Effects of change in land use and climate change on the potential distribution of sugarcane at Valle del Chota, Ecuador

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Paúl Arias-Muñoz
Evelin Lizeth Chamorro-Benavides
Sandy Anabel Patiño-Yar
Gabriel Jácome-Aguirre
Oscar Rosales

Abstract

Sugarcane is a socio-economically important crop, which is not exempt from internal and external disturbances. This research was carried out at the Chota Valley, one of the sectors where sugarcane is traditionally grown in Ecuador. The aim is to determine the effects of future land cover change on its development until 2031 and the effects of climate change on its distribution for the period 2025-2035 in the scenarios RCP 4.5 and RCP 8.5. For this purpose, land use was projected for 2022 and 2031, using land use coverages for 1999-2011 as the base information. Future projections under climate change scenarios were carried out using the agro ecological zoning of crops and changes in tempera- ture and precipitation climate scenarios. The results forecast that due to land use change, sugarcane cultivation will decrease its area by about 14.65 % from 2022 to 2031. However, the research findings under the RCP 4.5 and RCP 8.5 climate scenarios for the 2025-2035 period indicate a significant increase in the optimal areas for sugarcane production in equal proportion, mirroring the rise in water availability.

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References

Abad-Auquilla, A. (2020). El cambio de uso de suelo y la utilidad del paisaje periurbano de la cuenca del río Guayllabamba en Ecuador. Revista de Ciencias Ambientales, 54(2). Online: https://n9.cl/b0rd7.

Aguilar-Rivera, N., Algara Siller, M., and Olvera Vargas, L. A. (2015). Gestión del agua como factor limitante de productividad cañera en México. Revista de Geografía Norte Grande, 60:135–152. Online: https://n9.cl/df4wu.

Arias-Muñoz, P., Jácome, G., and Vilela, P. (2022). Analysis of vulnerability to climate change in small cities using livelihood approach. a case of study of Cotacachi, Ecuador. Acta Geographica Universitatis Comenianae, 66(1):63–79. Online: https://n9.cl/fohso.

Arias-Muñoz, P., Saz, M. A., and Escolano Utrilla, S. (2023). Estimación de la erosión del suelo mediante el modelo RUSLE. caso de estudio: Cuenca media alta del río Mira en los Andes de Ecuador. Investigaciones Geográficas, 79:207–230. Online: https://n9.cl/fohso.

Armenta, G., Villa, J., and Jácome, P. (2016). Proyecciones climáticas de precipitación y temperatura para Ecuador, bajo distintos escenarios de cambio climático. Technical report, Ministerio del Ambiente. Online: https://n9.cl/5gs4o.

Carrascal Jijón, S. L. (2016). Creación de un sujeto político en los esclavizados del Valle del ChotaIbarra a finales del siglo XVIII. Master’s thesis, FLACSO sede Ecuador. Online: https://n9.cl/se0f3y.

Coronel Feijoo, R. (1991). El valle sangriento 15801700: De los señorios de la coca y el algodón a la hacienda cañera jesuita. Master’s thesis, FLACSO sede Ecuador. Online: https://n9.cl/g7n1w.

Duarte Álvarez, O. and González Villalba, D. (2019). Guía técnica cultivo de caña de azúcar. Technical report, Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Asunción. Online: https://n9.cl/08lda.

Echeverría, J. and Uribe, M. V. (1981). Papel del Valle del Chota-Mira en la economía interandina de los Andes Septentrionales del Ecuador. Revista del Instituto Otavaleño de Antropología, 7(9):23–46. Online: https://n9.cl/g4hpk.

El Chami, D., Daccache, A., and El Moujabber, M. (2020). What are the impacts of sugarcane production on ecosystem services and human wellbeing? A review. Annals of Agricultural Sciences, 65(2):188–199. Online: https://n9.cl/8x4ki7.

Espín Díaz, J. (1999). Estrategias campesinas de sobrevivencia y de reproducción social en la población negra del Valle del Chota, Ecuador, pages 5–27. CLACSO, Consejo Latinoamericano de Ciencias Sociales. Online: https://n9.cl/uj6v2p.

FAO (1978). Report on the agro-ecological zones project. 1. Methodology and results for Africa. Rome, Italy. Technical report, Food and Agriculture Organization of the United Nations. Online: https://n9.cl/csyks.

Gómez-Merino, F., Trejo-Téllez, L., Sentíes-Herrera, H., Pérez-Sato, J., and Salazar-Ortiz, J. (2015). La caña de azúcar ofrece más que azúcar: Oportunidades de diversificación. Agroentorno, 166(18):24–

Online: https://n9.cl/0v1yz.

