The Biologist
(Lima)
The Biologist (Lima), 2021, vol. 19 (1), 13-18.
ORIGINAL ARTICLE / ARTÍCULO ORIGINAL
1Universidad Científica del Sur. Facultad de Ciencias Ambientales. Escuela de Ingeniería Ambiental. Panamericana Sur km
19. Lima 42.
180000291@ucientifica.edu.pe
*Corresponding author: 180000291@ucientifica.edu.pe
1,*
Emerson Jaime-Huaman
ABSTRACT
Keywords: Adaptation strategies – climate change – fertilizer
A modeling equation was carried out for climate changes in 2080 and 2099 under the fourth climate
scenario proposed by the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) where a very high level of
greenhouse gas emissions is assumed (RCP “Representative Concentration Pathway” 8.5); to predict the
yield of corn production with low or no fertilization and high fertilization as a technique for adaptation and
mitigation of the adverse effects of climate change. The percentage reduction in corn yield by 2080 with
low or no fertilizer application is 30 to 55%, and with high fertilizer application it is 10 to 20%. Climate
change would have negative impacts on future agricultural production and food security. Fertilization is
one of the mitigation and adaptation strategies for corn cultivation in the face of climate change.
The Biologist (Lima)
ISSN Versión Impresa 1816-0719
ISSN Versión en linea 1994-9073 ISSN Versión CD ROM 1994-9081
doi:10.24039/rtb2021191877
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FERTILIZATION AS A STRATEGY FOR MITIGATION AND ADAPTATION OF CORN
CULTURE FOR FUTURE CLIMATE CHANGES
FERTILIZACIÓN COMO ESTRATEGIA DE MITIGACIÓN Y ADAPTACIÓN DEL CULTIVO DE
MAIZ PARA FUTUROS CAMBIOS CLIMÁTICOS
RESUMEN
Palabras clave: Cambio climático – estrategias de adaptación – fertilizante
Se realizó una ecuación de modelación para cambios climáticos del año 2080 y 2099 bajo el cuarto
escenario climático planteado por la IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio
Climático) donde se asume un nivel muy alto de emisiones de gases de efecto invernadero (RCP
“trayectoria de concentración representativa” 8,5); para predecir el rendimiento de la producción de maíz
con baja o nula fertilización y alta fertilización como técnica de adaptación y mitigación de los efectos
adversos del cambio climático. El porcentaje de reducción del rendimiento de maíz para el año 2080 con
baja o ninguna aplicación de fertilizante es de 30 a 55%, y con alta aplicación de fertilizantes es de 10 a
20%. El cambio climático causaría impactos negativos en la producción agrícola futura y la seguridad
alimentaria. La fertilización es uno de las estrategias de mitigación y adaptación del cultivo de maíz frente
cambio climático.
https://orcid.org/0000-0002-3832-5391
D
14
El Cambio Climático (CC) causado por el
calentamiento global se ha convertido en una de las
ma yo re s pr eo cupaciones en e l ámbito
internacional. Las concentraciones atmosféricas
mundiales de los gases de efecto invernadero (GEI)
han aumentado notablemente por la actividad
humana (A1-Ghussain, 2018).
Las actividades afectadas por el CC se extienden a
diversos ámbitos productivos y económicos, el
sector agropecuario, hídrico, la biodiversidad y
bosques, el turismo, salud de la población, entre
otros. Con riesgos desde la disminución de la
producción y calidad de los alimentos, ingresos
más bajos y alza de precios, sequias en muchas
regiones por falta de precipitaciones y en otras,
mucha disponibilidad de agua debido al
derretimiento de los glaciales e inundaciones en
áreas urbanas relacionadas con precipitación
extrema (Yi et al., 2020).
El cambio climático y el aumento de la población
mundial son dos fuerzas convergentes que
desafiarán conjuntamente a los investigadores. El
cambio climático potencialmente reduce la
productividad, mientras que un aumento de la
población mundial requerirá más alimentos. Si la
productividad no mejora para el futuro condiciones
climáticas, la inseguridad alimentaria puede
fomentar una gran incertidumbre económica y
política (van Beek et al., 2010).
En el sector agricultura, los cultivos son sensibles a
las variaciones de las temperaturas y a las
precipitaciones, específicamente, en zonas donde
la producción se desarrolla por secano (lluvias
precipitadas) y se cuenta con un nivel de tecnología
tradicional. Estos efectos en la agricultura no serán
homogéneos en todas las regiones del planeta (Eck
et al., 2020).
