INDICADORES COMPARATIVOS DEL USO DEL AGUA EN LA AGRICULTURA*

COMPARATIVE INDEXES OF WATER USE IN AGRICULTURE

Ignacio Sánchez Cohen¹, Ernesto Catalán Valencia¹, Guillermo González Cervantes¹, Juan Estrada Avalos¹ y David García Arellano²

¹ Centro de Investigación Disciplinaria Relación Agua–Suelo–Planta–Atmósfera, INIFAP. Km. 6.5 Canal Sacramento. 35140. Gómez Palacio, Durango, México.

² Centro de Investigación Disciplinaria Relación Agua–Suelo–Planta–Atmósfera, hasta julio de 2003.

Autor para correspondencia:
sanchez.ignacio@inifap.gob.mx

* Recibido: Octubre de 2005
Aceptado: Septiembre de 2006

RESUMEN

La evaluación de la productividad de los recursos naturales es primordial para su uso óptimo y garantizar su sustentabilidad. El objetivo del presente trabajo fue determinar la pertinencia del uso de indicadores de eficiencia de uso del agua para evaluar la vulnerabilidad de los sistemas agrícolas bajo riego. Se evaluó de la productividad de los patrones de cultivo para dos ciclos agrícolas (primavera–verano 2003 y otoño–invierno 2003–2004) de dos Distritos de Riego del Norte Centro de México; así como la operatividad para cuatro Distritos de Riego. En la evaluación se aplicó el índice propuesto por el Instituto Internacional del Manejo del Agua. Se concluye la utilidad del uso de indicadores para la adecuada toma de decisiones para el uso efi ciente del agua de riego en la producción agrícola de los Distritos de Riego.

Palabras clave: Agricultura de riego, recursos naturales, toma de decisiones.

ABSTRACT

The evaluation of productivity of the natural resources is an essential task for promoting its sustainability and optimal use. The overall objective of this study was to expose the relevance of the use of efficiency and vulnerability indexes for the use of water in agricultural systems under irrigation. A study case is presented regarding the evaluation of crop patterns for the agricultural year 2003 during the spring–summer season and fall–winter 2003–2004 of two irrigation districts in the central–north region of Mexico. Also, the evaluation of the operation of four irrigation districts is presented. In both cases, indexes developed for the International Water Management Institute were used. We concluded on the utility of these indexes for satisfactory decision taking processes and for clasifing farmers according to their capacity to cope with climatic uncertainty.

Key words: Decision, rainfed, risk taking, uncertainty, vulnerability.

INTRODUCCIÓN

Ante la incertidumbre climática que impacta la disponibilidad o carencia de agua para la producción agropecuaria, productores, legisladores, funcionarios públicos en diferentes órdenes de Gobierno y la sociedad en su conjunto, requieren de métodos para evaluar la productividad de los recursos naturales suelo y agua, a fin de tomar mejores decisiones en cuanto a políticas y estrategias para su utilización de manera sostenible. Los administradores del agua de riego necesitan identificar tendencias en los patrones de uso y niveles de eficiencia para fijar metas compartidas con los usuarios y mejorar la productividad por unidad de volumen usado y por unidad de superficie de suelo. El objetivo de los productores es transformar el agua disponible en alimentos y materias primas, y ser competitivos en los mercados nacionales e internacionales.

La agricultura es una actividad económica de alto consumo de recursos hídricos (CNA, 2006) por lo que es imprescindible estimar la eficiencia de utilización del agua en el proceso de transformación insumo–producto. Desde este punto de vista, los productores, más que usuarios del agua, se convierten en transformadores del recurso a bienes de consumo. En este proceso se establecen relaciones como insumos–productos primarios, por ejemplo: agua–rendimiento (alfalfa, maíz) o materias primas– productos secundarios con valor agregado, como rendimiento comercial–producto consumible (leche, tortillas). Obviamente, en la relación agua–rendimiento se busca el incremento en la productividad del insumo agua en términos de maximizar el rendimiento del producto por unidad de volumen invertido (Sánchez et al., 2006).

