Influence of external drivers on water use efficiency an sustainability in agricultural production

Resum

En un mundo en el que los recursos hídricos y la tierra cultivable son limitados, la agricultura es el principal usuario de ambos recursos, enfrentándose al reto de satisfacer unas necesidades crecientes de alimentos y productos de origen agrícola. Al mismo tiempo, la agricultura es una actividad multifuncional que regula varios procesos naturales y que resulta esencial para la seguridad alimentaria, el desarrollo humano y la economía de los medios rurales. Por tanto, se hace necesario un uso más eficiente del agua por parte del sector agrícola que al mismo tiempo no limite la provisión de bienes ambientales. Por otro lado, en una economía globalizada, la demanda por parte de los consumidores y las fuerzas económicas pueden determinar el desarrollo agrícola y por tanto, el uso de agua en la agricultura. Los consumidores y las empresas, de forma creciente, pueden ser actores relevantes en la gestión del agua a través de sus decisiones de compra y la creación de incentivos. Sin embargo, estos actores necesitan de indicadores y marcos de análisis que les permitan participar en esa gestión con información adecuada, de forma que puedan contribuir a la gestión sostenible y eficiente del agua. Este cambio hacia un uso más eficiente del agua en la agricultura se verá reforzado si se amplían las perspectivas, incluyendo además de los beneficios económicos asociados al uso de agua, la consideración de las externalidades ambientales y sociales. De este modo se podrá abordar la cuestión de cómo definir un uso eficiente del agua social y ambientalmente sostenible. Esta complejidad necesita también ser entendida y abordada por los diferentes grupos de interés. El objetivo de esta tesis es la evaluación de la influencia de algunos vectores que condicionan las prácticas agrícolas y en consecuencia su uso del agua, su eficiencia y sostenibilidad. Asimismo, se explora la relación entre la perspectiva del producto, como unidad empleada en el sistema económico, y la cuenca hidrográfica, unidad del sistema socio-ambiental. La tesis emplea como herramienta el marco de análisis de la evaluación huella hídrica. La huella hídrica es un indicador holístico de uso de agua que considera el consumo de agua verde y azul y la presión sobre la calidad del agua. A lo largo de la tesis, el indicador se ve adaptado para ampliar la comprensión de algunas de las implicaciones del uso de agua en agricultura. La tesis analiza la eficiencia del uso del agua en tres casos de estudio. El primer caso se centra en la producción de bioetanol en el nordeste brasileño en condiciones de secano y bajo 8 niveles crecientes de riego. Se considera la eficiencia de uso del agua en términos físicos y económicos a nivel de parcela. El segundo caso de estudio analiza la sostenibilidad de un producto de consumo, unos pantalones vaqueros, desde la perspectiva de una empresa textil. Para ello, el análisis se centra en la producción agraria y la contextualiza a nivel de parcela y de cuenca hidrográfica, analizando la influencia de la política agraria común en las prácticas agrícolas. El tercer caso de estudio evalúa las implicaciones del cambio de prácticas agrarias en la producción de caña de azúcar en una cuenca hidrográfica brasileña y de nuevo contextualiza los resultados a nivel de cuenca, en este caso, mediante el análisis comparativo con el resto de usos de suelo de la cuenca. Se realiza una valoración de dos servicios ecosistémicos (SE) como método para considerar las externalidades de la agricultura. Los resultados del primer caso muestran cómo en la producción de etanol, la fase agrícola es el componente principal de la huella hídrica del producto, pues la fase industrial apenas representa el 1% de la huella hídrica total. Asimismo, el uso del bagazo y las vinazas, subproductos de la producción de etanol, reduce la huella hídrica total del etanol. Por otro lado, a medida que la lámina de riego aumenta, también aumentan el beneficio económico para el agricultor y la productividad física y económica del agua debido al aumento en los rendimientos de la caña de azúcar. Sin embargo, esta mejora se produce a costa de un aumento en la proporción de la huella hídrica total por litro de etanol de sus componentes azul y gris. La producción en secano muestra los menores resultados de huella hídrica total (verde, azul y gris), 1.647 l l-1, frente a la producción con mayor volumen de riego, en la que la huella hídrica en su fracción consuntiva es menor, 1.225 l l-1, pero la huella hídrica total es mayor, 1.758 l l-1, debido a la fracción de huella hídrica gris. Los resultados sugieren que la tendencia a irrigar con volúmenes cada vez mayores da