En el Perú el impacto del CC es heterogéneo
dependiendo de la zona geográfica, ya que está
compuesto por muchos microclimas constituyendo
84 zonas de vida de las 114 a nivel mundial y 28
tipos de clima de los 34 existentes en el planeta.
Entonces, Perú tendrá diversos efectos
dependiendo de la zona y climas existentes, lo que
hará que las manifestaciones climáticas en unas
regiones sean beneficiosas y en otras seas
perjudiciales (Carrasco, 2016). Y tendrá diversos
efectos dependiendo de la zona y climas existentes,
lo que hará que las manifestaciones climáticas en
unas regiones sean beneficiosas y en otras seas
perjudiciales (Eck et al., 2020).
Los cultivos corren un gran riesgo debido a los
cambios en el uso de la tierra y el cambio climático
(Cerda-Hurtado et al., 2018). El cambio climático
causaría impactos negativos en la producción
agrícola futura y la seguridad alimentaria. Se deben
tomar medidas de adaptación para mitigar los
efectos adversos (Lin et al., 2014; Rurinda et al.,
2015).
El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el
Cambio Climático (IPCC) diseñó cuatro diferentes
escenarios climáticos tomando diferentes niveles
de esfuerzo de reducción de emisiones de GEI a
nivel global a 2100. El primer escenario es el de
mitigación estricto (RCP “trayectoria de
concentración representativa” 2.6) donde se asume
que la temperatura probablemente no excede los
2ºC; el segundo (RCP 4.5) y el tercero (RCP 6.0)
son escenarios intermedios, en ambos se asumen
que se exceden los 2ºC de temperatura, con
diferencia de que el tercer escenario se aplica varias
tecnologías y estrategias de reducción de GEI); y el
cuarto escenario con un nivel muy alto de
emisiones de gases de efecto invernadero (RCP
8.5) se asume que la temperatura probablemente no
excede los 4ºC (IPCC, 2014).
El objetivo principal de la investigación fue
predecir el rendimiento de la producción de maíz
para cambios climáticos del año 2080 y 2099 bajo
el cuarto escenario climático planteado por la IPCC
donde se asume un nivel muy alto de emisiones de
gases de efecto invernadero (RCP 8.5), conocer la
resiliencia del cultivo de maíz frente cambio
climático, generar conocimiento de técnicas de
adaptación y mitigación del cambio climático
mediante aplicación de fertilizantes.
Se recopiló información disponible en Science
Direct y Wiley, acerca predicciones y modelos del
INTRODUCCIÓN
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
MATERIAL Y MÉTODOS
Jaime-Huamán
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combinaciones entre “Vulnerability of maize
production”, “Adaptation strategies”, “Potential
adaptation” y “Maize production”. Luego
verificamos que toda información sean artículos
científicos para corroborar que son pertinentes e
información confiable. Se excluyeron los artículos
que no presentaron rendimiento de maíz en
porcentaje (%). En total se evaluaron ocho
artículos científicos (Obs), los cuales fueron
solicitados al autor principal para utilizar los
porcentajes del rendimiento de maíz (Tabla 1).
rendimiento de la producción de maíz (Zea mays
L.) para cambios climáticos del año 2080 y 2099
bajo RCP 8.5. Se utilizó diferentes combinaciones
de términos relevantes sin restricción en el año de
publicación. Primero realizamos dos búsquedas
generales con los siguientes términos (1) "Maize
model-based simulation of climate change impacts
on maize yields”, (2) "Model to estimate climate
change impact on global maize yield” y (3) "Maize
production under future climate change”. Luego
realizamos búsquedas adicionales con múltiples
Tabla 1. Base de datos de la revisión bibliográfica (porcentaje de reducción de rendimiento para los dos años de
estudio con fertilización alta y baja).
