AGUA SUBTERRÁNEA Y AGRICULTURA

Transcripción

1 AGUA SUBTERRÁNEA Y AGRICULTURA Carlos Gutiérrez Ojeda cgutierr@tlaloc.imta.mx II Congreso Nacional de Riego y Drenaje COMEII de septiembre, 2016, Chapingo, México

2 Balance de agua en el mundo

3 Antecedentes Vol. Total km 3 Estimación del balance de agua del mundo (Nace, 1971) Parámetro Área (km 2 )x10 6 Volumen (km 3 )x10 6 Volumen (%) Tiempo de residencia Océanos y lagos Lagos y presas Pantanos Ríos Humedad del suelo A.S. Hielo y glaciares Agua atmosférica Agua de la biosfera Suma <0.1 < < <0.01 < < <0.01 <0.01 <0.01 < <0.01 < años 10 años 1-10 años 2 semanas 2 semanas-1 año 2 semanas-10,000 años 10-1,000 años 10 días 1 semana

4 Distribución del agua en el mundo

5 Importancia del agua subterránea en el mundo Es la fuente de abastecimiento más segura, confiable y permanente, y en ocasiones la única disponible, en las regiones áridas y semiáridas. Ese el material más extraído con valores actuales estimados de 982 km3/año. Alrededor del 60% del agua subterránea extraída en el mundo se utiliza para la agricultura, 20% en uso doméstico y 20% en la industria. Representa del 25 al 40% del agua para beber. Alrededor del 38% de las tierras con riego utilizan agua subterránea. Contribuye al flujo base los ríos - arroyos y con una significante descarga a los humedales. Ref: NGWA, 2016, Sustainable Groundwater Resources, Position Paper.

6 Intensidad de la extracción del agua subterránea en el año 2000 (en mm/año y malla de 0.5 x 0.5) Wada et al., 2010, Global depletion of groundwater resources, Geophysical Research Letters, Vol. 37.

7 Extracción de agua subterránea en el mundo Durante los últimos años ha habido un enorme incremento en la producción de alimentos en muchos países a través del incremento de la superficie de riego, la mayoría de la cual se realiza con agua subterránea. Ejemplo: India de 1959 a 1985 la superficie bajo riego se incrementó: 100% con agua superficial 113% con agua subterránea Los acuíferos abastecen más de la mitad del área bajo riego. UNESCO, 2012, Groundwater and Global Change: Trends, Opportunities and Challenges, United Nations World Water Assessment Programme

8 Extracción de agua subterránea en el Mundo (NGWA, 2015) País Población 2010 (en miles) Esttracción de aguas subterraneas Usos por sector Extracción de Extracción de aguas Extracción de aguas subterraneas aguas subterraneas 2010 subterraneas para uso (km3/año) para riego (%) domestico (%) Extracción de aguas subterraneas para uso industrial (%) India 1,224, China 1,341, Estados Unidos 310, Pakistan 173, Irán 73, Bangladesh 148, México 113, Arabia Saudita 27, Indonesia 239, Turquía 72, Rusia 142, Siria 20, Japón 126, Tailandia 69, Italia 60, Datos estimados El 30% de la agricultura bajo riego en México se abastece de aguas subterráneas

9 Crecimiento mundial del uso del agua

10 Los grandes problemas mundiales relativos al Agua Subterránea a) Abatimientos de los niveles del agua subterránea y reducción del almacenamiento en acuíferos b) Contaminación de acuíferos y degradación de la calidad del agua en las fuentes de agua potable c) Cambio climático y aumento del nivel del mar d) Cambios drásticos y situaciones de emergencia por desastres e) Conflictos en acuíferos transfronterizos f) Presión política para cumplir con los objetivos del milenio

11 Precipitación medial anual en México

12 México en cifras 1,959.3 miles de km 2 (71.6%) millones de habitantes (CONAPO, 2015) Densidad 58 hab/km 2 23 % en localidades menores a 2,500 habitantes 188,593 localidades con menos de 2,500 habitantes (INEGI, 2014) 3,982 m 3 /hab/año disponibilidad natural media (2013) (6.2%) (22.2%)

13 El agua subterránea en México Es la única fuente permanente de agua en las regiones áridas y semiáridas, que ocupan alrededor del 50% del territorio nacional. Sustenta el riego de unos dos millones de hectáreas (poco más de la tercera parte de la superficie total irrigada en el país). Suministra cerca del 75% del volumen de agua utilizado en las ciudades, donde se concentran alrededor de 65 millones de habitantes. Satisface las demandas de agua de la gran mayoría de los desarrollos industriales, y Abastece a casi toda la población rural (25 millones de habitantes).