En un sistema productivo, algunos insumos se producen en el propio sistema y otros se importan de entidades vecinas cuando las necesidades son mayores a la disponibilidad o por conveniencia, dada la restricción y costos; tal es el caso del agua como insumo para la producción. Para que las cadenas productivas sean permanentes, es necesario establecer el límite ecológico permisible de la variable que restringe al sistema. Acorde a Wackernagel y Rees (1996), por límite ecológico permisible se entiende al estado de recursos (en este caso el agua) en que la capacidad de producir no comprometa al ecosistema; si se rebasa este límite, la sustentabilidad de la cadena productiva está en riesgo.

En las regiones áridas y semiáridas del país, este límite es tan variante como lo sea la disponibilidad del agua, de tal manera que los volúmenes extraídos de los acuíferos no deberían sobrepasar a la recarga, y la cantidad "entregada" a los usuarios de los Distritos de Riego debería ser proporcional a los volúmenes almacenados en embalses para que se garantice la seguridad de la infraestructura hidráulica, así como las reservas (Palacios, 1989). Por lo tanto, la planeación para el desarrollo agrícola nacional deberá realizarse considerando diferentes escenarios de disponibilidad, apegándose a la ley que regula el uso de aguas nacionales (CNA, 2004).

MATERIALES Y MÉTODOS

La propuesta del uso de indicadores de eficiencia surge de la necesidad de que productores, administradores del recurso, investigadores y técnicos vinculados al uso del agua, cuenten con instrumentos expeditos para la evaluación de sistemas productivos, bajo incertidumbre en la disponibilidad del recurso. Así, la cantidad de variables que integran la agricultura de riego (tecnología de producción, infraestructura, diseño de sistemas, condiciones climáticas, precios de mercado, aspectos sociales, comparación entre sistemas y cadenas productivas) son esenciales para definir esquemas que maximicen la productividad del agua de riego (Molden et al., 1998). Los métodos aquí expuestos vinculan experiencias y desarrollos institucionales en aras de proveer estas herramientas para decisiones de los actores mencionados.

En la evaluación de sistemas productivos con distintos volúmenes disponibles de agua es necesario estandarizar las medidas para hacer "comparables" las localidades, aunque tengan diferentes posibilidades e intereses de producción (Levine, 1982). Existen algunos indicadores para cuantificar y medir el desempeño productivo y económico de los sistemas agrícolas. Cuando los indicadores son usados racionalmente constituyen la pauta para identificar puntos vulnerables del sistema en los que se pueden tomar decisiones con mayor impacto positivo.

Indicadores de eficiencia en la agricultura de riego

La evaluación del desempeño de los sistemas de riego puede tomar dos perspectivas: una a escala regional y otra a nivel de predio. En ambas se pueden establecer las necesidades de mejoramiento de la infraestructura hidroagrícola, los patrones de cultivo y detectar las necesidades de transferencia de tecnología e investigación para mejorar la operación del riego (Peterson, 1972; Moreno et al., 2000).

Se han generado indicadores básicos para la evaluación del desempeño productivo en la agricultura de riego; éstos relacionan los rendimientos de los cultivos por unidad de superficie con la cantidad de agua utilizada (Molden et al., 1998).

En las siguientes ecuaciones I_ac es la ganancia por área de riego cultivada (Ai). R es el rendimiento. I_an es la ganancia por área nominal (o área planeada para ser irrigada) (A_n ). I_v es la ganancia por volumen de agua proveído (A_e ). I_Et es la ganancia por unidad de agua consumida (Er).

Estos cuatro indicadores relacionan el producto por unidad de agua y tierra, y proveen la base para la comparación del desempeño productivo y económico en agricultura de riego. Así, donde el agua es el recurso restringido, el producto por cantidad de agua invertida o consumida es el más importante (indicadores 3 y 4, expresados en pesos por metro cúbico u otra unidad de volumen). Por otro lado, si la tierra es el factor limitante, el rendimiento por unidad de este recurso se convierte en el parámetro indicativo de productividad más relevante (indicadores 1 y 2 expresados en pesos por hectárea).