Guerra, A. and Hernández, A. (2012). El cambio climático y el cultivo de la caña de azúcar. In El cultivo de la caña de azúcar en Guatemala, pages 479–512. Instituto Privado de Investigación sobre Cambio Climático (ICC). Online: https://n9.cl/293fi.

Gupta, H. V., Sorooshian, S., and Yapo, P. O. (1999). Status of automatic calibration for hydrologic models: Comparison with multilevel expert calibration. Journal of Hydrologic Engineering, 4(2):135–143. Online: https://n9.cl/xjey0.

Heredia-R, M., Torres, B., Cabrera-Torres, F., Torres, E., Díaz-Ambrona, C. G. H., and Pappalardo, S. E. (2021). Land Use and Land Cover Changes in the Diversity and Life Zone for Uncontacted Indigenous People: Deforestation Hotspots in the Yasuní Biosphere Reserve, Ecuadorian Amazon. Forests, 12(11):1539. Online: https://n9.cl/r3qb1.

Intergovernmental Panel On Climate Change (IPCC) (2023). Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Cambridge University Press. Online: https://n9.cl/zqau0.

Jaiphong, T., Tominaga, J., Watanabe, K., Nakabaru, M., Takaragawa, H., Suwa, R., Ueno, M., and Kawamitsu, Y. (2016). Effects of duration and combination of drought and flood conditions on leaf photosynthesis, growth and sugar content in sugarcane. Plant Production Science, 19(3):427–437. Online: https://n9.cl/j7l4h.

Knox, J. W., Díaz, J. R., Nixon, D., and Mkhwanazi, M. (2010). A preliminary assessment of climate change impacts on sugarcane in Swaziland. Agricultural systems, 103(2):63–72. Online: https://n9.cl/0mtyz.

Linnenluecke, M. K., Zhou, C., Smith, T., Thompson, N., and Nucifora, N. (2020). The impact of climate change on the Australian sugarcane industry. Journal of Cleaner Production, 246(118974). Online: https://n9.cl/ilrxk.

López Feldman, A. J. and Hernández Cortés, D. (2016). Cambio climático y agricultura: Una revisión de la literatura con énfasis en América Latina. El trimestre económico, 83(332):459–496. Online: https://n9.cl/uwfb8.

López Granados, E. M., Bocco, G., and Mendoza Cantú, M. E. (2001). Predicción del cambio de cobertura y uso del suelo: El caso de la ciudad de Morelia. Investigaciones geográficas, 1(45):39–55. Online: https://n9.cl/nj3js.

Marin, F. R., Jones, J. W., Singels, A., Royce, F., Assad, E. D., Pellegrino, G. Q., and Justino, F. (2013). Climate change impacts on sugarcane attainable yield in southern Brazil. Climatic Change, 117:227–239. Online: https://n9.cl/ja2kz.

Mena, P. (2001). Montañas y agua en la Mitad del Mundo, volume 204. Abya Yala. Online: https://n9.cl/jhygv.

Mendoza, J., Gualle, D., Gómez, P., Ayora, A., Martínez, I., and Cabezas, C. (2005). Progresos en el manejo de plagas en caña de azucar en Ecuador. Online: https://n9.cl/hzlv8p.

Ministerio de Ambiente, Agua y Transición Ecológica (MAATE) (2020). Informe de Proyecciones Climáticas Nacionales. Technical report, Ministerio de Ambiente, Agua y Transición Ecológica.

Ministerio de Ambiente de Ecuador (2019). Primera contribución determinada a nivel nacional para el acuerdo de París bajo la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático. Technical report, Ministerio de Ambiente de Ecuador. Online: https://n9.cl/eg12n.

Moraes, M. A. F. D., Oliveira, F. C. R., and DiazChavez, R. A. (2015). Socio-economic impacts of Brazilian sugarcane industry. Environmental Development, 16:31–43. Online: https://n9.cl/4wcsf.

Moreno Izquierdo, V. J., Lasso Benitez, L. d. P., Reyes Pozo, M. D., Haro Prado, R., and Cruz, G. (2018). Aptitud agroecológica de tres cultivos estratégicos (maíz, arroz y caña de azúcar) en 14 cantones de la cuenca baja del río Guayas. Pro Sciences: Revista de Producción, Ciencias e Investigación, 2(13):15–24. Online: https://n9.cl/pcw3y.

Moriasi, D. N., Arnold, J. G., Van Liew, M. W., Bingner, R. L., Harmel, R. D., and Veith, T. L. (2007). Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Transactions of the ASABE, 50(3):885–900. Online: https://n9.cl/vs6ku.

Organización Internacional del Azúcar (2013). Cambio climático y cultivos azucareros. Technical report, Organización Internacional del Azúcar. Online: https://n9.cl/z4cl7j.