14 Importancia del agua subterránea en México El 30.4 % del volumen total concesionado para usos consuntivos (81.7 hm 3 ) proviene de agua subterránea. La tercera parte del volumen total concesionado (61.8 hm 3 ) es para uso agrícola. Dos terceras partes del volumen concesionado para uso urbano proviene de fuentes subterráneas. Uso del agua concesionado por origen de fuente de abastecimiento en Km 3 (Conagua, 2014)

15 Balance Nacional de Aguas Subterráneas (en km 3 ) Entradas: Recarga natural 92.3 Recarga inducida 10.0 Total Extracciones 29.5 Balance De 32 acuíferos sobreexplotados en 1975 se pasó a 104 en 2006 Representan menos del 20% del total en el país Suministran cerca de 80% del volumen total de agua extraída del subsuelo.

16 Disponibilidad de Agua Subterránea GRADO DE EXPLOTACIÓN DE LOS ACUÍFEROS, Grado de explotación = Extracción Recarga X 100 (%) NÚMERO DE ACUÍFEROS Sin disponibilidad de agua 195 Con disponibilidad de agua 458 Total 653 (DOF, 2013) Casos críticos: cuenca del río Lerma (Guanajuato y Querétaro) región de La Laguna (Coahuila-Durango) Península de Baja California Aguascalientes Chihuahua Sonora Valle de México 547 ACUÍFEROS SUBEXPLOTADOS 106 ACUÍFEROS SOBREEXPLOTADOS Varios de estos acuíferos han perdido entre 20 y 25% de su reserva original. El valor de minado es de 171 m3/s que equivalen a casi 50% del volumen de agua empleado para abastecimiento público en el país (Sandoval, 2010).

17 Situación de los acuíferos por Región Hidrológica (Conagua 2014)

18 Acuíferos con intrusión marina y/o salinización de suelos y aguas subterráneas salobres (Conagua 2013)

19 Principales Distritos de Riego (Conagua, 2010) Ref. Conagua, 2011, Atlas del agua en México.

20 Comparación entre distritos y unidades de riego en 2006 grande irrigación 561,368 usuarios 3 265,589 hectáreas 300,000 estructuras 50,000 km de canales 30,000 km de drenes 70,000 km de caminos. pequeña irrigación, unidades de riego o unidades de riego para el desarrollo : 2 956,032 hectáreas de riego. Foro Consultivo Científico y Tecnológico AC, 2012, Diagnóstico del Agua en las Américas

21 Beneficios del agua subterránea para el riego agrícola El agua subterránea es un "producto muy popular" entre los agricultores ya que (Shah et al, 2007): por lo general se encuentra cerca del punto de uso (sólo a un pozo distancia) se pueden desarrollar rápidamente a un bajo costo y por inversionistas privados está disponible directamente cuando se requieres para las necesidades del cultivo (dada una fuente de energía confiable para el bombeo) se adapta bien al riego a presión y a la agricultura de precisión de alta productividad permite la agricultura de riego en áreas fuera de los áreas riego por canal La expansión del riego con agua subterránea se atribuye a la ubicuidad de las aguas subterráneas, el fácil acceso a este recurso, los mínimos requerimientos de infraestructura, y a que representa una fuente de abastecimiento de agua confiable aún en épocas de sequía. Ref: Global Water Partnership, 2012, Groundwater Resources and Irrigated Agriculture, Perspectives Paper.

