INTRODUCCIÓN

La agricultura es una de las actividades con mayor relevancia en la vida de los humanos, debido a la producción de alimentos, materias primas, fibras, bienes, servicios ecológicos esenciales y a su amplia extensión en el mundo (1). La agricultura permitió la evolución de los humanos, ya que gracias a la misma se pudieron establecer en una zona determinada y desempeñarse complementariamente en actividades distintas a la de buscar alimento, debido a que los resultados de la agricultura les permitían alimentarse (²-⁶).

La agricultura es vulnerable al cambio climático, por lo cual, es importante posicionar como prioridad el cambio climático, debido a que sus efectos negativos ponen en riesgo la continuidad de la vida. El cambio climático trae consigo la elevación de la temperatura del planeta, derretimiento de los glaciares, el incremento de las precipitaciones, más humedad y modificaciones en las estaciones del clima; no obstante, en ciertos lugares del mundo algunos cultivos podrían beneficiarse de estos efectos (⁷-¹⁰)

Diversos estudios sobre el cambio climático sugieren que este influirá de forma negativa al bienestar humano y la agricultura, afectando en mayor magnitud a los pobres y vulnerables, es decir, en los países en vías de desarrollo priman los efectos biológicos negativos, como la disminución en producción para la mayoría de cultivos; los países desarrollados resultan menos afectados que los que se encuentran aún en vías de desarrollo (⁵,⁸,¹¹-¹⁶).

De acuerdo a las proyecciones realizadas por el International Food Policy Research Institute, mediante un modelo del crecimiento de cultivos sujetas a condiciones de cambio climático: en Asia Meridional, sus cosechas disminuirán de manera significativa a consecuencia del cambio climático, siendo el arroz y el trigo los más perjudicados. En África Sub-Sahariana se observan respuestas mixtas, es decir, incrementos y disminuciones en la producción de cultivos de maíz y por otro lado se ven efectos negativos considerables en el trigo de secano (¹⁷-²⁰).

En el caso de China, cierta cantidad de cultivos podrían presentar un aumento en su producción, debido a que un incremento de temperatura en ciertos lugares donde actualmente existe una temperatura debajo de la óptima para un adecuado cultivo resultaría favorable (²¹,²²). En Sudáfrica es posible que para el 2030 se pierda un 30% o más de su cosecha de maíz y en el sur de Asia podrían perderse un 10% de los cultivos de arroz y maíz. Además, se estima que los cultivos de Pakistán disminuyan en 50% y que la producción de maíz de Europa incremente en un 25%; todo esto a consecuencia del cambio climático según el Servicio meteorológico de Reino Unido (²³-²⁷).

En América Latina el sector agroalimentario posee una importancia crucial en el desarrollo económico, debido a que representa un poco más del 25% del total del producto bruto interno de la región. En esta región se da la producción superior al 60% del total de los alimentos básicos destinados al consumo interno. El cambio climático posee efectos mixtos en la producción de cultivos, es decir, en algunos cultivos podría favorecer y en otros perjudicar a ciertos cultivos de acuerdo a sus características agroecológicas y demográficas. Según estimaciones, para la mitad del siglo la producción del sector agrícola se podría mantener estable o hasta podría incrementar en el sureste de América del Sur; sin embargo, la agricultura de Centroamérica podría resultar ser la zona más afectada toda América Latina en los siguientes 15 años, comprometiendo su seguridad alimentaria de forma severa (²,²⁸-³²).

En los últimos años la agricultura de los Andes ha mostrado mayor sensibilidad al cambio climático, favoreciendo procesos de erosión del suelo, retroceso de glaciares, pérdida de cobertura vegetal, incremento en la intensidad de lluvias y alteración en la dinámica de los cultivos de la región como: papa, quinua, maíz, entre otros. En por eso que en Perú es la actividad central del sector rural y su resultado afecta a las condiciones de vida de la población peruana; además de sostener su seguridad alimentaria y aportar a la alimentación de su población, que consta de aproximadamente 33 millones de personas (⁴,³³-³⁸).

