Ubicación geográfica

El acuífero Calera se localiza en la zona centro del estado de Zacatecas, México. Su zona centro-sur está conformada por los municipios Enrique Estrada, Calera y Morelos, con una superficie de 766.447 km², que representa el 33.97 % del área total del acuífero. Colinda al norte con el municipio de Fresnillo, al este con Pánuco y Vetagrande, al sur con Zacatecas y al oeste con Jerez (Figura 1). En esta zona predomina el clima semiseco templado con temperaturas medias anuales de 14.6 a 16.6 °C (^{IGH, 2010}), precipitación promedio de 425 mm anual y evapotranspiración de 2 263 mm anuales (^{CONAGUA, 2015}).

Figura 1 Ubicación de la zona centro-sur del acuífero Calera. Fuente: Elaboración propia. 

Cultivos de estudio de la zona centro-sur del acuífero Calera

El estudio se realizó en cultivos de riego para el periodo 2007-2017. Los cultivos se determinaron considerando su importancia relativa en cuanto a su aporte porcentual en la superficie sembrada y el valor bruto de producción del padrón agrícola de los municipios Enrique Estrada, Calera y Morelos (^{Sistema de Información Agroalimentaria y Pesquera [SIAP], 2018}) (Cuadro 1), para ello se consideraron los sistemas de riego por goteo y gravedad reportados por ^{Vélez et al. (2013)}.

Productividad agrícola del agua

La productividad agrícola del agua se calculó con la Ecuación 1 (^{Molden, Murray-Rust, Sakthivadivel, & Makin, 2003}) y se expresó en términos físicos y económicos (^{Bessembinder, Leffelaar, Dhindwal, & Ponsioen, 2005}).

Donde WP es la productividad agrícola del agua (kg·m^-3 o $·m^-3), R es el volumen de producción (kg) o valor de la producción ($), y V es el volumen de agua usada para el riego (m³).

Productividad física del agua

Las variables analizadas fueron superficie sembrada (ha) y volumen de producción (t), para el periodo, los cultivos y los municipios mencionado anteriormente. Los valores se obtuvieron de la base de datos del ^{SIAP (2018)}. De cada variable se sumaron los valores reportados para obtener los totales de la zona de estudio y de cada cultivo por año.

El volumen de riego se calculó con la Ecuación 2, para lo cual se utilizó la información presentada en el Cuadro 2.

Donde V _ji es el volumen de riego total (hm³) del cultivo j (ajo, alfalfa, cebolla, chile verde, frijol o maíz para grano) y del año i del periodo 2007 a 2017, ST es la superficie total sembrada (ha), Lr es la lámina de riego (cm) y 10 000 es un factor de conversión a hm³. El volumen de producción R del cultivo de alfalfa se consideró en producto seco al 20 % de humedad.

Productividad económica del agua

Se calculó la productividad económica bruta y neta del agua. La primera se determinó debido a que no se encontró información de los costos de producción de los años 2007 a 2016 y se deseaba conocer su comportamiento en el periodo estudiado. Por su parte, la productividad económica neta se calculó únicamente para 2017 en todos los cultivos, para lo cual se consideraron los costos de producción con subsidio tarifa 9-CU y los costos de producción sin subsidio tarifa 9. Lo anterior se realizó de esa manera para tener un resultado más cercano a la realidad y conocer el impacto que tiene dicho estímulo en el acuífero.

Se analizó la variable precio medio rural (PMR) (en pesos por tonelada) para el periodo y los municipios de estudio. Los valores se obtuvieron del ^{SIAP (2018)} y se promediaron para cada municipio por cultivo y año.

El valor bruto de producción se obtuvo al multiplicar el PMR por la producción física anual. La valoración de la productividad económica bruta y neta, con y sin subsidio, se realizó con el periodo base junio 2012 = 100 utilizando el Índice Nacional de Precios Productor reportado por el ^{INEGI (2019)}. Los resultados se expresaron en pesos mexicanos (MXN) constantes.

Costos de producción con y sin subsidio

Antes de describir los costos de producción, es importante señalar que el costo por concepto de “riego” se consideró como el costo de la energía eléctrica consumida por el bombeo de agua para riego y la mano de obra para su aplicación; esto debido a que no se pagan derechos de agua para uso agrícola. Se hace énfasis en tal concepto porque involucra al objeto de estudio y el subsidio que impacta al acuífero.

Para los costos de producción con subsidio tarifa 9-CU, se tomaron en cuenta los proporcionados por ^{SAGARPA (2018b)} (Cuadro 3).