N° de
Artículos
Fertilizante Tiempo
(años)
% reducción del
rendimiento
Fuente
Obs1 Bajo
99,000
46,000
(Lin et al.,
2014)
Obs2 Bajo
80,000
30,000
(Xiong
et al.,
2016)
Obs3 Bajo
99,000
82,000
(Bannayan et al., 2016)
Obs4 Bajo
99,000
32,000
(Rurinda et al., 2015)
Obs5 Bajo
80,000
29,000
(Ahmad et al., 2020)
Obs6 Bajo
80,000
24,160
(Chen et al., 2020)
Obs7 Bajo
80,000
37,000
(Araya et al., 2017)
Obs8 Alto
99,000
20,000
(Rurinda et al., 2015)
Obs9 Alto
80,000
13,000
(Rurinda et al., 2015)
Obs10 Alto
80,000
9,000
(Muluneh, 2020)
Obs11 Alto
99,000
18,000
(Muluneh, 2020)
Obs12 Alto
80,000
12,000
(Ahmad et al., 2020)
Obs13 Alto 80,000 12,000 (Araya et al., 2017)
climáticos con fertilización alta y baja con el
software estadístico XLSTAT (Tabla 2).
Finalmente, con el porcentaje de reducción del
rendimiento se realizó una ecuación de modelación
para el rendimiento de maíz a los futuros cambios
Tabla 2. Ecuación de modelación para el rendimiento de maíz a los futuros cambios climáticos con fertilización alta
y baja.
Fertilizante Ecuación de modelación
Bajo % reducción del rendimiento = -68,03719 + [1,22596*tiempo (año)] +
[47,95825 * fertilización baja] –
[0,83123 * tiempo (año) *
fertilización baja]
Alto % reducción del rendimiento = -68,03719 + [1,22596*tiempo
(año)] +
[47,95825 * fertilización alta] –
[0,83123 * tiempo (año) * fertilización
alta]
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
Adaptation of corn culture for future climate changes
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(Ahmed et al., 2018). La respuesta del maíz al
nitrógeno mineral disminuye con el cambio
climático progresivo, lo que implica una
disminución en la tasa óptima de fertilizantes en el
futuro (Rurinda et al., 2015). Se sugiere que en el
futuro cercano, el manejo mejorado de la fertilidad
de los cultivos y del suelo seguirá siendo
importante para mejorar el rendimiento del maíz
(Saeed et al., 2018). Por otro lado, Lin et al. (2014),
mostraron que la duración de la floración y la
duración de la madurez del maíz por falta de
nutrientes se acortarían en el clima futuro y, por lo
tanto, el rendimiento del maíz se reduciría en un 11-
46% durante 2011-2099 en relación con 1981-
2010. Asimismo, el rendimiento del maíz
disminuiría durante el siglo XXI entre 2,6% a 82%
(Bannayan et al., 2016).
El índice de vulnerabilidad del cultivo está
relacionada con la sequía, con el equilibrio hídrico
y el aumento de fertilizantes. Muluneh (2020),
observó una reducción del % del rendimiento del
maíz en 10% durante los períodos de proyección
climática 2021–2050 (Moradi et al., 2013). El
aumento proyectado de las temperaturas caliente /
seca daría como resultado una reducción del 28%
para el sistema de producción actual y una
reducción del 29% para el futuro sistema de
La figura 1 nos muestra la regresión del porcentaje
de reducción del rendimiento de maíz entre los
años 2080 y 2099, con fertilización alta y baja.
El cambio climático causaría impactos negativos
en la producción agrícola futura y la seguridad
alimentaria, los impactos proyectados del cambio
climático en la producción mundial de maíz son
consistentemente negativos (Niaz et al., 2020). El
porcentaje de reducción del rendimiento de maíz
para el año 2080 con baja o ninguna aplicación de
fertilizante es de 30 a 55%, y con alta aplicación de
fertilizantes es de 10 a 20% bajo el RCP 8.5.
Rurinda et al. (2015) determinaron que al sembrar
con una alta tasa de fertilización, el rendimiento de
grano promedio simulado para cultivo de maíz
disminuyó en un 13% para los períodos 2010–2039
y 2040–2069 y en un 20% para 2070–2099, y
cultivo con poca fertilización se pronosticaron
disminuciones más grandes en el rendimiento de
hasta el 32% para 2070-2099 (Ahmed et al., 2018).
El fertilizante aumentó el rendimiento
significativamente tanto para 2080 y 2099
Figura 1. Regresión del porcentaje de reducción del rendimiento de maíz entre los años 2080 y 2099, con fertilización alta y baja.