Perú cuenta con un total de 128 millones hectáreas de tierra, de las cuales 3,3 están asignadas hacia el sector agrícola. En el año 2004 el sector agropecuario aportaba un 8,4% del total del PIB, utilizaba el 32,4 % del total de la fuerza laboral y aportaba con el 15% del total de las exportaciones. Además de contar con un gran potencial forestal que posee en territorio de 73 millones de hectáreas. Además, es considerado uno de los 12 países megadiversos con una extensión de aproximadamente 60 a 70% de diversidad biológica, pese a esta ventaja, el inadecuado manejo de recursos existentes se ha convertido en una amenaza, lo cual ha conllevado a alcanzar cifras cruciales de degradación de algunas zonas, lo cual genera problemáticas como la salinización, agotamiento de agua, extinción de especies, desgaste de tierras y deforestación (⁴,³⁹-⁴¹).

Las zonas rurales de Perú, en su mayoría, se dedican a la actividad agraria, y este mismo sector es el que se encuentra altamente vulnerable ante los efectos del cambio climático; es así que nace la necesidad de mitigación y adaptación para evitar impactos económicos y sociales negativos en estas poblaciones, entre ellas el departamento de Puno, donde la principal característica de la agricultura es que depende de las lluvias (bajo secano), y su clima presenta heladas y friajes que representa un nivel muy alto de vulnerabilidad agrícola (³⁷,⁴²,⁴³). Dada la importancia del sector agrícola y los efectos del cambio climático en este, se plantean las siguientes preguntas para la presente investigación: ¿Cuál es el efecto que tiene el cambio climático en la producción de los principales productos agrícolas de la Región de Puno en Perú durante el periodo 1996-2018?

Por lo cual, el objetivo principal de la presente investigación es establecer el efecto del cambio climático en la producción de los principales productos agrícolas de la Región Puno-Perú, abarcando como periodo de análisis desde 1996 hasta 2018.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se realizó un estudio documental observacional, con diseño no experimental, de corte logitudinal-correlacional, ya que implica obtener los datos el sistema (DRAP Y SENAHMI) con el objetivo de describir las variables y poder analizar la interrelación que tienen, y su influencia (⁴⁴,⁴⁵).

El enfoque es cuantitativo, deductivo, pues se utilizan enfoques generales y teorías para obtener los indicadores adecuados de medición, en la que se evalúa la teoría analizada con la base de datos y los resultados de la regresión, todo ello para examinar el impacto que tienen los factores más importantes que afectan a la producción (⁴⁴,⁴⁵).

Según el Instituto Nacional de Estadística e Informática, el área de estudio se encuentra en la región Puno, situada a orillas del lago Titicaca, abarca un área de 71,999 Km2, que representa un 5.6% de la superficie peruana y se encuentra ubicada en la zona sur-oriente del Perú; la altitud del departamento de Puno se localiza entre los 3500 y los 6000 m.s.n.m.(⁴⁶).

Según el censo del año 2017, un 53.8% (630 mil 648 habitantes) de la población censada corresponde a centros poblados urbanos del departamento de Puno; mientras que el 46.2% (542 mil 49 habitantes) corresponde a centros poblados rurales. Actualmente el departamento de Puno está constituido por 13 provincias y 110 distritos. Las provincias con mayor extensión son: Carabaya (18,31%), Sandia (17,7%) y Puno (9,69%); y la provincia con menor extensión es Yunguyo (0,43%). La Región Puno está situada entre los paralelos -12.98 y los meridianos -71.14 y -68.79 en longitud oeste, cuenta con un intervalo de elevación entre los 154 - 6 733 m.s.n.m. y una grandiosa diversidad climática y topográfica, lo cual propicia el desarrollo de una gran gama de comunidades tanto animales y vegetales; esta característica hace posible que Puno sea una de las regiones con mayores niveles de agro diversidad; como claro ejemplo de este, actualmente se cultivan más de 1,000 tipos de papa nativa de las 2,800 que se cultivan en Perú, asimismo se cultivan cerca de 80 variedades de quinua (⁴⁷) (Figura 1).

Figura 1 Ubicación del área de estudio. Fuente: Sub Gerencia de Demarcación Territorial-GRPPAT. 

La información de la presente investigación es secundaria, pues se utilizó series históricas de la Dirección Regional Agraria de Puno (DRAP) para la variable de producción (dependiente), y del SENAMHI para las variables independientes, las cuales son: temperatura mínima y máxima y por último a la precipitación pluvial. Además, se abarcó el periodo 1996-2018 para los cultivos de quinua, papa y cebada de la Región Puno; la observación por cada cultivo esta expresado por campañas agrícolas, siendo así que cada cultivo posee duraciones diferentes (Tabla 1).