lugar a una mayor eficiencia en el uso de agua a nivel de parcela. Sin embargo, esta conclusión no proporciona ninguna información sobre las consecuencias de las mayores presiones que se imponen en el sistema hidrológico por la mayor demanda de agua azul y potencial contaminación. En el segundo caso de estudio, se estimó que el principal determinante de la huella hídrica en productos textiles es la fase de obtención de las fibras, y en particular de las fibras de algodón sobre otras fibras de origen celulósico 5.128 m3 t-1 y2.285 m3 t-1 respectivamente. El análisis de la producción de algodón colocó el foco en la influencia de la política agraria común como determinante de la rentabilidad del cultivo y por tanto de las prácticas agrícolas empleadas. La huella hídrica del algodón aumentó de media un 50% como consecuencia de la desaparición de incentivos a la producción y por tanto de una menor aplicación de riego, fertilizantes y herbicidas. Sin embargo, al poner los resultados en el contexto de la cuenca, se mostró como la sostenibilidad del uso del agua está determinada en mayor medida por la gestión hidrológica y de los embalses. El tercer caso de estudio se centró en la producción de caña de azúcar en secano en la cuenca hidrográfica del Mogi-Guaçu-Pardo en Sao Paulo, Brasil en el periodo 2000-2012. Se estudió la influencia de dos procesos, por un lado, la mecanización de la cosecha de la caña en respuesta a la implantación de un protocolo ambiental, y por otro el efecto de los cambios de uso de suelo en la cuenca. En este periodo, se produjo un crecimiento de la superficie de caña en la cuenca, principalmente a costa de superficie de cultivos anuales y de pastos. Se estimaron las implicaciones de estos cambios sobre la eficiencia económica de uso del agua en la caña y la evaluación de dos externalidades ambientales, provisión de agua y costes de erosión. Para abordar la incertidumbre en la estimación de algunas variables clave como las tasas de erosión de cada uso de suelo o la evapotranspiración de la vegetación natural, plantaciones de eucaliptos y de pastos, se aplicó una simulación Monte-Carlo de forma que los resultados se obtuvieron en términos probabilísticos. Los resultados muestran como la productividad económica del uso de uso de agua en la caña aumentó de 0,089 a 0,33$ m-3. La mecanización del cultivo de la caña ha disminuido los costes de erosión y aumentó el valor de los servicios ecosistémicos (SE) generados de 0,0036 a 0,0037 $ m-3. Las áreas naturales, pastos y plantaciones de eucaliptos son los usos de suelo que generan mayor valor de los servicios ecosistémicos seleccionados, tanto por unidad de superficie ($ ha-1) como en relación al agua consumida. Los cultivos anuales resultan un uso de suelo más eficiente en la generación de valor de SE en relación a su consumo de agua que la caña de azúcar. A la escala de la cuenca hidrográfica, los cambios de usos de suelo han dado lugar a una mayor eficiencia económica de uso de agua, pero a una menor eficiencia de uso de agua en relación a las externalidades ambientales. Este efecto se produce a pesar de la mejora significativa en la eficiencia de uso de agua en la caña de azúcar y está asociada a la sustitución de pastos y cultivos anuales por parte de la caña. El análisis conjunto de la evolución de las prácticas de cultivo y la evolución de los usos de suelo apoya la interpretación de las implicaciones del cultivo de la caña de azúcar para el uso eficiente de los recursos a nivel de cuenca. Los resultados de esta tesis resaltan la importancia del análisis de los vectores que determinan las prácticas agrícolas y su contextualización a nivel local para entender la eficiencia de uso de agua y evaluar la sostenibilidad de las producciones agrícolas. De la misma manera que la sostenibilidad de uso de agua no se define a nivel de parcela sino a escala de cuenca hidrográfica, la definición de uso eficiente de agua varía si se estudia a nivel de parcela o de cuenca, enfocado en la productividad física, económica o respecto a la generación de valores ambientales. La consideración de varias perspectivas nos permite entender mejor las implicaciones de los cambios en la producción agraria. No es sencillo transmitir esta complejidad a grupos de interés más alejados de la realidad agraria, como empresas y consumidores, que se basan en la unidad “producto” para evaluar la sostenibilidad de su actividad. Sin embargo, marcos metodológicos como la evaluación de huella hídrica, debidamente adaptados, nos ayudan a transmitir esa complejidad y crear estrategias coherentes para el uso eficiente y sostenible del agua. Palabras clave: eficiencia de uso de agua, sostenibilidad de la producción agraria, prácticas agrícolas, evaluación de huella hídrica