Rendimiento relativo de cultivos

La estandarización de la producción en una entidad, Distrito de Riego u otro nivel de organización productiva, consiste en igualar los rendimientos de los cultivos de interés a un rendimiento equivalente al cultivo principal del área en cuestión (Kloezen, 1998; Levine, 1999). Para obtener este resultado se utiliza la siguiente expresión:

donde:

RE es el rendimiento estandarizado

REC es el rendimiento comercial de un cultivo de interés

Pc es el precio del cultivo a estandarizar

Valor bruto estandarizado de la producción (VBEP)

Este índice, en su más simple expresión, describe el entorno agro–económico en el que funcionan los Distritos de Riego y constituye la base para el cálculo de otros índices. El VBEP hace posible comparar la operatividad de sistemas productivos sin importar qué tan diferentes son ni dónde se encuentren. También incorpora las preferencias locales y el valor de los cultivos, considerando que algunos de estos pudieran tener valor internacional bajo, pero un valor local alto. El VBEP se calcula con la siguiente ecuación (Kloezen, 1998; Levine, 1999):

donde:

Σ es la sumatoria para los cultivos considerados (i= 1, 2, ...,n)

A_i es el área del cultivo i

REC es el rendimiento comercial de un cultivo de interés

Pc es el precio del cultivo a estandarizar

Pm es el precio del cultivo base en los mercados internacionales

De la ecuación 6, si el cultivo no se exporta (Pm= 1) y el cálculo se desarrolla por hectárea (A= 1) de manera individual por cultivo, entonces resulta igual a la ecuación 5.

Eficiencia monetaria del uso del agua (EMUA)

Este índice relaciona el valor monetario del sistema con la cantidad de agua utilizada. Su importancia estriba en que permite conocer qué tan efi ciente utiliza los recursos el sistema en términos comparativos. La EMUA se obtiene mediante el desarrollo de la siguiente ecuación:

donde:

VBEP es el valor bruto estandarizado de la producción

Et es el volumen de agua consumido por el cultivo durante su ciclo vegetativo

Eficiencia monetaria del uso del suelo (EMUS)

La EMUS relaciona el VBEP con la superficie irrigada en el área considerada (AI). Este índice es útil para conocer la productividad del área agrícola de interés; por ejemplo, en un Distrito de Riego.

Disponibilidad relativa de agua (DRA)

Dos elementos individuales (la disponibilidad del agua y la demanda de ésta) son factores básicos en la planeación, diseño y operación del riego que en su conjunto definen la sufi ciencia hídrica en los Distritos de Riego. En este contexto, la DRA es una variable que cuantifica la relación entre el suministro del agua y la demanda. Este valor es el inverso del término "tradicional" eficiencia del uso del Agua (EUA) que en su justo significado se refiere al uso del agua a nivel parcelario.

A diferencia de la EUA, el DRA presenta una visión neutral de la relación entre la cantidad de agua disponible o suministrada y la cantidad utilizada para la producción de los cultivos. Existen tres connotaciones para este indicador: el DRA teórico (DRAT), el DRA planeado (DRAP) y DRA real (DRAR).

El DRAT es el cociente que resulta de dividir el suministro de agua en el lugar de interés entre la demanda asociada a la producción máxima del cultivo, o patrón de cultivos óptimo producido con las prácticas de cultivo apropiadas en la superficie total irrigable.

El DRAP a diferencia de DRAT, considera el suministro total de agua (riego más precipitación) y la superficie planeada en lugar de la irrigable. El DRAP ofrece menor incertidumbre que el DRAT.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Agricultura de riego

Los índices descritos para agricultura de riego fueron aplicados a los Distritos de Riego 017 en la Comarca Lagunera y 05 en Delicias Chihuahua, para los ciclos agrícolas primavera–verano 2003 y otoño–invierno 2003–2004. Los Cuadros 1, 2, 3 y 4 muestran los resultados.

En los Cuadros 1 y 3 se puede detectar, en la fila de totales, que los Distritos de Riego analizados tienen una EMUT muy similar (36 410 y 35 619) que indica una ganancia parecida por hectárea. Por el contrario, al analizar EMUA, el Distrito de Riego 017 obtiene aproximadamente dos veces más valor de la producción por unidad de agua utilizada (27 376 949 contra 13 354 735). Nótese en éste índice la importancia de la Et. Así, mientras más eficientes son los métodos de riego, menor será la cantidad de agua aplicada; tal es el caso del algodón en surcos estrechos utilizado en ese ciclo agrícola en la Comarca Lagunera del que se elimina uno o dos riegos de auxilio, o el riego por goteo en alfalfa utilizado en Delicias, Chihuahua.

