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Eficiencia en el uso y productividad del agua

mayo 9, 2023

Alberto de la Riva. Ingeniero agrónomo.

Uno de los desafíos más importantes a los que se enfrenta el sector agroalimentario español es la mejora del uso de los recursos hídricos ante una perspectiva de mayor escasez de agua. El cambio climático requiere un ingente esfuerzo para adaptar el regadío español a las nuevas circunstancias.

El agua es un recurso crucial para la agricultura. A escala mundial, el 72% de todas las extracciones de agua dulce se destinan al sector agrario. Del resto, un 12% se destina a la industria y a la producción de energía, y un 16% al consumo humano de forma directa.

La intensificación agrícola ejerce una tensión creciente sobre los recursos de agua dulce que se ve agravada por las consecuencias del cambio climático. En muchas regiones del mundo, incluidas algunas españolas, el agua está sometida a niveles altos de estrés hídrico. Asimismo, es probable que los niveles de estrés hídrico aumenten en las áreas actualmente más estresadas a medida que se intensifiquen los efectos del cambio climático. En España, se prevé una reducción de recursos hídricos en general más intensa hacia el sur peninsular y los archipiélagos.

En España, el sector agrícola acapara el 82,1% de los usos de agua (los hogares usan el 12,8% y el 5,1% restante se destina al resto de las actividades económicas).

El regadío es un elemento básico de nuestro sistema agroalimentario: la superficie regada en España representó un 22,9% de la superficie de cultivo en 2021.

Se puede observar el significativo aumento de la superficie de regadío en España entre 2004 y 2021, un incremento de más de medio millón de hectáreas hasta alcanzar los 3,9 millones en la actualidad. En este periodo, sin embargo, el consumo de agua del sector agrario se ha mantenido bastante estable (o incluso ha tendido a decrecer ligeramente) gracias al notable esfuerzo de modernización de los regadíos. En efecto, a lo largo de estos años, ha aumentado la superficie regada mediante el sistema de riego localizado (goteo), una técnica mucho más eficiente y con unas demandas de agua muy contenidas, en detrimento del sistema de gravedad, con un consumo de agua mucho mayor. El sistema de aspersión, un sistema más propio de cultivos herbáceos, también se ha ido implantando a lo largo de estos años.

En España, el sector agrícola acapara el 82,1% de los usos de agua (los hogares usan el 12,8% y el 5,1% restante se destina al resto de las actividades económicas).

El regadío es un elemento básico de nuestro sistema agroalimentario: la superficie regada en España representó un 22,9% de la superficie de cultivo en 2021.

Esta expansión de las técnicas de riego más eficientes refleja una coherencia con las políticas de regadío desarrolladas en los últimos años encaminadas a lograr una agricultura sostenible y eficiente. Pero, como ya se ha apuntado, la modernización de los regadíos no ha ido acompañada de un ahorro de agua en agregado, pues muchas veces se da simultáneamente una intensificación de cultivos, obteniéndose un mayor rendimiento por m³ de agua empleado, pero por otro lado disminuyen los retornos de riego a las masas de agua.

Teniendo en cuenta el escenario de menor disponibilidad de recursos hídricos en el futuro, con temperaturas más altas y mayor frecuencia de episodios de sequía debido al cambio climático, es aún más importante si cabe seguir mejorando la eficiencia y la sostenibilidad del regadío para mantener la producción de alimentos.

Es esencial seguir adelante con la modernización y digitalizar el regadío, mediante nuevas tecnologías y la incorporación de energías renovables.

A la hora de modernizar el regadío hay que tener en cuenta el ahorro de agua, pero también el consumo energético de sistemas modernizados, y la eficiencia del uso de fertilizantes y fitosanitarios. La digitalización permite optimizar las redes de riego en cuanto al consumo de agua y al consumo energético. El objetivo es garantizar la viabilidad de las explotaciones, así como su sostenibilidad.