A. Regresión del porcentaje de reducción del rendimiento por tiempo. B. Uso de fertilizantes (alta y baja).
DISCUSIÓN
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producción de maíz a mediados de siglo (Ahmad et
al., 2020). El rendimiento de maíz se reduciría en
2,995% con un aumento de 1 ° C en la temperatura
media de la temporada de crecimiento,
respectivamente (Kaye & Quemada, 2017). Por el
contrario, el rendimiento de maíz aumentaría en
aproximadamente 6,947% con un aumento de 1 MJ
-2
m en la radiación solar de onda corta descendente
de la temporada media de crecimiento,
respectivamente (Chen et al., 2020).
Entonces, la evaluación de las opciones de manejo
adaptativo es fundamental para enfrentar los
impactos negativos del cambio climático
(Munguía-Aldama et al., 2015); y luego, tomar
medidas de adaptación para mitigar los efectos
adversos (Rosenzweig & Tubiello, 2007). Existen
diferentes estrategias de adaptación, como por
ejemplo la fecha de siembra, uso de fertilizantes y
sustituir los cultivares locales por otros de
maduración posterior (Rurinda et al., 2015). Lin et
al. (2014), indicaron que sustituir los cultivares
locales por otros de maduración posterior y retrasar
la fecha de siembra podría aumentar los
rendimientos a medida que cambia el clima
(Ramos & Terry, 2014). El uso de diferentes fechas
de siembra como un enfoque de adaptación mostró
que retrasar la fecha de siembra será ventajoso para
obtener un mayor rendimiento en todas las
ubicaciones de estudio en el futuro (Bannayan et
al., 2016).
Asimismo, los resultados mostraron que el
rendimiento de maíz a mediados del siglo XXI
disminuirá en promedio con respecto al presente en
un 37-46% bajo RCP 8,5. (Araya et al., 2017). La
disminución del rendimiento puede deberse
principalmente al acortamiento del período de
crecimiento (disminución del 9-18% en días hasta
la madurez), atribuido a temperaturas elevadas
(Fodor et al., 2017).
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Ahmad, I.; Ahmad, B.; Boote, K. & Hoogenboom,
G. 2020. Adaptation strategies for maize
production under climate change for semi-
arid environments. European Journal of
Agronomy, 115: 1161-0301.
Ahmed, I.; Rahman, M.H.; Ahmed, S.; Hussain, J.;
Ullah, A. & Judge, J. 2018. Assessing the
impact of climate variability on maize using
simulation modeling under semi-arid
environment of Punjab, Pakistan.
Environmental Science and Pollution
Research, 25: 28413-28430.
Al-Ghussain, L. 2018. Global warming: review on
d r i v i n g f o r c e s a n d m i t i g a t i o n .
Environmental Progress & Sustainable
Energy, 38: 13–21.
Araya, A.; Kisekka, I.; Lin, X.; Vara, P.V.; Gowda,
P.H. Rice, C. & Andales, A. 2017.
Evaluating the impact of future climate
change on irrigated maize production in
Kansas. Climate Risk Management, 17:
139-154.
Bannayan, M.; Paymard, P. & Ashraf, B. 2016.
Vulnerability of maize production under
future climate change: possible adaptation
strategies. Journal of the Science of Food
and Agriculture, 96:4465-4474.
Carrasco, F. 2016. Efectos del cambio climático en
la producción y rendimiento de la maíz en el
distrito de Juli, periodo 1997 – 2014.
Comuni@cción, 7: 2219-7168.
Cerda-Hurtado, I.M.; Mayek-Pérez, N.;
Hernández-Delgado, S.; Muruaga-
Martínez, J.S.; Reyes-Lara, M.A.; Reyes-
Valdés, M.H. & González-Prieto, J.M.
2018. Climatic adaptation and ecological
descriptors of wild beans from Mexico.
Ecology and Evolution, 8:6492-6504.
Chen, X., Wang, L.; Niu, Z.; Zhang, M.; Li, C. &
Li, J. 2020. The effects of projected climate
change and extreme climate on maize and
rice in the Yangtze River Basin, China.
Agricultural and Forest Meteorology, 15:
282–283.
Eck, M.A.; Murray, A.R.; Ward, A.R. & Konrad,
C.E. 2020. Influence of growing season
temperature and precipitation anomalies on
crop yield in the southeastern United States.
Agricultural and Forest Meteorology, 291:
108053.
Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el
Cambio Climático [IPCC], 2014. Cambio
climático 2014. Informe de síntesis
Resumen para responsables de políticas.
