Análisis del regadío I: qué se entiende por uso y consumo del agua de riego?

Transcripción

1 Hoja Técnica del Grupo de Investigación Riego, Agronomía y Medio Ambiente Análisis del regadío I: qué se entiende por uso y consumo del agua de riego? S. Lecina, D. Isidoro, E. Playán, R. Aragüés Índice 1. Agua y regadío La necesidad de diferenciar entre uso y consumo de agua El destino del agua utilizada en el regadío La contabilidad del agua utilizada en el regadío Eficiencia del riego, contabilidad y ahorro de agua Resumen y conclusiones Hoja Técnica 01/2010 Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón - Gobierno de Aragón Unidad de Suelos y Riegos (asociada al CSIC) Avenida de Montañana Zaragoza (España) Estación Experimental de Aula Dei - Consejo Superior de Investigaciones Científicas Departamento de Suelo y Agua Apdo. Correos Zaragoza (España) El Grupo de Investigación Riego, Agronomía y Medio Ambiente está formado por el Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón (Gobierno de Aragón) y la Estación Experimental de Aula Dei (CSIC). En la redacción de esta Hoja Técnica ha participado Ager ingenieros, ingeniería rural y civil S.L.

2 1. Agua y regadío El mensaje general que llega a la sociedad es que el regadío es el primer usuario del agua y uno de los máximos responsables de su creciente escasez. Algunas informaciones que aparecen en los medios de comunicación destacan que al campo se le escapa el agua a chorros, y que por lo tanto es necesario mejorar la eficiencia del riego para reducir las pérdidas y ahorrar agua. Por ello, se exige que los regadíos se modernicen, adoptando nuevas infraestructuras, agronomía y sistemas de riego más eficientes. La eficiencia del riego se define como el porcentaje del agua de riego aplicada que es utilizada por los cultivos. Por ejemplo, si a una parcela de 1 ha se le aplican m 3 y el cultivo utiliza ( evapotranspira ) m 3, la eficiencia del riego es del 80%. Lógicamente, cuanto más elevada es la eficiencia del riego, mejor uso se está haciendo del agua aplicada. El concepto de eficiencia del riego es sencillo, y su comprensión es directa e intuitiva. Ello ha favorecido su difusión y uso por parte de la Administración y de los medios de comunicación. Parece lógico pensar que cuanto mayor sea la eficiencia del riego, mayor será el ahorro de agua producido en la agricultura de regadío y en su modernización. Sin embargo, es todo esto realmente cierto? La modernización de regadíos implica en todos los casos un ahorro de agua? Merece la pena profundizar más en estas cuestiones, y que el sector agrario explique a la sociedad, de forma clara y transparente, cómo usa el agua de riego para evitar que se produzcan interpretaciones alejadas de la realidad. 2. La necesidad de diferenciar entre uso y consumo de agua Si el agua se usa pero no se consume, puede reutilizarse. Por ejemplo, el agua que se usa pero no se consume en los hogares de la ciudad de Zaragoza retorna al río Ebro después de su depuración. Desde Zaragoza, a estas aguas les queda todavía un largo viaje de más de 250 km por el río Ebro hasta su desembocadura en el mar Mediterráneo. Durante este recorrido existen otros usuarios de las aguas del Ebro que reutilizan estas aguas usadas y depuradas en Zaragoza. Es decir, el agua es un recurso reutilizable. Sin embargo, es esto siempre cierto? La respuesta es que no, ya que si al usar el agua la evaporamos a la atmósfera, la Hoja Técnica 01/2010 [2]