22 Crecimiento de la población - producción de alimentos demanda de agua

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24 Sustentabilidad del agua subterránea Con tal dependencia de la agricultura sobre el agua subterránea y el riesgo que representa en la futura producción de alimentos, surgen las siguientes preguntas: Nos vamos a quedar sin agua subterránea? Se puede manejar en forma sustentable el riego con agua subterránea? Definición: El desarrollo y uso de los recursos hídricos subterráneos para satisfacer los usos benéficos actuales y futuros sin causar consecuencias inaceptables socioeconómicas o al medio ambiente. Ref: NGWA, 2016, Sustainable Groundwater Resources, Position Paper.

25 Etapas del desarrollo de los acuíferos y sus impactos Antes del riego, I=D El riego proviene del cambio en el almacenamiento de los acuíferos (ΔS), el incremento en la recarga (ΔI) y la reducción de las descargas (ΔD) Con el tiempo, más agua para el riego se puede obtener del incremento en la recarga y/o reducción en las descargas. Ref. Groundwater depletion and sustainability of irrigation in the US High Plains and Central Valley, Scanlon et al., 2012,

26 Efectos de la sobreexplotación de los acuíferos relacionados con el riego Abatimiento de niveles del agua subterránea Minado de la reserva subterránea Disminución del gasto y rendimiento de los pozos Incremento del costo de extracción (consumo de energía eléctrica) Competencia contraproducente entre los usuarios de riego y las áreas urbanas para el abastecimiento de agua Intrusión del agua de mar y salinización de acuíferos internos Pérdida de la rentabilidad de la actividad agrícola

27 Efectos colaterales del aprovechamiento del agua subterránea Impacto ecológico negativo: desaparición de manantiales, vegetación nativa, humedales, lagos, gasto base de ríos y ecosistemas locales Contaminación del agua Deterioro de la calidad del agua subterránea Degradación de los ecosistemas dependientes del agua subterránea. Asentamiento y agrietamiento del terreno Pérdida de vida silvestre y hábitats acuáticos Ref: Global Water Partnership, 2012, Groundwater Resources and Irrigated Agriculture, Perspectives Paper.

28 Salinización del agua subterránea (mecanismos) aumento de los niveles freáticos debido a filtraciones de los canales y/o sobreriegos lixiviación de sales hacia acuíferos ubicados debajo de zonas bajo e riego intrusión salina debido a la excesiva extracción de agua subterránea condiciones naturales agua subterránea salina en zonas áridas Ref: Global Water Partnership, 2012, Groundwater Resources and Irrigated Agriculture, Perspectives Paper.

29 Acuíferos y cambio climático

30 Impacto del cambio climático sobre la recarga

31 Efectos del cambio climático en el agua subterránea Foro Consultivo Científico y Tecnológico AC, 2012, Diagnóstico del Agua en las Américas

32 Sobrexplotación de acuíferos: Ejemplo: High Plains - EUA La sobreexplotación de los acuíferos puede impactar significativamente la producción de cultivos-alimentos en los EUA ya que el 60% depende del agua subterránea. La reducción del agua subterránea en las áreas bajo riego de los acuíferos High Plains y Valles Centrales de California representa el 50% de toda la reducción de los EUA desde el año La reducción en High Plains es de 330 km3 agua subterránea fósil, principalmente recargada hace 13,000 años. El 35% del área sur de High Plains no podrá soportar el riego dentro de los próximos 30 años. El reducir la extracciones de agua subterránea podría extender el tiempo de vida del acuífero, sin embargo no es suficiente para lograr el manejo sustentable del agua subterránea fósil. Ref. Groundwater depletion and sustainability of irrigation in the US High Plains and Central Valley, Scanlon et al., 2012,

33 Sobrexplotación de acuíferos: Ejemplo de la Comarca Lagunera Situada en una gran cuenca cerrada en la parte central del norte de México 90,000 ha se riegan cada año con agua superficial y subterránea Mm 3 /año de agua superficial 1,000 Mm 3 /año de agua subterránea por más de 4,800 pozos En 1986 la extracción del acuífero era tres veces más grande que la recarga (300 Mm 3 /año) La sobreexplotación del acuífero ha causado: Abatimientos de más de 100 m en menos de 50 años Migración de agua con elevadas concentraciones de As. Elevación del nivel freático en 1991 (en msnm). IMTA, 1991

34 Intrusión salina debida al bombeo de agua subterránea UNEP, 2003, Groundwater and its Susceptibility to Degradation, United Nations Environment Programme