El regadío, y en particular el regadío eficiente, permite aumentar la productividad de la agricultura, y con ello su rentabilidad. Al disminuir los riesgos asociados a la variabilidad de las precipitaciones, aumenta también la resiliencia de las explotaciones. En definitiva, aumenta la viabilidad de la agricultura y su contribución al desarrollo económico en el medio rural. Todo ello tiene también un impacto positivo en la industria agroalimentaria, con generación de empleo indirecto.

En un contexto de escasez de recursos hídricos, el aumento de la eficiencia del regadío como resultado de su modernización puede no reducir la presión sobre las cuencas hidrográficas debida a la extracción.

Hablar de eficiencia y sostenibilidad en el regadío supone no olvidar las oportunidades que ofrecen fuentes alternativas de recursos hídricos, no solo para aumentar la disponibilidad de agua, sino porque se trata de opciones no sujetas a la variabilidad de las precipitaciones, por lo que contribuyen a la resiliencia climática y, en el caso de la reutilización, a la economía circular, imprescindible a la hora de hablar de eficiencia.

La escasez de agua ha hecho que en España se desarrolle el uso de recursos no convencionales como son la desalación y la reutilización, también para el regadío. Así, según un análisis de la situación actual del regadío en España, en zonas del sudeste los regantes utilizan entre 140 y 150 hm³ de agua desalada.

Productividad y eficiencia del uso del agua de riego

Existen muchas definiciones aceptables de ‘Productividad del Agua’ (WP) actualmente utilizadas. Aquí, el término WP relaciona la producción con el volumen de entrada de agua, presentando diversos indicadores en función de la escala de entradas de agua. Todos los indicadores presentados a continuación pueden aplicarse a cualquier tipo de sistema de riego (p. ej., goteo, aspersor o superficie). La escala de tiempo para el cómputo de estos indicadores es un año (estación de crecimiento).

El WP puede aumentarse mejorando los rendimientos de los cultivos o reduciendo el agua aplicada. Por lo tanto, aumentar WP no necesariamente hace que haya más agua disponible para otros usos; solo es posible al disminuir el consumo. En general, la mejora de WP requerirá la aplicación de la cantidad de agua que maximiza la producción de cultivos y la minimización de las pérdidas de agua. De esta manera, en algunos casos puede ser deseable reducir la transpiración del cultivo y, por lo tanto, reducir el agua de riego aplicada; p.ej. la aplicación de riego deficitario permite reducir la cantidad de agua aplicada y mejorar la calidad de la fruta. En esta situación, se necesitaría un indicador de desempeño económico para evaluar el rendimiento mejorado. Estas prácticas pueden generar ahorros de agua y energía y/o co-beneficios, como la mejora de la calidad del agua. Sin embargo, terceros impactos deberían considerarse en algunas circunstancias ya que las medidas de productividad pueden significar mayores costos y más uso de energía. Podemos encontrar definiciones de ‘Eficiencia del Riego’ (IE) con diferencias significativas. Todas las definiciones tienen esencialmente el mismo denominador, el agua aplicada en el campo, lo que reduce el problema a la selección del numerador, el agua de riego utilizada de manera beneficiosa. Teniendo en cuenta una terminología general, IE se basa en el uso del agua por el cultivo (transpiración), que es difícil de medir con precisión. Para fines prácticos, en la mayoría de los casos, el uso del agua por el cultivo se define en términos de evapotranspiración. Sin embargo, no deberíamos considerar necesariamente el uso total del agua por el cultivo, ya que puede recibir contribuciones de otras fuentes (por ejemplo, la humedad del suelo almacenada, la lluvia, la capa freática, etc.). La contribución de la lluvia al uso del agua de la cosecha es a menudo un problema, y frecuentemente, la capacidad de almacenamiento de agua del suelo no se considera en el cálculo. Por otro lado, el agua de riego no sólo se usa de manera beneficiosa por el cultivo; por ejemplo, la fracción de lixiviación en áreas con poca lluvia debería incluirse en este componente para detener la acumulación de sales en la zona de la raíz. Por lo tanto, el propósito de aplicar agua (por ejemplo, para rellenar la zona de la raíz, el lavado de sales, la protección contra las heladas y el enfriamiento, etc.) debe definirse antes de medir la IE de un evento de riego. La definición de los objetivos del riego proporcionará una guía para seleccionar el indicador de IE adecuado. En esencia, IE está relacionado con el porcentaje de agua entregada al campo que se utiliza de manera beneficiosa. En la mayoría de los casos, nuestro objetivo es que el agua de riego se aplique a intervalos adecuados (dependiendo del método de riego) y las cantidades necesarias para satisfacer los requisitos de agua de cultivo. Tomando en cuenta todas estas consideraciones, todos los indicadores IE descritos a continuación pueden ser estimados.