3 contaminamos en exceso, o la vertemos directamente al mar o a un acuífero no explotable, no podrá ser reutilizada por otros usuarios, al menos directamente. Por tanto, es fundamental distinguir entre aquellos usos que consumen agua ( uso consuntivo ), es decir, que no permiten que se pueda reutilizar, y los que no consumen agua ( uso no consuntivo ). Cómo podemos saber si un uso del agua es consuntivo o no consuntivo en el contexto de la agricultura de regadío? Averiguando cuál es el destino del agua que hemos usado y cuál es su calidad. Si asumimos por el momento que la calidad no limita su reutilización, la pregunta clave es cuál es el destino del agua utilizada en los regadíos? 3. El destino del agua utilizada en el regadío En la Figura 1 se muestra un ejemplo de los distintos destinos del agua aplicada a una parcela cultivada de 1 ha. La evaporación y transpiración del agua por parte de los cultivos (término conocido como evapotranspiración o ET) constituye un uso consuntivo, ya que desaparece físicamente al tener por destino la atmósfera. Gracias a esta ET los cultivos producen las cosechas. Por este motivo, a la ET de los cultivos se le denomina evapotranspiración productiva. En el ejemplo de la Figura 1, el agua aplicada es de m 3 y la ET productiva es de m 3, es decir, la ET supone el 40 % ( / ) del agua aplicada. Este porcentaje sería equivalente a la eficiencia de riego. Existe otra fracción del agua aplicada que también se evapora a la atmósfera, por lo que supone otro uso consuntivo. Esta fracción corresponde a la evaporación del agua en embalses, canales, acequias, azarbes, etc., y a la evapotranspiración de las malas hierbas de los campos o de la vegetación que circunda los canales. A esta ET se le denomina evapotranspiración no productiva (700 m 3 o el 5 % del agua aplicada en el ejemplo de la Figura 1), ya que no contribuye a la producción agraria. Aunque esta fracción constituye una pérdida de agua desde el punto de vista agrario, puede favorecer el desarrollo de una vegetación con valores paisajísticos y medioambientales apreciados por la sociedad. El agua que sale de la parcela por escorrentía y percolación (7.700 m 3 o el 55 % del agua aplicada en el ejemplo de la Figura 1) se denomina retornos de riego y no contribuye a la producción de los cultivos, por lo que según el concepto de eficiencia del riego se considera una pérdida. Sin embargo, constituyen estos retornos un Hoja Técnica 01/2010 [3]

4 consumo de agua? Únicamente con la imagen de la Figura 1 no puede saberse: es necesario conocer la localización de la parcela para poder determinar si esos retornos suponen o no un uso consuntivo, es decir si son o no reutilizables. Evapotranspiración productiva (cultivos) m 3 /ha (40 %) Evapotranspiración no productiva (malas hierbas) 700 m 3 /ha (5 %) Percolación m 3 /ha (35 %) Escorrentía m 3 /ha (20 %) Figura 1. Imagen de un cultivo regado por inundación. En este ejemplo, se aplican anualmente m 3 /ha de agua, los cuales se reparten según los destinos indicados mediante las correspondientes flechas. Un primer escenario es que la parcela de la Figura 1 esté localizada en un regadío del valle medio del Ebro cuyos retornos desembocan al río Ebro. Como sucedía en el ejemplo de los usos domésticos del agua en Zaragoza, desde esta parcela hasta el mar existe un largo recorrido en el que los retornos de riego pueden ser reutilizados. Así, aunque la eficiencia del riego de esta parcela es del 40 %, para el conjunto de la cuenca únicamente se consume de forma improductiva el 5 % del agua aplicada (la correspondiente a la ET no productiva de las malas hierbas), pues los retornos de riego (el 55 % del agua aplicada en el ejemplo de la Figura 1) pueden reutilizarse aguas abajo de la parcela si su calidad lo permite. Este análisis de la calidad es importante, ya que si los retornos de riego se degradan a unos niveles de calidad que impiden o limitan su Hoja Técnica 01/2010 [4]

5 reutilización por otros usuarios, dichos retornos se consideran entonces como uso consuntivo ya que, junto con la ET productiva y no productiva, son unas aguas que a efectos prácticos se pierden para la cuenca. Un segundo escenario es que la parcela de la Figura 1 esté localizada en el Delta del Ebro, junto a la costa. En este caso, los retornos de riego fluyen directamente al mar, por lo que dichas aguas no son reutilizables. Esta localización junto al mar determina que estos retornos supongan un consumo no productivo de agua que, junto a la ET no productiva, totaliza un 60 % del agua aplicada, en contraste con el 5 % del primer escenario. Por supuesto, cuando se califica esta agua de no productiva, se hace desde el punto de vista agrario. Los retornos de riego de este caso particular pueden ser importantes para mantener el medio ambiente. 4. La contabilidad del agua utilizada en el regadío La determinación de estos destinos del agua mediante el correspondiente balance constituye lo que se llama contabilidad del agua. En esta contabilidad, a diferencia del concepto de eficiencia, se considera la capacidad de reutilización del agua, que depende de la localización del regadío y de la calidad de sus retornos. A tal fin, es necesario distinguir entre uso (volumen de agua de riego aplicado a una parcela o zona regable) y consumo (fracción del volumen de agua de riego que deja de estar disponible para la cuenca tras su uso). En la contabilidad del agua, la fracción consuntiva está compuesta por la evapotranspiración productiva y no productiva, y por los retornos de riego no recuperables por destino o calidad. Por lo tanto, sólo el consumo no productivo del agua (evapotranspiración no productiva y retornos no recuperables) pueden considerarse como pérdidas de agua de la agricultura, ya que el resto es reutilizable a nivel cuenca. A la fracción de retornos de riego recuperables o reutilizables se le denomina fracción no consuntiva. 5. Eficiencia del riego, contabilidad y ahorro de agua Supongamos que estamos interesados en ahorrar agua en los regadíos de la cuenca del Ebro con sistemas de riego similares al representado en la Figura 1. En dicha parcela, la eficiencia de riego es del 40 %. Hoja Técnica 01/2010 [5]