Tabla 1 Campaña Agrícola por Cultivo. 

Además, como variables independientes a las variables climáticas: Precipitación pluvial y la temperatura (máxima y mínima). Las precipitaciones pluviales están medidas en milímetros (mm) de agua recogida en una superficie plana, la temperatura máxima y mínima están medidas en grados Celsius (ºC), la data fue extraída de las estaciones meteorológicas del SENAMHI, para dicha variable se toma en cuenta la media de la campaña agrícola; y en las precipitaciones pluviales se toma el acumulado total comenzando el mes de la siembra hasta el mes de la cosecha del cultivo, siendo así, se considera los datos mensuales desde el año 1996, ya que cada campaña agrícola empieza en un determinado año y finaliza el año siguiente.

RESULTADOS

Comportamiento de la producción para cada tipo de cultivo

Con los datos obtenidos del SENAMHI se puede observar el comportamiento de las variables independientes y determinar su efecto en la variable dependiente, en este caso para cada cultivo.

Figura 2 Comportamiento de la producción de Quinua, Papa y Cebada. 

De acuerdo a la Figura 2, la producción de quinua ha sufrido muchos cambios durante los 22 años de estudio, en el gráfico se presentan caídas drásticas en los años 2001, 2004, 2008, 2013, 2016 en vista de los incrementos en los niveles tanto en las precipitaciones como en la temperatura sugerida para el adecuado desarrollo de la quinua. Para los años 2009, 2015, 2017 muestran elevados niveles de producción, los cuales son explicados por los niveles óptimos que presentan los factores temperatura máxima, mínima y precipitación; durante el periodo de estudio, la producción promedio de la quinua es de 27250.68 Tm, oscilando entre 14173 Tm. hasta 39610 Tm, con desviación estándar de 7770.276.

En el caso de la producción de papa, muestra diversas fluctuaciones en el periodo de análisis (1998-2018); de acuerdo a la figura 2, existió caídas en la producción de los años 2001, 2004, 2008, 2012, 2016, todo esto ocasionado por el notable aumento en las precipitaciones, las cuales fueron: 823.65, 739.81mm, 832.33mm, 816.32mm, 801.43mm respectivamente. Por otra parte, se aprecia que, en los años 2003, 2005, 2011, 2015 presenta una producción de papa elevada; estas son explicadas por los niveles óptimos que tienen los factores temperatura máxima, mínima y precipitación; además, durante el periodo de estudio, la producción promedio de la Papa es de 520646.1 Tm, oscilando entre 262249 Tm. hasta 798367 Tm, y 148513.7 de Desviación Estándar.

Con respecto a la producción de cebada muestra múltiples comportamientos a lo largo de los 22 años de estudio; se presentaron descensos drásticos en los años 2001, 2004, 2008, 2012 ocasionado por las elevaciones abruptas en las precipitaciones, que muestran niveles de 716.43mm, 700.12mm, 713.73mm y 736.71mm respectivamente; en la temperatura se observaron elevaciones tanto en la temperatura máxima como mínima. Por el contrario, en los años 2003, 2005, 2010, 2015; la producción de cebada presenta niveles elevados, que son explicados por los niveles óptimos que poseen los factores temperatura máxima, mínima y precipitación. Es por eso que, durante el periodo de estudio, la producción promedio de la Cebada es de 26096.14 Tm, oscilando entre 18102 Tm. hasta 30570 Tm, y 3481.8 de desviación estándar (Figura 2).

En este sentido, la relación entre la producción de quinua, papa y cebada con las variables climáticas de precipitaciones pluviales y temperatura mínima es inversa o negativa; por el contrario, la relación con la temperatura máxima es positiva o directa (Figura 3).

Figura 3 Relación entre la producción de Quinua y las variables climáticas. 

La relación entre la producción de papa con las variables climáticas de temperatura mínima es inversa o negativa; por el contrario, la relación con la temperatura máxima y las precipitaciones pluviales es positiva o directa (Figura 4).

Figura 4 Relación entre la producción de Papa y las variables climáticas. 

