Actividad 2: Caña de azucar
CONTEXTO DEL CASO
Un agricultor interesado en el cultivo de caña de azúcar, desea saber en qué zonas del mundo puede establecer su cultivo y obtener rendimientos potenciales (kg/ha). El agricultor sabe que uno de los factores limitantes más no el único, es el clima y por ello investiga cuales son los rangos óptimos sobre los cuales se obtienen rendimientos potenciales identificando lo siguiente:
- Temperatura media entre 22,5°C y 28°C.
- Precipitación anual entre 1500 y 3500 milímetros.
- Precipitación mensual entre 125 y 290 milímetros.
Adicionalmente, el agricultor tiene información que le indica que la región del Valle del Cauca en Colombia posee unos rendimientos altos y que otra aproximación para identificar las zonas a nivel global sería buscar otros sitios con condiciones similares.
Objetivo
Teniendo en cuenta el contexto anterior:
Utilizando los datos de clima de línea base a nivel global, genere un código en R que permita construir mapas de aptitud en términos climáticos para la caña de azúcar (con base en los rangos óptimos). Grafique los mapas con una escala de colores adecuada.
Identifique 2 o 3 países con áreas de alto potencial para la caña de azúcar y realice un corte para estas zonas con el shape global. Grafique los mapas con una escala de colores adecuada.
Identificar algunos puntos (2 o 3) al azar en la región del Valle del Cauca (use google maps) y extraer la información de clima. Grafique las series de tiempo de temperatura y precipitación.
Por medio de alguna métrica de similaridad (ejemplo: distancia euclidiana) genere un código en R que permita identificar mapas de similaridad a nivel global para los sitios identificados en 3. Grafique los mapas con una escala de colores adecuada.
Compare los mapas generados por ambas aproximaciones y concluya.
PUNTO 1. RANGOS ÓPTIMOS
Teniendo en cuenta los criterios y rangos óptimo para el cultivo definidos y estudiados por el agricultor, se emplea los datos abiertos de https://worldclim.org/data/worldclim21.html, la cual nos ofrece información de temperatura y precipitación en los periodos de tiempo comprendidos entre los años 1970 y 2000.
Datos Temperatura Mensual
La anterior imagen nos permite identificar que existen archivos que almacenan los promedios mensuales de temperatura a nivel mundial, desde enero hasta diciembre, teniendo en cuenta que se empleo un raster stack, se puede validar que cuando se cumple los rangos óptimos de temperatura entre 22.5 y 28 °C la condición es verdadera y se representa por el color azul, mientras que en rojo se tienen todos los valores fuera del rango ideal del cultivo de caña de azucar. Por lo tanto, este resultado nos permite identificar cuales meses del año tiene la temperatura ideal para el cultivo de caña de azucar.
Datos Temperatura anual
Posterior realizamos el mismo análisis empleando los 12 meses del año, con el fin de determinar cuantos meses del año la temperatura estuvo en el rango óptimo, por lo tanto, los valores posibles van de 0 (ningún mes óptimo) a 12 (todos los meses óptimos). Este análisis anual nos permite identificar mejor las regiones de posibles cultivos, considerando que el cultivo de caña tiene un ciclo medio de 12 a 18 meses en zonas sub-tropicales como la nuestra, es importante reconocer que se requieren temperaturas óptimas en todos los meses del año.
De acuerdo con lo anterior se puede concluir que las zonas óptimas para el cultivo con aquellas que se encuentran cerca a la línea del ecuador.
Datos Precipitación mensual
Los niveles de precipitación mostrados en la figura anterior, permiten conocer las zonas en las cuales las precipitación de lluvia esta entre los 125 y 290 mm (azul) indicadores óptimos para el cultivo de caña de azucar y en rojo tenemos las zonas que no cumplen esta condición, se identifican zonas alrededor de la línea del ecuadro como países de Suramerica, Centro América, África, China, India, Malasia, Indonesia, Filipinas, sin embargo se pueden evidenciar zonas alejadas de las área tropicales como; Canada, la Florida, Noruega, Islandia y Groenlandia que también cumplen con esta condición.
Posterior realizamos el mismo análisis empleando los 12 meses del año, con el fin de determinar cuantos meses del año la precipitación estuvo en el rango óptimo, por lo tanto, los valores posibles van de 0 (ningún mes óptimo) a 12 (todos los meses óptimos). Este análisis anual nos permite identificar mejor las regiones de posibles cultivos, considerando que el cultivo de caña tiene un ciclo medio de 12 a 18 meses en zonas sub-tropicales como la nuestra, es importante reconocer que se requieren lluvias óptimas en todos los meses del año.
De acuerdo con lo anterior se puede concluir que las zonas óptimas para el cultivo son aquellas que se encuentran cerca a la línea del ecuador que presentan precipitación en los rangos óptimos durante casi todo el año.
Datos Precipitación Anual
La anterior gráfica permite visualizar y filtrar los valores de precipitación entre 1500 y 3500 mm que son considerados óptimos para el cultivo de caña de azúcar, nuevamente se puede apreciar que los países cerca al ecuador son los que mejores caracteristicas presentan.