35 Contaminación por nitratos y agroquímicos El consumo de fertilizantes en América Latina aumentó de 89 kg/ha de tierras cultivables en el año 2002 a casi 126 kg en 2013 (FAO, 2016). Se ha identificado la amenaza de una contaminación generalizada por nitratos, debido principalmente a la contaminación difusa asociada al uso de nutrientes en la agricultura así como por el uso de agroquímicos. Esta contaminación es el resultado del aumento del empleo de fertilizantes, en consonancia con la búsqueda de una mayor competitividad en los mercados internacionales, sin normativas ni capacidad institucional para aplicar las leyes en forma efectiva que controlen su uso. Ref. Cepal, 2016, Desafíos de la seguridad hídrica en América Latina y el Caribe, Publicación de las Naciones Unidas ISSN

36 Concentraciones de nitratos en acuíferos aluviales del SW de los EUA USGS, 2012

37 Promedio anual de nitratos en el agua subterránea UNESCO, 2012, Groundwater and Global Change: Trends, Opportunities and Challenges, United Nations World Water Assessment Programme

38 Pesticidas detectados en el agua subterránea de los EUA durante el periodo Se detectaron pesticidas en el 53 % de las muestras. Sólo en el 1.8% de las muestras exceden los criterios recomendados para la salud humana. Los cinco pesticidas más frecuentemente detectados son atrazina, deethylatrazine, simazine, metolachlor y prometon. El movimiento de pesticidas hacia el agua subterránea es controlado por: prácticas de manejo de la tierra procesos de atenuación y la degradación química y biológica condiciones hidrogeológicas tales como la profundidad al nivel freático, espesor de la zona no saturada, volumen de recarga, conductividad hidráulica y condiciones redox. Pesticides in Groundwater of the United States: Decadal-Scale Changes, , Groundwater Focus Issue 2014, Vol. 52, pages

39 Uso anual de pesticidas detectados en el agua subterránea de los EUA en el periodo Pesticides in Groundwater of the United States: Decadal-Scale Changes, , Groundwater Focus Issue 2014, Vol. 52, pages

40 Cambios en la concentración de pesticidas de en los EUA. Pesticides in Groundwater of the United States: Decadal-Scale Changes, , Groundwater Focus Issue 2014, Vol. 52, pages

41 Incremento en la salinidad del agua subterránea en el acuífero Carrizal de Mendoza, Argentina Incremento de la salinidad debido a la movilización de las sales acumuladas en la zona no saturada por el riego y los retornos de riego. Estratificación de la salinidad del agua subterránea (niveles natural 1,000 a 1800 ms/cm en los 1960s): 0-70 m EC 2,500-4,000 ms/cm (niveles dañinos para el cultivo de frutas) > 70 m EC < 2,000 ms/cm Medidas para revertir la tendencia en el incremento de sales: Controlar la extracción de agua subterránea para asegurar que las descargas naturales del agua subterránea no desaparezcan Limitar la agricultura intensiva en zonas desérticas GWMATE, 2010, Sustainable Groundwater Irrigation approaches to reconciling demand with resources.

42 Conclusiones Como se puede manejar el incremento sostenible de la agricultura con los recursos hídricos subterráneos? La extracción del agua subterránea se incrementará en el futuro por el incremento en la temperatura y las sequías prolongadas asociadas con el cambio climático. Del lado de la demanda, la reducción del agua subterránea se puede reducir al incrementar las eficiencias de riego, por ejemplo, utilizando sistemas de riego por goteo en lugar de riego por gravedad. La brecha entre el volumen de agua disponible y la demanda se puede manejar a través del uso conjunto del agua superficial y subterránea. Se puede almacenar en el subsuelo el agua en épocas de abundancia (mucha lluvia) mediante proyectos de recarga de acuíferos Se debe regular el uso de fertilizantes en la agricultura. Ref. Groundwater depletion and sustainability of irrigation in the US High Plains and Central Valley, Scanlon et al., 2012,

43 Antecedentes El agua subterránea en un recurso básico para el sostenimiento de la vida por lo que debe ser administrado mediante las mejores prácticas reconociendo todos los usos que soporta para el bienestar de la sociedad