5. Cambios en características de
vinos futuros
MUCHAS GRACIAS !!
