Si el calentamiento continúa aumentando sin cesar en el Medio Oeste de EEUU, en 50 años podemos esperar que las mejores condiciones para la producción de maíz y soja se trasladen de Iowa e Illinois a Minnesota y las Dakotas, según investigadores de la Universidad estatal de Pensilvania (Penn State).
Utilizando machine learning, una forma de inteligencia artificial que permite que un sistema informático aprenda de los datos, el equipo proceso más de tres décadas de datos de rendimiento de cultivos a nivel de condado del Servicio Nacional de Estadísticas Agrícolas del Departamento de Agricultura de EEUU para 18 estados en la región central de Estados Unidos, donde se concentra casi la totalidad de la producción de estos cultivos.
Los investigadores evaluaron los rendimientos de los cultivos junto con los datos climáticos. Consideraron variables climáticas fundamentales para encontrar predictores de rendimiento específicos para cada una de las fases de cultivo. El estudio también analizó las relaciones entre el clima y el rendimiento de maíz, sorgo y soja desde 1980 hasta 2016.
«Este tipo de investigación era imposible antes de la era del Big Data en la que vivimos ahora, y por supuesto, solo se puede hacer utilizando la poderosa capacidad informática a la que podemos acceder en Penn State», dijo el investigador Armen Kemanian, profesor asociado de sistemas de producción y modelado en la Facultad de Ciencias Agrícolas. «Este estudio es importante porque en un clima que está cambiando relativamente rápido, estas técnicas nos permiten prever lo que puede suceder».
Los hallazgos, publicados en Environmental Research Letters, no necesariamente significan que ocurrirá el cambio hacia el norte y el oeste en la producción de maíz y soja, dijo la investigadora principal Alexis Hoffman, quien obtuvo su doctorado en meteorología en Penn State en 2018. Pero, en base a los datos, los investigadores concluyen que ese cambio está en progreso y existe una gran probabilidad de que continúe.
«No estamos sugiriendo que ese cambio sea una catástrofe», dijo Kemanian. «No significa que Iowa dejará de producir cultivos, pero podría significar que los agricultores de Iowa se adaptan a un clima más cálido que produce dos cultivos en un año o una combinación diferente de cultivos en lugar de la rotación dominante de maíz y soja. Es esperable que los cambios se produzcan gradualmente y los agricultores y la cadena de suministro no debería tener inconvenientes para poder adaptarse. Pero las cosas cambiarán».
Uno de los resultados más reveladores del estudio es que los tres cultivos analizados tienen respuestas distintas a la humedad y la temperatura, señaló Hoffman. En general, el maíz necesita más humedad, el sorgo tolera temperaturas más altas y la soja está en algún punto intermedio.
Para cada año durante el período de estudio, los investigadores estimaron las fechas de siembra en cada condado, en función de las temperaturas a nivel local para simular la adaptación de los agricultores a los años fríos o cálidos, dijo. Estimaron que la siembra ocurre una vez que el promedio móvil de 21 días aumenta a una temperatura umbral específica del cultivo. Las temperaturas de siembra para maíz, sorgo y soja fueron de 10 °C, 15 °C y 12 °C, respectivamente.
El maíz exhibió una respuesta excepcionalmente fuerte de mayor rendimiento al aumento de la humedad atmosférica durante su fase crítica, desde antes hasta después de la floración, así como una fuerte sensibilidad a la exposición a temperaturas extremas, explicó Hoffman.
«La humedad es un factor crítico para todos los cultivos estudiados, pero lo que nos dicen los datos es que es más sensible para el maíz que para la soja o el sorgo, y en un período de tiempo muy estrecho», dijo. «Y por humedad, queremos decir que los suelos pueden estar húmedos, pero los datos muestran que la humedad en el aire es muy importante. Eso no se sabía antes».
Sin embargo, la soja tiene una gran respuesta a las temperaturas máximas y mínimas, dijo. «Todos los cultivos tuvieron respuestas similares a las altas temperaturas, aunque documentamos una tolerancia comparativamente mayor a las altas temperaturas para el sorgo a 32,5 °C versus un rango de 29 °C y 30 °C para el maíz y la soja. No describimos esa respuesta: el aprendizaje automático la reveló para nosotros».
La investigación puede tener implicaciones para las compañías que venden seguros de cosechas, sugiere Kemanian.
«Los cambios de altas temperaturas son perjudiciales. Aprender cuándo y cuánto es importante para el maíz y la soja», dijo. «Las compañías de seguros de cultivos tienen interés en esto porque necesitan evaluar el riesgo de que ocurra un estrés determinado y cuánto pagarán como resultado».