La evaluación del rendimiento económico es un componente esencial de la evaluación del rendimiento. El principal objetivo de los agricultores es la preocupación por la rentabilidad de sus operaciones y estrategias de riego, independientemente de la viabilidad económica de una inversión en particular. Por lo tanto, los agricultores se preocupan por la rentabilidad general de la agricultura, mientras que es más probable que el administrador del sistema esté preocupado por la rentabilidad del sistema de riego. El principio rector clave a nivel de campo es minimizar los costes y, al mismo tiempo, maximizar los beneficios. De esta manera, la interpretación de los indicadores económicos sobre la viabilidad económica y la viabilidad social es relativamente simple y significativa para los agricultores, ya que se relacionan con objetivos económicos a corto plazo. Es por estas razones que nos hemos centrado en los indicadores para evaluar la rentabilidad de la agricultura de regadío en términos de agua suministrada. Estos indicadores de rendimiento económico se pueden estimar aplicando una medida de producción económica a cualquiera de los indicadores descritos previamente.

Los indicadores de rendimiento económico seleccionados son índices que generalmente se definen en términos del valor de la producción por unidad de entrada de agua. El valor de producción podría ser el rendimiento bruto, el margen bruto, el rendimiento marginal o cualquier otra medida económica adecuada. Estos indicadores están influenciados por muchos factores, como las fluctuaciones del mercado. Por esta razón, hay que tener cuidado al usar estos indicadores para fines de comparación, particularmente al comparar entre regiones o estaciones.

Además de los indicadores económicos de productividad del agua, la ‘eficiencia económica’ de la agricultura de regadío puede evaluarse mediante la cuantificación de la relación entre el valor del producto y el coste asociado con el riego. Estos indicadores pueden darnos una idea de la eficiencia económica del uso del agua; pero no deberían usarse para sacar conclusiones firmes sobre qué cultivos utilizan el agua de una manera más económica. Este podría ser un ejemplo de este tipo de indicador:

Estudio de evaluación del uso del agua de riego en la comarca del ‘Río Adaja‘

Se ha analizado la eficiencia en el uso del agua y los indicadores de productividad del agua para los principales cultivos durante tres años: 2010-2011, 2011-2012 y 2012-2013.

Teniendo en cuenta el escenario de escasez de agua para riego a corto y largo plazo y el escenario probable de asignación de agua para diferentes usos siguiendo criterios de eficiencia y productividad, este trabajo tenía como objetivo evaluar la eficiencia en el uso del agua y la productividad del agua en un sistema de riego español modernizado en la comarca ‘Río Adaja’ (Nava de Arévalo, Ávila) desde su puesta en marcha en 2010. Los indicadores se utilizarán para proponer estrategias de gestión del agua, que comprendan el ahorro de agua y/o el aumento de los ingresos de los agricultores, que podrían ayudarles a la toma de decisiones relacionadas con la gestión el agua en esta comarca de riego.

En la tabla 1 se presentan los valores medios de oferta hídrica (riego y precipitación efectiva estimada, Pe), el rendimiento del cultivo en cosecha, el mes de siembra y la duración del ciclo para los cultivos principales, aunque el área de girasol disminuyó en el tercer año.

La productividad del agua podría definirse como el volumen de agua que toma una planta para producir un kilo de grano en el caso del cereal.

ARIS evaluó el uso del agua de riego y su disponibilidad en el esquema de riego. Por otro lado, ARWS marca si el suministro de agua (riego más precipitación) cubre la evapotranspiración (ETa), que se estimó ajustando la ETmáx considerando el rendimiento real cosechado, y RRS cuantifica la parte de ETa que podría ser cubierta por la Precipitación Estimada (Pe).