6 Si aplicásemos el concepto de eficiencia para determinar el ahorro potencial de agua que supondría la modernización de estos regadíos, consideraríamos que: En la actualidad el 40% del agua de riego aplicada ( m 3 /ha en el ejemplo de la Figura 1) va a evapotranspiración productiva (esto es, m 3 /ha) y el 60% restante (esto es, m 3 /ha) se pierde (no es aprovechada por los cultivos). Si con la modernización de estos regadíos planteásemos como objetivo alcanzar una eficiencia de riego del 80 % con una evapotranspiración productiva igual a la del caso actual (5.600 m 3 /ha), el volumen de riego aplicado sería de m 3 /ha. En este caso, se perdería el 20% del agua aplicada (esto es, m 3 /ha, de los que 700 m 3 /ha irían a evapotranspiración no productiva, como en el caso actual, y los otros 700 m 3 /ha irían a percolación/escorrentía). Por lo tanto, el ahorro de agua que se podría conseguir sería de m 3 /ha (diferencia entre aplicados en la actualidad y aplicados tras la modernización). Esto es, la modernización produciría un ahorro de agua del 50% respecto a la situación actual. Sin embargo, aplicando la contabilidad del agua, que distingue entre uso y consumo, los resultados serían totalmente diferentes. En efecto, considerando que la calidad de los retornos del riego (escorrentía/percolación) permite su completa reutilización aguas abajo de la parcela en consideración, el análisis se diferenciaría en función de la localización de los regadíos: Regadíos del interior de la cuenca (localización A, Figura 2): en la situación actual, el consumo de agua representa el 45 % del volumen aplicado (usado). Únicamente el 5 % de dicho volumen usado (esto es, 700 m 3 /ha) son pérdidas reales de agua para la cuenca (evapotranspiración no productiva de las malas hierbas), al poderse reaprovechar íntegramente el agua de escorrentía/percolación que supone un volumen de m 3 /ha. En la situación del regadío modernizado (volumen de riego = m 3 /ha), m 3 /ha irían a evapotranspiración productiva, 700 m 3 /ha (el mismo volumen que en la situación no modernizada) irían a evapotranspiración no productiva, y el resto (700 m 3 /ha) serían aguas de escorrentía/percolación reutilizables aguas abajo. Por tanto, la modernización no supone un margen de ahorro real de agua, ya que en la situación actual se podrían reaprovechar los m 3 /ha de escorrentía/percolación, mientras que tras la modernización se podrían reaprovechar los m 3 /ha del agua de riego no aplicada más los 700 m 3 /ha de escorrentía/percolación (esto es, en ambos casos se pueden reaprovechar Hoja Técnica 01/2010 [6]