Ortega Chuquín, J. U. and Arias Muñoz, D. P. (2022). Análisis de los efectos del cambio de uso de suelo en el paisaje del bosque húmedo: Una visión al año 2022 en la cuenca del río CayapasEcuador. SATHIRI, 17(1):288–311. Online: https://n9.cl/6nb6r.

Ortiz Villalva, V. (2011). Valle del Chota: Fútbol, identidad y mercado. Master’s thesis, Universidad Andina Simón Bolívar, Sede Ecuador. Online: https://n9.cl/ykgux.

Oviedo, B. and León, G. (2010). Guía de procedimiento para la generación de escenarios de cambio climático regional y local a partir de los modelos globales. Technical report, Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). Online: https://n9.cl/k6rsu.

Peralta, E., Barrera, V. H., Unda Galarza, J. R., Guala, M., and Tacán, M. (2001). Estudio de la producción, poscosecha, mercadeo y consumo de fréjol arbustivo en el Valle del Chota, Ecuador. Informe de investigación. Technical report, Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIAP). Online: https://n9.cl/anv5j.

Pereira De Souza, A., Gaspar, M., Alves Da Silva, E., Ulian, E. C., Waclawovsky, A. J., Nishiyama Jr,

M. Y., Dos Santos, R. V., Teixeira, M. M., Souza, G. M., and Buckeridge, M. S. (2008). Elevated co2 increases photosynthesis, biomass and productivity, and modifies gene expression in sugarcane. Plant, Cell & Environment, 31(8):1116–1127. Online: https://n9.cl/krht5.

Pourrut, P. (1983). Los climas del Ecuador: Fundamentos explicativos. Ministerio de Agricultura y Ganadería de Ecuador. Online: https://n9.cl/8qbdb0.

Righetti, S. A., Hobouchian, M. P., and García Skabar, Y. (2019). Corrección del BIAS del pronóstico de temperatura mínima y máxima del modelo GFS. Nota Técnica SMN 2017-56. Technical report, Servicio Meteorológico Nacional (SMN). Online: https://bit.ly/4jGAwUz.

Ross, C., Fildes, S., and Millington, A. (2017). Landuse and land-cover change in the Páramo of South-Central Ecuador, 1979–2014. Land, 6(3):46. Online: https://n9.cl/rxhzc.

Ruiz Corral, J. A., Medina García, G., González Acuña, I. J., Flores López, H. E., Ramírez Ojeda, G., Ortiz Trejo, C., Byerly Murphy, K. F., and Martínez Parra, R. A. (2013). Requerimientos agroecológicos de cultivos. Technical report, INIFAP. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias-CIRPAC-Campo Experimental Centro Altos de Jalisco. Online: https://n9.cl/quy25.

Sierra, R. (1999). Propuesta preliminar de un sistema de clasificación de vegetación para el Ecuador continental. Technical report, Proyecto Inefan/Gef-Birf y Ecociencia. Online: https://n9.cl/8pgsm9.

Silva, M. d. A., Arantes, M. T., Rhein, A. F. d. L., Gava, G. J. C., and Kolln, O. T. (2014). Potencial produtivo da cana-de-açúcar sob irrigação por gotejamento em função de variedades e ciclos. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 18(3):241–249. Online: https://n9.cl/qn94q.

Singh, B. and El Maayar, M. (1998). Potential impacts of greenhouse gas climate change scenarios on sugar cane yields in Trinidad. Environmental Science, Agricultural and Food Sciences Tropical Agriculture, 75(3). Online: https://n9.cl/6a47c3.

Som-ard, J., Atzberger, C., Izquierdo-Verdiguier, E., Vuolo, F., and Immitzer, M. (2021). Remote Sensing Applications in sugarcane cultivation: A review. Remote Sensing, 13(20):4040. Online: https://n9.cl/ukbmt.

Som-ard, J., Hossain, M. D., Ninsawat, S., and Veerachitt, V. (2018). Pre-harvest sugarcane yield estimation using UAV-based RGB images and ground observation. Sugar Tech, 20(6):645–657. Online: https://n9.cl/fgfjv.

Todd, J., Glaz, B., Burner, D., and Kimbeng, C. (2015). Historical use of cultivars as parents in Florida and Louisiana sugarcane breeding programs. International Scholarly Research Notices. 257417. Online: https://n9.cl/7pydzs.

Winckell, A., Marocco, R., Winter, T., Huttel, C., Pourrut, P., Zebrowski, C., and Sourdat, M. (1997). Los grandes rasgos del relieve en el Ecuador, pages 3–13. Centro Ecuatoriano de Investigación Geográfica. Online: https://n9.cl/cable1.

Zhao, D. and Li, Y.-R. (2015). Climate change and sugarcane production: Potential impact and mitigation strategies. International Journal of Agronomy. Online: https://n9.cl/druvyz.