Por otro lado, en los Cuadros 2 y 4 se presenta el RE, el cual es útil en esquemas de reconversión productiva en la agricultura en donde se busca obtener la máxima productividad de los recursos. De esta forma, RE es un indicador de cuántas toneladas habría que obtener de un determinado cultivo para que sea comparable al cultivo base, preferido por los productores locales por diversas circunstancias. Resultó que en la Comarca Lagunera, el nogal compite por ganancias ya que con solo 0.40 t ha^-1 se ganaría lo mismo que una tonelada de algodón. En Delicias, Chihuahua con tan solo 0.04 t ha^–1 de nuez se obtendría la misma ganancia que con una tonelada de alfalfa. Cabe señalar que este valor refl eja la diferencia en precios el cual, a su vez, es función de situaciones de mercado e infraestructura post–cosecha, como disponibilidad de cuartos fríos para almacenado de la almendra, entre otros. De esta manera se puede observar que aunque el rendimiento del nogal es menor en Delicias, el precio del producto es mayor debido a la oportunidad del mercado. De manera general, los rendimientos equivalentes en Delicias son más equilibrados que en la Comarca Lagunera con márgenes de ganancia similares para todos los cultivos.

Con relación a los índices que consideran la disponibilidad de agua, el Cuadro 5 muestra los valores de DRAP y DRAR para los módulos V y XII el Distrito de Riego 017 de la Comarca Lagunera (Cruz y Levine, 1998; García, 1998).

En términos generales, un valor de DRAR inferior a la unidad indica que se tuvieron deficiencias de agua para satisfacer los requerimientos del cultivo, por lo que no se logró el rendimiento máximo por unidad de superficie. Cuando el valor DRAR es alrededor de 1.5 se entiende que la operación del sistema estuvo "relajada". A medida que aumenta el valor DRAR disminuyen los requisitos de manejo para la operación con éxito. En sistemas con valores DRAR iguales o mayores a 2.5 se asume que la carencia de agua no es factor importante que afecte el desempeño del riego con un adecuado control del suministro de este insumo.

Estos índices se pueden usar para evaluar el estado del suministro de agua en una serie de niveles, desde la fuente hasta la parcela. Por ejemplo, la Figura 3 muestra el valor de DRA a nivel de parcela y en la toma para el Módulo Cortázar en el Distrito de Riego 011 Alto Río Lerma para los ciclos de invierno de 1983 a 1994. Según estos datos, hay pérdidas sustanciales en el sistema de distribución dentro del módulo (Rymshaw, 1988). El valor resultante del indicador DRAR sugiere que para regar adecuadamente las parcelas se requiere una eficiencia de aplicación de 70%.

La Figura 4 muestra la variación de DRAR en la red mayor (a) y al nivel de toma (b) en cuatro Distritos de Riego del país. De acuerdo con la Figura 4, las diferencias entre la conducción del agua en el canal principal y los niveles de las tomas se deben a que existen grandes pérdidas en conducción. En el Distrito de Riego El Grullo se pueden esperar problemas considerables debido a los bajos DRAR que sugieren la posibilidad de combinar agua de bombeo para satisfacer el déficit. En el Distrito de Culiacán es necesario conservar altos niveles de manejo y en los Distritos Río Mayo y Delicias, bastaría con niveles moderados de manejo.

En los Distritos de Riego evaluados se constató que la eficiencia de aplicación del agua determina el valor de los índices de desempeño como eficiencia Monetaria del Uso de la Tierra y eficiencia Monetaria del Uso del Agua al impactar el valor del uso de agua por los cultivos (Et); de igual modo se pudo comprobar que las condiciones de mercado contribuyen sustancialmente a los cambios de los índices.

El índice Disponibilidad Relativa de Agua Real (DRAR), sirve para detectar fallas en sistemas donde se tiene el control del recurso en todo el gradiente hidrológico, como en la red de canales de un Distrito de Riego; de esta forma, la inversión puede ser dirigida para mejorar en la eficiencia de aplicación de los recursos. Para el caso de los Distritos de Riego evaluados, esta inversión deberá orientarse al nivel de toma, principalmente de la red mayor, con la aclaración de que no son excluyentes y que la eficiencia global es el producto de las eficiencias parciales.

El uso de los índices empleados en esta investigación permite una apreciación y entendimiento de la productividad de los recursos naturales agua y suelo.

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