Contribución de los Grupos de trabajo I, II y
III al Quinto Informe de Evaluación del
Grupo Intergubernamental de Expertos
sobre el Cambio Climático [Equipo
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
Adaptation of corn culture for future climate changes
18
abonos orgánicos: importancia del bocashi
como alternativa nutricional para suelos y
plantas. Cultivos Tropicales, 35: 52-59.
Rosenzweig, C. & Tubiello, F.N. 2007. Adaptation
and mitigation strategies in agriculture: an
analysis of potential synergies. Mitigation
and Adaptation Strategies for Global
Change, 12: 855–873.
Rurinda, J.; Wijk, M.T.; Mapfumo, P.;
Descheemaeker, K.; Supit, I. & Giller, K.E.
2015. Climate change and maize yield in
s o u t h e r n A f r i c a : w h a t c a n fa r m
management do? Global Change Biology,
21: 4588-4601.
Saeed, U.; Ahmad, I.; Fahad, M.; Ullah, A.;
Rahman, M.H. Ahmad, A. & Judge, J. 2018.
Yield forecasting of spring maize using
remote sensing and crop modeling in
Faisalabad-Punjab Pakistan. Journal of the
Indian Society of Remote Sensing, 46:
1701-1711.
van Beek, C.L.; Meerburg, B.G.; Schils, R.L.M.;
Verhagen, J. & Kuikman, P.J. 2010. Feeding
the world's increasing population while
limiting climate change impacts: linking
N O and CH emissions from agriculture to
2 4
population growth. Environmental Science
& Policy, 13: 89-96.
Xiong, W.; Skalský, R.; Porter, C.H.; Balkovič, J.;
Jones, J.W. & Yang, D. 2016. Calibration-
induced uncertainty of the EPIC model to
estimate climate change impact on global
maize yield. Journal of Advances in
Modeling Earth Systems, 8: 1358-1375.
Yi, Y.; Beibei, L.; Peng, W.; Wei-Qiang, C. &
Timothy, M.S. 2020. Toward sustainable
climate change adaptation. Journal of
Industrial Ecology, 24: 318-330.
principal de redacción, R.K. Pachauri y
L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Ginebra, Suiza.
Kaye, J.P. & Quemada, M. 2017. Using cover crops
to mitigate and adapt to climate change.
Agronomy for Sustainable Development,
108: 2527–2540.
Lin, Y.; Wu, W. & Ge, Q. 2014. CERES-Maize
model-based simulation of climate change
impacts on maize yields and potential
adaptive measures in Heilongjiang
Province, China. Journal of the Science of
Food and Agriculture, 95: 2838-2849.
Fodor, N.; Challinor, A.; Droutsas I.; Ramirez-
Villegas, J.; Zabel, F.; Koehler, A.K. &
Foyer, C.H. 2017. Integrating plant science
and crop modeling: assessment of the
impact of climate change on soybean and
maize production. Plant and Cell
Physiology, 58: 1833-1847.
Moradi, R.; Koocheki, A.; Mahallati, M.N. &
Mansoori, H. 2013. Adaptation strategies
for maize cultivation under climate change
in Iran: irrigation and planting date
management. Mitigation and Adaptation
Strategies for Global Change, 18: 265–284.
Muluneh, A. 2020. Impact of climate change on
soil water balance, maize production, and
potential adaptation measures in the Rift
Valley drylands of Ethiopia. Journal of Arid
Environments, 179: 0140-1963.
Munguía-Aldama, J.; Sánchez-Plata, F.; Vizcarra-
Bordi, I. & Rivas-Guevara, M. 2015.
Estrategias para la producción de maíz
frente a los impactos del cambio climático.
Revista de Ciencias Sociales, 21: 538-547.
Niaz, Y.; Muhammad, S.A.; Waqas, M.; Hussain,
S.H.: Khalid, U.; Waseem, M.; Ahmad, I. &
Fahad, M. 2020. Evaluating the impact of
climate change on water productivity of
Maize in the Semi-arid environment of
Punjab, Pakistan. Sustainability, 12: 3905.
Ramos, D. & Terry, E. 2014. Generalidades de los
Received October 8, 2020.
Accepted December 18, 2020.
The Biologist (Lima). Vol. 19, Nº1, jan - jun 2021
Jaime-Huamán