La relación entre la producción de cebada con las variables climáticas de precipitaciones pluviales y temperatura máxima es relación inversa o negativa; por el contrario, la relación con la temperatura mínima es positiva o directa (Figura 5).

Figura 5 Relación entre la producción de Cebada y las variables climáticas. 

Planteamiento de modelo econométrico para la producción de quinua, papa y cebada

La regresión econometría por cada cultivo se realizó relacionando la variable dependiente con cada una de las variables independiente; es decir, se relacionó la producción de los cultivos con las variables de precipitaciones pluviales, temperatura máxima y temperatura mínima. En seguida se relacionó la producción de los cultivos con las variables de temperatura asociados (temperatura máxima y temperatura mínima de manera conjunta) y finalizando, se relacionó todas las variables de manera conjunta. Se pudo evidenciar que el estadístico t-student y el coeficiente de determinación R² para el análisis de relevancia en cada caso con consistentes y cumplen los requisitos para su análisis.

La Tabla 2 evidencia los resultados de las estimaciones realizadas para la producción de la quinua, donde se estimaron las variables de manera individual y grupal, donde los criterios de Akaike y Schwarz muestran que la variable que explica mejor a la producción de quinua es la temperatura mínima, en vista que posee valores menores respecto a las otras dos (Precipitaciones pluviales y temperatura máxima).

En cuanto al R^2, de los modelos econométricos de la producción de quinua es explicada en un 26% por las precipitaciones pluviales, 84% por la temperatura máxima y 88% por la temperatura mínima, siendo esta última la variable que mejor explica a la producción. Además, de manera agrupada, la estimación 4 que corresponde a la temperatura máxima y mínima asociadas muestra influencia de 93%, mientras que la estimación 5 correspondiente al modelo conjunto que incluye todas las variables, explica en un 94% la producción de quinua (Tabla 2).

Tabla 2 Estimación de modelo para la producción de la quinua. 

Además, en la Tabla 3 se puede apreciar los resultados de las estimaciones realizadas para la producción de la papa, donde de acuerdo a los criterios de Akaike y Schwarz se determinan que la variable que explica mejor la producción de papa es la temperatura máxima, ya que sus valores son menores respecto a las otras dos (Precipitaciones pluviales y temperatura mínima).

Complementariamente, se observa el R^2 de las regresiones individuales, donde se afirman que la producción de la papa es explicada en un 92% por las precipitaciones pluviales, 96% por la temperatura máxima y 92% por la temperatura mínima, siendo la variable temperatura máxima la que mejor explica a la producción de papa. Además, de manera agrupada, la estimación 4 que corresponde a la temperatura máxima y mínima asociadas muestra influencia de 95%, mientras que la estimación 5 correspondiente al modelo conjunto que incluye todas las variables, explica en un 94% la producción de papa (Tabla 3).

Tabla 3 Estimación de modelo para la producción de la papa. 

Además, en la Tabla 4 se evidencia los resultados de las estimaciones realizadas para la producción de la cebada, donde se estimaron las variables de manera individual y grupal. A partir de los criterios de Akaike y Schwarz se determinan que, la variable que explica mejor la producción de cebada son las precipitaciones pluviales, pues sus valores son menores respecto a las otras dos (Temperatura máxima y temperatura mínima).

Considerando los resultados obtenidos del R^2 de las regresiones individuales, se observa que la producción de la cebada es explicada en un 76% por las precipitaciones pluviales, 65% por la temperatura máxima y 73% por la temperatura mínima, siendo la variable precipitaciones pluviales la que mejor explica a la producción de dicho cultivo. Además, de manera agrupada, la estimación 4 que corresponde a la temperatura máxima y mínima asociadas muestra influencia de 75%, mientras que la estimación 5 correspondiente al modelo conjunto que incluye todas las variables, explica en un 86% la producción de cebada (Tabla 4).

Tabla 4 Estimación del modelo para la producción de la cebada 

Niveles óptimos de precipitaciones pluviales y temperatura máxima y mínima

Cuando se habla de temperatura óptima se hace referencia a la temperatura adecuada que los cultivos soportan a lo largo de sus etapas de desarrollo, por lo que, mientras las temperaturas aumentan, la producción de cultivos también lo hace, pero si exceden los niveles óptimos de temperatura, la producción se ve perjudicada y disminuye. Lo mismo sucede en el caso de precipitaciones pluviales, ya que el riego es necesario para los cultivos, resulta beneficioso cuando las precipitaciones aumentan, pero si son excesivas, se ocasionarán inundaciones que perjudicarán la producción de cultivos.