Los costos de producción sin subsidio se estimaron con base en los costos reportados por la ^{SAGARPA (2018b)}, para ello se sustituyó el costo por concepto de riego por el calculado con los costos de la tarifa 9 (^{CFE, 2018}) y se consideraron las siguientes características de un pozo medio ubicado en el área de estudio: caudal de 37 L·s^-1, profundidad de bombeo de 150 m, eficiencia media del equipo de 60 % (indicada en la NOM-006-ENER-2015 como mínima para motores de 126 a 350 HP de bombas sumergibles [^{DOF, 2015}]) y columna de agua de 25 m para contemplar las pérdidas totales en la succión y en la descarga, así como la presión de entrega a la descarga.

El consumo de energía eléctrica se calculó con la siguiente ecuación:

donde:

Csmo EE _j es el consumo de energía eléctrica por unidad de superficie del cultivo j (kWh·ha^-1), VU _j es el volumen de riego por unidad de superficie del cultivo j (m³·ha^-1), HP es la potencia en caballos de fuerza, Q es el caudal bombeado (37 L·s^-1), γ es el peso específico del agua (1 000 kg·m^-3), CDT es la carga dinámica total (m), η _mB es la eficiencia del motor y bomba (adimensional), 76 es el factor de conversión de unidades de kW a HP que contempla corrección por temperatura del agua, 0.746 es el factor de conversión de unidades de HP a kW, h _s es la altura de succión (m), Hf son las pérdidas totales de carga que el líquido experimenta en la tubería de succión y descarga (m), h _d es la altura de carga en la descarga (carga estática) (m) y v22g es la carga de velocidad en la descarga (m), donde v es la velocidad en la descarga (m·s^-1) y g es la aceleración gravitacional (9.81 m·s^-2).

Una vez calculado el consumo de energía eléctrica, se determinó su costo (CEE) en pesos por hectárea con la Ecuación 6, para lo cual se consideró un precio promedio de la tarifa 9 de $9.377·kWh^-1 para los meses mayo-septiembre de 2017 (^{CFE, 2018}).

Productividad física del agua

La cebolla fue el cultivo más eficiente y productivo en el uso del agua. En promedio, este cultivo presentó una productividad 3.6 veces mayor que la del ajo, que fue el segundo cultivo más eficiente, y 18 veces mayor que la del frijol, que fue el cultivo menos eficiente (Cuadro 4 y Figura 2).

Figura 2 Productividad física del agua durante el periodo 2007-2017 en la zona centro-sur del acuífero Calera, Zacatecas, México. Fuente: Elaboración propia con base en datos de la Comisión Nacional del Agua (^{CONAGUA, 2018}) y el Sistema de Información Agroalimentaria y Pesquera (^{SIAP, 2018}). 

Costos de producción con y sin subsidio

El cultivo de ajo tuvo el mayor costo de producción (Cuadro 5) debido a las labores culturales que se le realizan, así como a la cantidad de fertilizantes, insecticidas y fungicidas que demanda. Por el contrario, el frijol resultó ser el cultivo de menor costo por hectárea, lo que puede incidir en que sea el cultivo con mayor superficie en el área de estudio, además de la costumbre como lo señala ^{Vélez et al. (2013)}.

Con base en los datos proporcionados por la ^{SAGARPA (2018b)}, se observó que, en promedio, el 15 % de los costos de producción fueron destinados a la energía eléctrica usada en el bombeo de agua para riego; sin embargo, si no existiera el subsidio tarifa 9-CU se destinaría, en promedio, un 63.5 % de los costos totales al pago de energía eléctrica. De esta forma, la alfalfa el ajo y la cebolla, asignarían hasta 85, 37 y 48 % de los costos totales para tal concepto, respectivamente.

Instituciones como la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE), el Banco Mundial, la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO, por sus siglas en inglés) y la SAGARPA coinciden en que el subsidio a la energía eléctrica para el bombeo de agua para riego agrícola es un programa que tiene efectos negativos, ya que promueve incentivos a la producción ineficiente y daña al medio ambiente (^{Moreno-Vázquez et al., 2010}), convirtiéndolo en un factor determinante en la sobreexplotación de acuíferos (^{Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales [SEMARNAT], 2012}).

En este estudio se estimó un subsidio total, aproximado al costo de la energía eléctrica de 338.6 millones de pesos en 2017 (Cuadro 6), mismo que crece de manera exponencial frente al crecimiento lineal de la tarifa 9-CU y tarifa 9-N (Figura 3).