7 7.700 m 3 /ha). Este ejemplo ilustra cómo, en este caso, la modernización no ahorraría agua en la cuenca. Existiría, no obstante, una diferencia de calidad entre los recursos reutilizables en un caso y otro: en la situación modernizada, se dispondría de m 3 /ha no utilizados, es decir con su calidad original, y 700 m 3 /ha de aguas de escorrentía/percolación, más cargadas de sales y agroquímicos, y por tanto de menor calidad; mientras que en la situación sin modernizar los m 3 /ha serían aguas de escorrentía/percolación. Esta diferencia se analiza en las siguientes Hojas Técnicas. Regadíos próximos al litoral (localización B, Figura 3): las aguas de escorrentía/percolación se vierten directamente al mar, no pudiéndose por lo tanto reaprovechar para otros usos. Debido a esto, se perdería un volumen de agua de m 3 /ha en la situación actual frente a un volumen de m 3 /ha en la situación modernizada, ahorrándose por lo tanto un volumen de agua de riego de m 3 /ha. En estos regadíos próximos al litoral la modernización constituiría un importante potencial de ahorro real de agua. Como podemos comprobar con este ejemplo, el concepto de eficiencia hace una simplificación de la realidad que puede conducir a una interpretación errónea de la misma, y a generar unas falsas expectativas de ahorros de agua derivados de la modernización de regadíos situados en el interior. Para el caso de la cuenca del Ebro, la contaminación de las aguas que provoca el regadío, en general, no limita seriamente su reutilización con fines productivos o de abastecimiento. Además, la mayor parte de los regadíos se encuentran alejados del mar. Ello implica que, a pesar de que las eficiencias de riego en parcela son bajas en buen número de zonas regadas por gravedad, el consumo no productivo (ET no productiva + retornos no recuperables) de la mayor parte de los regadíos es en general bajo, ya que la mayor parte de los retornos son reutilizables. Quiere esto decir que no es necesario cambiar esta situación, que no es necesaria la modernización de regadíos? La respuesta es que es muy necesario modernizar los regadíos, ya que hay otras consideraciones importantes a tener en cuenta que se discuten en siguientes Hojas Técnicas. Hoja Técnica 01/2010 [7]

8 Localización A: regadíos del interior de la cuenca SITUACIÓN ACTUAL (VALORES PARA 1 HA): EFICIENCIA DE RIEGO = 40% Eficiencia de riego: ET prod/r = 5.600/ = 40% Volumen disponible = m 3 ETproductiva ET no productiva = m 3 = 700 m 3 Riego (R) = m 3 0 m 3 Retornos riego = m m 3 0 m 3 Disponibilidad de agua después del regadío = m 3 SITUACIÓN MODERNIZADA (VALORES PARA 1 HA): EFICIENCIA DE RIEGO = 80% Eficiencia de riego: ET prod/r = 5.600/7.000 = 80% Volumen disponible = m 3 ETproductiva ET no productiva = m 3 = 700 m 3 Riego (R) = m m 3 Retornos riego = 700 m 3 Disponibilidad de agua m m 3 después del regadío = m 3 Figura 2. Ejemplo esquemático del balance de agua para un regadío localizado en el interior de una cuenca en una situación anterior y posterior a su modernización. Hoja Técnica 01/2010 [8]

9 Localización B: regadíos próximos al litoral SITUACIÓN ACTUAL (VALORES PARA 1 HA): EFICIENCIA DE RIEGO = 40% Eficiencia de riego: ET prod/r = 5.600/ = 40% Volumen disponible = m 3 ETproductiva ET no productiva = m 3 = 700 m 3 Riego (R) = m 3 0 m 3 Retornos riego = m 3 0 m 3 MAR Disponibilidad de agua después del regadío = 0 m 3 SITUACIÓN MODERNIZADA (VALORES PARA 1 HA): EFICIENCIA DE RIEGO = 80% Eficiencia de riego: ET prod/r = 5.600/7.000 = 80% Volumen disponible = m 3 ET no productiva ETproductiva = m 3 = 700 m 3 Riego (R) = m m 3 Retornos riego = 700 m 3 MAR Disponibilidad de agua después del regadío = m 3 Figura 3. Ejemplo esquemático del balance de agua para un regadío localizado próximo al litoral en una situación anterior y posterior a su modernización. Hoja Técnica 01/2010 [9]

10 6. Resumen y conclusiones 1. Para analizar la utilización del agua en el regadío es fundamental diferenciar entre los usos que consumen agua o usos consuntivos (aguas que tras su uso no se pueden reutilizar en la cuenca, como la evapotranspiración y los retornos de riego no reutilizables) y los que no consumen agua o usos no consuntivos (aguas que tras su uso pueden reutilizarse en la cuenca, como los retornos reutilizables por otros usuarios). 2. Para determinar si los retornos del riego (aguas de escorrentía y percolación) pueden o no reutilizarse, es necesario conocer la localización de las zonas regables (respecto al mar, lagos salados o acuíferos no explotables) y la calidad de las aguas de retorno. 3. Sólo una reducción del uso consuntivo supone un ahorro real de agua, ya que el agua no consumida queda disponible para ser utilizada de nuevo. 4. El incremento de la eficiencia del riego, y la consiguiente reducción en el volumen de agua aplicado en una zona regable, ahorra agua únicamente en aquellos regadíos cuyos retornos del riego no son aprovechables (por ejemplo, regadíos próximos al litoral que vierten sus retornos al mar). El incremento de la eficiencia del riego, y la consiguiente reducción en el volumen de los retornos de riego, no ahorra agua en aquellos regadíos cuyos retornos son aprovechables (por ejemplo, regadíos del interior de la cuenca que vierten sus retornos a un río). 5. El concepto de contabilidad del agua, y la definición de usos consuntivos y no consuntivos, tiene en cuenta el potencial de reutilización de los retornos del riego, por lo que es el más apropiado que el concepto de eficiencia del riego para evaluar el impacto del regadío sobre la disponibilidad de los recursos hídricos a escala de cuenca. El concepto de eficiencia puede generar falsas expectativas de ahorro de agua, por lo que su uso debería limitarse al diseño de infraestructuras y a la programación de riegos. Hoja Técnica 01/2010 [10]