PUNTO 2. PAISES CON POTENCIAL
Considerando la investigación realizada por el agricultor para identificar los paises con un alto potencial para el cultivo de caña, se tendra en cuenta que cumpla las siguientes consideraciones:
- Temperatura media entre 22,5°C y 28°C.
- Precipitación anual entre 1500 y 3500 milímetros.
- Precipitación mensual entre 125 y 290 milímetros.
La gráfica anterior visualiza las condiciones ideales para las variables analizadas (Temperatura y Precipitación), donde se puede observar que pocas regiones en el mundo cumplen con estas condiciones óptimas para el cultivo de caña de azucar, en color verde se pueden apreciar las zonas donde más tiempo en el año cumplen con las condiciones deseadas.(cumplen las condiciones ideales pero no todos los meses del año)
## País
## 1 Brasil
## 2 Colombia
## 3 Democratic Republic of the Congo
## 4 Dominican Republic
## 5 Ecuador
## 6 Fiji
## 7 French Polynesia
## 8 Indonesia
## 9 Kiribati
## 10 MadagascarLa anterior gráfica representa las regiones y un listado de los paises en donde se cumplen las tres condiciones ideales para el cultivo de caña de azucar, sin embargo, teniendo en cuenta el ciclo de vida del cultivo de caña se filtrará que esta condicion se cumpla en al menos el 80% del año (9.6 meses), para aumentar la posibilidad de éxito de la siembra.
Recortes Paises
Teniendo en cuenta los paises identificados con mayor probabilidad de crecimiento del cultivo de caña, se seleccionan 02 paises para realizar los recortes (Brasil e Indonesia):
Recorte Brasil
Las zonas en verde son aquellas que cumplen con los criterios de precipitación y temperatura la mayoria del año para el cultivo de caña de azúcar.
Recorte Indonesia
Las zonas en verde son aquellas que cumplen con los criterios de precipitación y temperatura la mayoria del año para el cultivo de caña de azúcar.
PUNTO 3. PUNTOS ALEATORIOS VALLE
La idea principal es extraer la información de 2 o 3 puntos de manera aleatoria para extraer la información del clima en la zona seleccionada.
Los dos puntos aleatorios fueron cerca al municipio de Roldanillo y La Cumbre (Valle del Cauca)
Series de Tiempo Temperatura
Series de Tiempo Precipitación
Teniendo en cuenta las series de tiempo para los puntos seleccionados se puede inferir que el municipio de la Cumbre Valle no cumple con los rangos óptimos de temperatura al encontrarse entre los 10 y 12 grados, mientras que roldanillo se encuentra por encima de los 22 grados durante todo el año, para el factor de precipitación si se puede observar que existen meses donde estas condiciones (125-290 mm) no se cumplen en ambos municipios, siendo mediados de marzo el mes más óptimo para la cocecha en roldanillo hasta junio y nuevamnete a mediados de agosto hasta a mediados de noviembre.
Por otro lado para la cumbre los factores de precipitación se cumplen a principios de marzo hasta principios de mayo y nuevamente alcanza sus valores de precipitación a mediados de agosto y va hasta diciembre.
PUNTO 4. MAPAS DE SIMILARIDAD A NIVEL GLOBAL
Teniendo en cuenta que en el punto anterior el municipio de la Cumbre no cumplió con las condiciones óptimas de temperaturas al estar casi 10 grados por debajo del rango ideal, se realizará la comparación de similitud con el municipio de Ronaldillo.
Teniendo en cuenta que se requiere que se cumplan ambas condiciones para
tener un mejor desempeño durante el cultivo de caña, se interpolan estos
mapas para determinar la zonas en el mundo que son más parecidas a las
condiciones de Roldanillo.
PUNTO 5. CONCLUSIONES
De acuerdo a la última imagen, existen varias zonas alrededor del mundo con similares características al municipio de Roldanillo-Valle, y estas zonas tienen en común que se encuentran debajo de la línea del ecuador, lo que las caracteriza como zona tropicales, en las cuales el cultivo de caña tendría las condiciones ideales para su cocecha, para este ejercicio y considerando que se deben cumplir ambas condiciones de precipitación y temperatura también se considero el tiempo de cultivo, el cual debe mantener condiciones durante casi todo el año, por lo tanto se estima que un 80% es suficiente para completar exitosamente el cultivo de caña (9.6 meses). No obstante, cabe destacar que rango de aceptación podría se más amplio, lo que podría traducirse en una mayor flexibilidad para la identificación de zonas potencialmente aptas.
A escala global, las regiones con mayor probabilidad de éxito para este cultivo se concentran en las proximidades del ecuador, excluyendo áreas de alta montaña y desiertos. Estas zonas incluyen el sudeste asiático, África subtropical, el norte de Sudamérica, Centroamérica y el Caribe, donde las condiciones climáticas son más favorables.
Sin embargo, para una planificación agrícola es esencial considerar variables adicionales más allá del clima y precipitación como lo son:tipo de suelo, nutrientes, plagas, biodiversidad, infraestructura entre otros, por lo tanto, la integración de estos criterios en futuros análisis permitiría optimizar la selección de áreas y reducir riesgos asociados al cultivo, garantizando así una producción sostenible y eficiente del cultivo de caña de azucar.