Figura 3 Comportamiento de las tarifas de energía eléctrica. Fuente: Elaboración propia con base en datos de la Comisión Federal de Electricidad (^{CFE, 2018}). 

El chile verde y la alfalfa fueron los cultivos que recibieron mayor beneficio; el primero debido a la superficie que ocupó, y el segundo por la lámina de riego que demandó. Según la ^{SEMARNAT (2012)}, el subsidio por el bombeo agrícola es inequitativo a nivel nacional, ya que mientras el 10 % de los usuarios más grandes reciben 409 mil pesos anuales, el 20 % de las unidades de riego más pequeñas reciben 113 pesos al año. Es decir, este subsidio beneficia a los agricultores más ricos, y es de suponer que en el área de estudio pase algo similar, pues el chile verde fue el cultivo más beneficiado, y al mismo tiempo el de mayor inversión por superficie total ocupada, lo que indica que los productores de este cultivo tienen mayores recursos económicos y se favorecen más con el subsidio.

Productividad económica del agua

La productividad económica bruta presentó crecimiento en todos los cultivos (Figura 4).

Figura 4 Productividad económica bruta del periodo 2007-2017. Fuente: Elaboración propia con base en datos del Sistema de Información Agroalimentaria y Pesquera (^{SIAP, 2018}). 

Sin considerar los costos de producción, la productividad económica fue elevada en 2017 (Cuadro 7), en comparación con los valores obtenidos con subsidio a la energía (Cuadro 8). El grupo de hortalizas tuvo mayor productividad económica bruta y neta, con y sin subsidio a la energía eléctrica. Dicho grupo presentó una productividad sin subsidio positiva, mientras que la alfalfa, el maíz y el frijol tuvieron una productividad negativa (Cuadro 9).

^{IGH (2011b)}, al evaluar el acuífero Calera con valores de costos de producción del ciclo 2005-2006, encontraron que la productividad económica de los cultivos ajo, chile verde y maíz fue de 3.35, 3.28 y 0.35 MXN·m^-3, respectivamente; mientras que ^{Pedroza-Sandoval et al. (2014)}, en la región Lagunera, obtuvieron para la alfalfa una productividad económica de 0.90 MXN·m^-3. Por su parte, ^{Ríos-Flores et al. (2017b)} reportaron una productividad de 3.27 MXN·m^-3 en frijol en el municipio de Calera, Zacatecas, y de 10.84 MXN·m^-3 en cebolla en Delicias, Chihuahua (^{Ríos-Flores et al., 2017a}), ambos cultivos en 2015. Dichos valores difieren, en su mayoría, de los resultados obtenidos en este trabajo (Cuadro 8), lo que era de esperarse debido a que existen factores externos que pueden influir directamente en la productividad económica del agua, como acceso al mercado, precios en el mercado, cambio en el costo de insumos (fertilizantes, insecticidas y semilla, entre otros), demanda y oferta del producto, posicionamiento en el mercado internacional (como el grupo de las hortalizas), entre otros. Por ello, los valores más parecidos a los determinados para 2017 pertenecen a estudios más recientes, como el caso del frijol y la cebolla.

Los valores de la producción se analizaron por hectárea debido a que muchos pequeños productores no buscan maximizar los beneficios, como ocurre con el productor de tipo empresarial, sino que consideran el valor total ingresado al final del ciclo. La alfalfa y el frijol son un buen ejemplo de tal situación, ya que por hectárea la alfalfa tuvo mayor producción que el frijol; sin embargo, en este último se obtuvieron más beneficios por unidad de agua utilizada (Cuadro 9). Si se pagara el agua, el costo real haría que la alfalfa tuviera un valor menor en el indicador relación beneficio costo (el cual sería de -0.6) frente a los otros cultivos, y menor beneficio por unidad de agua utilizada.

Sin el subsidio a la energía eléctrica, la productividad económica se redujo en todos los cultivos, incluso resultó negativa para la alfalfa, el frijol y el maíz (Figura 5). El primero de ellos fue el menos sustentable, ya que no resultó económicamente viable ni ambientalmente soportable, mientras que el maíz y el frijol resultaron menos favorecidos económicamente en comparación con el grupo de las hortalizas.

Figura 5 Productividad económica del agua bruta y neta, con y sin subsidio a la energía eléctrica, en 2017. Fuente: Elaboración propia con base en datos de la Comisión Federal de Electricidad (^{CFE, 2018}), la Comisión Nacional del Agua (^{CONAGUA, 2018}), el Sistema de Información Agroalimentaria y Pesquera (^{SIAP, 2018}) y la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (^{SAGARPA, 2018b}).