En el caso de la producción de la quinua, cada resultado obtenido en las estimaciones donde se relacionaron las variables climáticas de manera individual, pasa a ser descritas para derivarse. Entonces al considerar las precipitaciones pluviales, el nivel de precipitación pluvial que optimiza la producción es la que se muestra a continuación:

El resultado obtenido muestra que, la precipitación o pluvial es de 657.97 mm. para optimizar los niveles de producción de quinua en la Región de Puno. Según los boletines revisados del MINAGRI, las precipitaciones pluviales deben oscilar entre 400 y 1000 mm para ser adecuadas.

Para el caso de la temperatura máxima que optimiza la producción de la quinua es:

Para obtener una óptima producción de la quinua, la temperatura máxima deberá ser de 15.95°C; comparando el resultado con las especificaciones del resumen técnico del cultivo, la temperatura debe oscilar entre los 0°C a 20°C.

Para el caso de la temperatura mínima que optimiza la producción de la quinua, se obtiene:

Para alcanzar una producción óptima de la quinua; la temperatura mínima deberá ser de 1.41°C. Comparando el resultado con las especificaciones del resumen técnico del cultivo, la temperatura debe oscilar entre los 0°C a 20°C.

Para el caso de la producción de la papa, se realizó la descripción de las estimaciones obtenidas relacionadas individualmente de las variables climáticas, procediendo a derivar. En este sentido, al considerar las precipitaciones pluviales óptimas, para la producción de la papa fue:

Si bien se sabe, las precipitaciones deben estar en rango de 500 - 1160 mm según el SENAMHI. El resultado obtenido está dentro del rango, ya que para tener un optima producción de papa en la región de puno, nos da como resultado que las precipitaciones pluviales es de 774.77 mm.

Para obtener la temperatura máxima óptima para la producción de la papa, se planteó:

Según la ficha técnica de la papa, el rango de la temperatura adecuada será entre -4°C a 30°C para tener una producción ideal de papa, para la producción adecuada del cultivo la temperatura máxima debe ser de 19.29°C.

Para obtener la temperatura máxima óptima para la producción de papa, se planteó:

Según la ficha técnica de la papa, el rango de la temperatura adecuada será entre -4°C a 30°C para tener una producción ideal de papa, para la producción adecuada del cultivo la temperatura mínima debe ser de 4.40°C que está dentro del rango.

Con respecto a la producción de cebada, se realizó una descripción de los resultados de las estimaciones al relacionar cada variable climática de forma independiente. Por lo que para obtener el nivel de precipitación pluvial que optimiza la producción de cebada, se obtuvo:

Del cual, el resultado obtenido muestra que, la precipitación de lluvias o pluvial es de 766.08 mm. para optimizar los niveles de producción de cebada en la Región de Puno.

La temperatura máxima que optimiza la producción de la cebada fue:

Por lo que, para obtener una óptima producción de la cebada: la temperatura máxima deberá ser de 16.32°C. En concordancia con su ficha técnica donde se menciona que la temperatura del cultivo de cebada debe oscilar entre los 0°C y 22°C.

Finalmente, para obtener la temperatura mínima que optimiza la producción de la cebada, se planteó el siguiente caso:

Del cual, para alcanzar una producción óptima de la cebada; la temperatura mínima deberá ser de 2.52°C. En concordancia con su ficha técnica donde se menciona que la temperatura del cultivo de cebada debe oscilar entre los 0°C y 22°C.