11 Hoja Técnica del Grupo de Investigación Riego, Agronomía y Medio Ambiente Análisis del regadío II: por qué se moderniza? La productividad del regadío y el ahorro de agua S. Lecina, D. Isidoro, E. Playán, R. Aragüés Índice 1. Regadíos y productividad Diferentes formas de determinar la productividad del regadío Por qué la modernización del regadío puede incrementar la productividad Consecuencias sobre la disponibilidad de agua del incremento de la productividad del regadío mediante su modernización Resumen y conclusiones... 9 Hoja Técnica 02/2010 Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón - Gobierno de Aragón Unidad de Suelos y Riegos (asociada al CSIC) Avenida de Montañana Zaragoza (España) Estación Experimental de Aula Dei - Consejo Superior de Investigaciones Científicas Departamento de Suelo y Agua Apdo. Correos Zaragoza (España) El Grupo de Investigación Riego, Agronomía y Medio Ambiente está formado por el Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón (Gobierno de Aragón) y la Estación Experimental de Aula Dei (CSIC). En la redacción de esta Hoja Técnica ha participado Ager ingenieros, ingeniería rural y civil S.L.

12 1. Regadíos y productividad En la anterior Hoja Técnica se expusieron una serie de conceptos básicos para analizar los efectos hidrológicos del regadío en una cuenca (disponibilidad y uso del agua). Para comprender las causas últimas que motivan estos efectos es necesario, además, conocer los objetivos que se persiguen al regar o, en su caso, al modernizar una zona regable. El regadío es una actividad económica que tiene como fin producir un beneficio. Este beneficio se obtiene a partir de la utilización de una serie de medios de producción. Entre estos medios de producción destacan dos recursos naturales: agua y suelo. Su uso, además de generar un beneficio económico, supone un consumo de agua y, como en posteriores Hojas Técnicas se mostrará, una degradación de su calidad. Estas consecuencias del regadío tienen a su vez repercusiones sociales en el territorio. De forma directa, al suponer el medio de vida para muchos agricultores. De forma indirecta, al generar actividad económica en otros sectores productivos relacionados (maquinaria agrícola, agroquímicos, agroindustria, etc). Estos efectos sociales indirectos también pueden ser negativos en función, por ejemplo, de cómo se realice la regulación del agua, cuánta agua se consuma o qué grado de contaminación genere el regadío. Para comprender todas estas consecuencias del regadío es necesario conocer su productividad. La productividad es un indicador que permite cuantificar con qué eficiencia productiva se están utilizando los medios de producción. En esta Hoja Técnica se expone este concepto, explicando las diferentes formas de calcular su valor. Con todo ello se analizarán los objetivos que persigue el sector agrario con la inversión en modernización de regadíos, y las consecuencias que la consecución de dichos objetivos puede tener sobre la disponibilidad del agua en una cuenca. 2. Diferentes formas de determinar la productividad del regadío La productividad agraria es el concepto utilizado para determinar la cantidad o el valor económico obtenido del uso de medios de producción tales como el suelo o el agua, entre otros. Dado que la disponibilidad de estos medios de producción es limitada, es Hoja Técnica 02/2010 [2]