En base a los resultados de la tabla 2, indicadores de la eficiencia del agua de riego, el riego no cumplió con las necesidades de agua en cuanto al contenido óptimo de agua del suelo dentro de la zona radicular (ARIS<1), para la mayoría de los cultivos en 2010-2011 y 2011-2012 y se observó lo contrario en 2012-2013. En este año la mayoría de los cultivos fueron regados en exceso (ARIS>1). Atendiendo a sus valores ARIS, los cultivos se clasificaron en tres grupos: el primero con ARIS>0,80 (se alcanzó la máxima producción del cultivo); el segundo dentro del intervalo 0,50<ARIS<0,80 y el tercero con ARIS≤0,5. Durante estos años, la producción de cultivos podría haberse visto afectada por el estrés hídrico y el rendimiento de los cultivos podría haberse reducido por un inadecuado manejo del riego en este último grupo.

Considerando la clasificación anterior, la máxima producción (primer grupo) se alcanzó en zanahoria, maíz, cebolla para 2010-2011 y 2011-2012, y en todos los cultivos, excepto sorgo, en 2012-2013. El segundo grupo estuvo compuesto por alfalfa, habas y remolacha azucarera en los dos primeros años, por sorgo en 2011-2012 y 2012-2013, cebada en 2010-2011 y patata en 2011-2012. El tercer grupo estuvo compuesto por girasol y trigo de invierno en los dos primeros años, patata y sorgo en 2010-2011 y cebada en 2011-2012.

La Tabla 3 presenta los indicadores de productividad del agua: WP (kg.m-3), IWP (kg.m-3) y ETWP (kg.m-3).

Los valores más altos correspondieron a patata, remolacha azucarera, cebolla y zanahoria por las características de los productos cosechados. Los resultados de ETWP (kg.m-3) para trigo de invierno y maíz son similares a los valores propuestos por Zwart y Bastiaanssen (2004) (maíz: 1,1-2,27 kg.m-3 y trigo: 0,6-1,7 kg.m-3). Sin embargo, Salvador et al., (2011) reportaron valores más bajos de IWP (kg.m-3) para alfalfa, cebada, maíz, girasol y trigo (1,8; 2,5; 1,6; 0,68 y 1,6, respectivamente) en la cuenca del Ebro (España). Asimismo, Andrés y Cuchí (2014) reportaron WP, IWP y ETWP (kg.m-3) valores para cebada (2.47; 1.01 y 1.20, respectivamente), maíz (1.55; 1.01 y 1.19, respectivamente) y alfalfa (1.53; 1.04 y 1.21, respectivamente) inferiores a los observados en este estudio.

La Tabla 4 muestra los indicadores de productividad del agua en términos económicos: IWP y WP (€.m-3).

Los valores más altos correspondieron a cebolla, patata, zanahoria y cebada, lo que sugiere que estos cultivos serían los más adecuados para esta comarca de riego. Estos resultados son inferiores a los presentados por Lorite et al., (2004a) para remolacha azucarera, maíz, girasol y cereales de invierno en la comarca de riego Genil-Cabra, pero son superiores a los informados por Salvador et al., (2011) para cebada, trigo, alfalfa, maíz y girasol en la cuenca del Ebro (España).

Resultados

Los resultados de los tres primeros años de riego (2010-2011, 2011-2012 y 2012-2013) mostraron que la comarca de riego siguió una estrategia de riego deficitario con valores ARIS de 0,70 y 0,62, respectivamente para los dos primeros años y, una aplicación de riego total en el tercer año (ARIS = 1,11), aunque hay una tendencia de máxima producción de cultivos para zanahoria, maíz y cebolla (ARIS>0,80). Asimismo, la aplicación de riego deficitario ha mejorado los indicadores de productividad del agua para la mayoría de los cultivos y ha sido superior para cebolla, patata, zanahoria y cebada. Por lo tanto, se sugiere que estos cultivos deben incluirse en la rotación para maximizar el ingreso bruto del agricultor.