DISCUSIÓN

De los resultados obtenido en la presente investigación son muy relevantes y coinciden de alguna manera con los resultados obtenidos por ^{Tonconi (48) en el 2015}, donde estableció que las temperaturas máximas y mínimas influyen significativamente para la producción de quinua, papa y cebada, pero en el caso del cultivo de quinua demostró que existen efectos positivos ante el cambio climático, pues el hecho de que la temperatura sobrepasara los niveles requeridos para la producción óptima no fue perjudicial para este grano andino. En el caso del cultivo de la papa si se vieron perjudicados cuando la temperatura no mostró umbrales óptimos para su producción, ocasionando pérdidas. Al igual que la quinua, los cultivos de cebada se vieron perjudicados por el cambio climático, al punto de sufrir consecuencias negativas leves en sus campañas posteriores. Además, de acuerdo a su investigación, los umbrales óptimos en cuanto a la temperatura para la producción son: 19.39°C - 3.80°C para la quinua, 13.5°C - 3.75°C para la papa y 15.91°C - 4.66°C para la cebada. Es por eso que, en contraste del presente trabajo de investigación, donde se determinó que la temperatura óptima para los tres cultivos debe oscilar entre: 15.95°C - 1.41 °C para la quinua, 19.29°C - 4.41°C para la papa y 16.31°C - 2.52°C para la cebada; se evidencia que hay una pequeña variación en ambos resultados y se le atribuye a la diferencia de años y condiciones climáticas.

Respecto a la precipitación pluvial, Tonconi (⁴⁸) afirmó que la presencia de niveles de precipitación ligeramente inferiores a los óptimos no es significativamente perjudicial para los cultivos, sin embargo, en nuestra investigación concluimos que, para optimizar la producción de los cultivos, es necesario que los umbrales de precipitación pluvial alcancen: 657.97 mm. en el caso de la quinua, 774.770 mm. para la papa y 766.078 mm para la cebada. Es por eso que se demuestra una diferencia frente a la presente investigación, ya que esto se sustenta en los años transcurridos y los fenómenos que el calentamiento global ha causado, como la presencia de más sequías que se va agravando con el transcurrir de los años.

Al igual que en la presente investigación, los resultados son muy coincidentes por lo determinado por ^{Carrasco (49) en el 2016}, ya que el cambio climático afectó a la producción y el rendimiento de quinua, explicando en 60% y 35%. Además, al igual que en la presente investigación, la variable temperatura máxima es la que más explica a la producción y rendimiento de la quinua, coincidiendo la temperatura optima de temperatura máxima, temperatura mínima y la precipitación.

CONCLUSIONES

De todo lo analizado en la presente investigación se puede determinar que, el cambio climático explicado a través de las precipitaciones pluviales, temperatura máxima y temperatura mínima tienen un efecto negativo sobre la producción de cultivos, pues cuando la temperatura y precipitaciones pluviales aumentan al punto de exceder los niveles óptimos, la producción disminuye; esto al menos en el caso de la papa y cebada, siendo la papa, el cultivo más vulnerable al incremento de estas variables. Respecto a la quinua, al parecer, resultó el cultivo más tolerante y su efecto respecto a un aumento en la temperatura máxima es positivo.

La producción de los cultivos (quinua, papa y cebada) presenta un comportamiento de tendencia creciente durante el periodo 1996-2018. Además, los resultados de la prueba de ADF para cada uno de los casos y modalidades nos indica que en primeras diferencias no hay presencia de raíz unitaria en las series, por lo que son estacionarias en su totalidad. Asimismo, los resultados de las estimaciones indican que los factores climáticos afectan la producción de la quinua y papa en 94% y en 86% a la producción de cebada.

En el análisis individual de las variables climáticas, las precipitaciones pluviales afectan en 26%, 92% y 76% a la producción de quinua, papa y cebada respectivamente. La temperatura máxima afecta en 84%, 96% y 65% a la producción de quinua, papa y cebada y la temperatura mínima afecta en 88%, 92% y 73% a la producción de quinua, papa y cebada respectivamente.

En cuanto a los niveles óptimos de precipitaciones pluviales y temperaturas, los resultados calculados se encuentran dentro de los parámetros establecidos. Para el caso de la quinua, el umbral óptimo de precipitaciones pluviales es de 657.97 mm., temperatura máxima de 15.95°C y temperatura mínima de 1.41°C; En el umbral óptimo de la producción de papa respecto a precipitaciones pluviales es de 774.770 mm, temperatura máxima de 19.29°C y temperatura mínima de 4.40°C. Por último, para la producción de cebada, el umbral óptimo de precipitaciones pluviales es de 766.0779 mm., temperatura máxima de 16.32°C y temperatura mínima de 2.52°C.