13 necesario obtener el máximo provecho de su uso, es decir, obtener la máxima productividad de los mismos. Un indicador habitualmente utilizado para calcular la productividad del suelo es la producción obtenida por unidad de superficie, en kilogramos de cosecha por hectárea, o directamente en euros por hectárea. Respecto al agua, la relación entre el valor de las cosechas y el volumen de agua necesario para obtenerlas se conoce como productividad del agua. Veamos un ejemplo para describir estas productividades. Un campo de trigo tiene un rendimiento medio de cinco toneladas por hectárea. Si el precio del trigo es de 210 euros por tonelada, el valor bruto de su producción o productividad del suelo es de /ha. Si para conseguir esta producción se consume un volumen de agua de riego de m 3 por hectárea, la productividad del agua será de 0,46 /m 3. Sin embargo, si en vez de considerar el agua consumida se considera el agua usada, es decir, aplicada a la parcela (3.257 m 3 /ha en este ejemplo), la productividad del agua desciende hasta 0,32 /m 3. Cuál de estos dos valores de productividad del agua debe utilizarse? Depende de la finalidad del cálculo. Para un gestor de los recursos hídricos en una cuenca puede ser más apropiada la productividad basada en el agua consumida, pues es el agua con la que ya no va a poder contar en adelante. Por el contrario, para un agricultor resulta más apropiada la productividad basada en el agua usada (detraída), pues es el agua con la que debe dimensionar sus infraestructuras, y en muchos casos es el agua por la que paga. Asimismo, puede ser más conveniente para el agricultor determinar la productividad utilizando el valor neto de la cosecha (descontando los costes de producción), en cuyo caso la productividad sería todavía menor (y dependiente también del precio del agua como factor de producción, lo que puede ser importante). En definitiva, la correcta interpretación de los resultados de productividad debe tener en cuenta la forma en que se ha calculado, que a su vez viene determinada por el fin al que se destina la información obtenida. La Tabla 1 muestra los valores medios brutos (sin descontar los costes de producción) de productividad del agua aplicada en diversas zonas regables de distintos países. Su comparación es difícil, pues los valores de productividad pueden ser muy variables de unas zonas a otras al depender de múltiples factores como el patrón de cultivos (distintos cultivos tienen diferentes precios, rendimientos y necesidades de agua), Hoja Técnica 02/2010 [3]

14 el suelo, el clima, el año de estudio (cada año tiene diferentes condiciones meteorológicas y diferentes precios de cultivos), el nivel de tecnificación de la agricultura y el regadío, los mercados agrarios regionales (con diferentes precios), etc. Tabla 1. Valores medios de productividad bruta del agua aplicada en diferentes regiones del mundo a escala de explotación agraria. Productividad Año Cultivos $/m 3 China (cuenca del río Amarillo) Extensivos EEUU (región Oeste) Extensivos Egipto (Delta del Nilo) Extensivos Francia (cuenca del río Garona) Extensivos y frutales México (Salvatierra) Extensivos Pakistán (Chishtian) Extensivos Turquía (Seyhan) Extensivos y frutales Otro aspecto de importancia a tener en cuenta es el factor escala. Si, por ejemplo, la productividad bruta del agua consumida para producir tomate de consumo en fresco es de 3,2 /m 3, qué es más conveniente producir: este tomate o el trigo del ejemplo anterior? La respuesta parece obvia, ya que la productividad del tomate es muy superior a la del trigo. Sin embargo, para qué se utiliza el trigo? Entre otras aplicaciones, el trigo se utiliza en forma de pienso para alimentar el ganado. Si consideramos un precio de 20 /kg para la ternera de calidad extra, y que para producir un kilogramo de esta carne se han requerido 13,5 m 3 de agua para obtener el trigo que compone el pienso, la productividad del trigo se eleva hasta 1,5 /m 3. Probablemente, si se considerasen los valores netos del tomate y del trigo, descontando los costes de producción, en lugar de los valores brutos, la productividad del trigo podría llegar a ser superior a la del tomate. Este ejemplo indica que la utilización del agua en la agricultura produce un efecto cascada que hace aumentar la productividad de su uso conforme se van transformando los productos agrarios, es decir, conforme se les va agregando valor añadido. Por tanto, la productividad del agua a escala de parcela o explotación agraria es muy diferente de su productividad a escala de zona regable, cuenca, o país (Tabla 2). Hoja Técnica 02/2010 [4]

15 Tabla 2. Productividad bruta del agua aplicada en una zona regable de un país asiático calculada en los años a escala de explotación, zona regable, cuenca y país. Explotación Zona Regable Cuenca País Productividad del agua, $/m 3 0,09 0,12 0,15 0,19 La modernización de regadíos pretende, entre otros objetivos, incrementar la productividad agrícola. A continuación se analiza de qué forma la mejora de las infraestructuras de riego permite incrementar la productividad de una explotación. 3. Por qué la modernización del regadío puede incrementar la productividad El sector agrario está afrontando un proceso de liberalización de mercados que está conduciendo a una disminución de las subvenciones y a una creciente incertidumbre en los precios de los productos agrarios. Asimismo, la creciente demanda de recursos hídricos está generando competencia con otros sectores. Los procesos de modernización que se están llevando a cabo en la actualidad responden a estas preocupaciones. En efecto, la agricultura de regadío está invirtiendo en mejorar sus infraestructuras para aumentar su productividad, es decir, conseguir un mayor beneficio de los medios de producción como el suelo o el agua utilizados para obtener las cosechas. Esta mayor productividad es un factor fundamental para lograr la sostenibilidad socio-económica de las explotaciones en el contexto actual. Aunque un riego por gravedad bien diseñado y manejado, y sobre suelos adecuados, puede lograr un aprovechamiento del agua similar a los sistemas presurizados de aspersión o goteo, presenta otras limitaciones. Su automatización es complicada, requiere suelos con elevada capacidad de retención de agua, y no permite la aplicación de pequeñas cantidades de agua mediante riegos frecuentes, lo que le resta flexibilidad para adaptarse a las necesidades de agua de los cultivos. A estas limitaciones propias del riego por gravedad, hay que añadir la dificultad que para la práctica del riego supone unas parcelas de reducido tamaño, como las que suelen predominar en las antiguas zonas regables de la cuenca del Ebro. Por otra parte, las redes de acequias fueron en muchos casos diseñadas hace más de 50 años para regar principalmente cultivos de invierno, por lo que presentan con frecuencia una capacidad Hoja Técnica 02/2010 [5]

16 limitada para regar cultivos de verano, más rentables pero con mayores necesidades de agua. Por todos estos motivos, las actuaciones de modernización de regadíos están suponiendo mayoritariamente la adopción de sistemas de riego por aspersión y goteo, abastecidos por redes colectivas de distribución de agua a presión que permiten el riego a la demanda. Las implicaciones de este cambio de infraestructuras sobre la producción son las siguientes: Incremento del rendimiento de los cultivos: esta mayor producción por unidad de superficie se debe fundamentalmente a tres factores: 1) La capacidad de aplicar pequeñas y frecuentes dosis de agua con los sistemas de aspersión y goteo, junto con la fiabilidad en el suministro de las redes de distribución (riego a la demanda), permiten satisfacer mejor las necesidades de agua de los cultivos; 2) La mejor uniformidad y eficiencia en la aplicación de agua de los sistemas presurizados contribuye igualmente a un mejor abastecimiento de agua de los cultivos; 3) Los sistemas de fertirriego en riego presurizado permiten una mejor satisfacción de las necesidades de nutrientes de los cultivos a lo largo de su ciclo vegetativo. Todo ello supone que las productividades de los cultivos regados por aspersión sean, en general, muy superiores a los regados por gravedad. La Tabla 3 presenta un ejemplo de productividades netas del suelo y del agua en varios cultivos extensivos del valle medio del Ebro regados por gravedad y por aspersión. De esta Tabla se deduce que la productividad del agua en riego por aspersión es casi el doble que la del riego por gravedad. Tabla 3. Agua aplicada, rendimiento, y productividad neta del suelo y del agua de tres cultivos extensivos regados por gravedad y por aspersión en el valle medio del Ebro. Medias correspondientes a los años 2003 y Agua aplicada Rendimiento Productividad suelo Productividad agua Gravedad Aspersión Gravedad Aspersión Gravedad Aspersión Gravedad Aspersión m 3 ha -1 m 3 ha -1 t ha -1 t ha -1 ha -1 ha -1 m -3 m -3 Maíz ,073 0,127 Alfalfa ,042 0,074 Cereal invierno ,100 0,193 Hoja Técnica 02/2010 [6]

17 Mayor intensificación del patrón de cultivos: con las antiguas redes de acequias, sólo una parte de la superficie regable puede dedicarse a la producción de cultivos de verano, dejándose el resto en abandono o dedicada a cultivos de invierno. Tras la modernización, la mayor capacidad de las redes de distribución presurizada permite incrementar la superficie de cultivos de verano más rentables, e incluso producir dos cosechas por campaña en las zonas más cálidas. Por ejemplo, en la cuenca del Ebro, las zonas con riego por gravedad presentan en torno a un 40 % de superficie regable no cultivada o en la que se producen cultivos de bajo valor como cereales de invierno, mientras que en el regadío presurizado esta superficie apenas alcanza el 20 %. Disminución de la necesidad de mano de obra: la automatización del riego mediante los programadores electrónicos y los sistemas de telecontrol permiten que una sola persona pueda gestionar fácilmente el riego de 200 ha. En los antiguos sistemas de riego por gravedad del valle medio del Ebro, únicamente puede regar aproximadamente 50 ha con cultivos de verano. La modernización del regadío, en muchos casos realizada junto con procesos de concentración parcelaria, supone un incremento de la productividad de las explotaciones y unas mejores condiciones de trabajo para el agricultor, lo que hace más atractiva la actividad agraria a los jóvenes y permite reducir el impacto de la escasez de mano de obra. Aunque los sistemas presurizados presentan unos mayores costes de energía y mantenimiento, la mayor productividad neta por hectárea (Tabla 3) permite generalmente obtener una mayor rentabilidad, mientras que una mayor productividad del agua protege los ingresos de las explotaciones en campañas con restricciones de agua. Esta mayor productividad de los sistemas presurizados se mantiene incluso a pesar de los incrementos de costes que se han producido durante las últimas campañas. La Tabla 4 muestra las productividades netas por cultivo y tipo de riego de la Tabla 3 actualizadas a precios medios de 2009, considerando los mismos volúmenes de riego y rendimientos. A pesar de un incremento medio del 33 % de los precios de la energía y de entre el 50 % y el 100 % en el de los fertilizantes, así como del descenso de las subvenciones, los sistemas presurizados siguen teniendo unas productividades superiores a las de los sistemas de gravedad. Sin embargo, su rentabilidad ha descendido drásticamente, salvo en el cultivo de alfalfa. Este hecho pone de manifiesto que la modernización del regadío, aunque necesaria, puede no resultar suficiente para asegurar la sostenibilidad económica de las explotaciones. Aumentar el tamaño de las mismas, optimizar su estructura productiva e incrementar la capacidad de gestión técnica y empresarial de los agricultores Hoja Técnica 02/2010 [7]

18 son algunas de las condiciones que también resultan necesarias para lograr dicha sostenibilidad. Tabla 4. Agua aplicada, rendimiento, y productividad neta del suelo y del agua de tres cultivos extensivos regados por gravedad y por aspersión en el valle medio del Ebro. Precios correspondientes al año Agua aplicada Rendimiento Productividad suelo Productividad agua Gravedad Aspersión Gravedad Aspersión Gravedad Aspersión Gravedad Aspersión m 3 ha -1 m 3 ha -1 t ha -1 t ha -1 ha -1 ha -1 m -3 m -3 Maíz ,016 0,054 Alfalfa ,051 0,080 Cereal invierno ,051 0,118 Estas consecuencias económicas de la modernización no van a ser las únicas. El cambio que en el balance de agua de las zonas regables provoca la transformación del riego por gravedad en presurizado también va a tener implicaciones hidrológicas y medioambientales. 4. Consecuencias sobre la disponibilidad de agua del incremento de la productividad del regadío mediante su modernización La modernización del regadío realizada con el fin de incrementar su productividad supone un cambio en el modo de usar el agua que afecta a la hidrología de una cuenca. Distinguiendo entre los diferentes destinos del agua descritos en la Hoja Técnica 01/2010, las consecuencias hidrológicas de la modernización serían de forma genérica las siguientes: Evapotranspiración productiva. El incremento del rendimiento de los cultivos supone un incremento de su evapotranspiración. Esto es debido a que, en general, existe una relación directa y lineal entre la evapotranspiración de los cultivos (ET) y su rendimiento, es decir, a mayor rendimiento, mayor evapotranspiración. Paralelamente, la intensificación del patrón de cultivos de verano implica un aumento de la ET, pues estos cultivos tienen unas mayores necesidades de agua que los cultivos de invierno. Este incremento en el agua consumida todavía será mayor en los casos en los que se Hoja Técnica 02/2010 [8]

19 pongan en producción tierras de regadío que se encontraban en abandono antes de la modernización. Evapotranspiración no productiva. En general, la conversión de una red de acequias en una red de tuberías reduce las filtraciones, y con ello las oportunidades de que la vegetación natural se aproveche de las aguas con destino a riego. Igualmente, la eliminación de los márgenes de tierra entre los tablares del riego por gravedad también contribuye a reducir la evapotranspiración de plantas no productivas. Estos volúmenes de agua suelen ser pequeños en relación al consumo total. Sin embargo, en los casos en los que la modernización supone la implantación de un sistema de riego por aspersión, esta evapotranspiración no productiva puede incrementarse considerablemente debido a la evaporación y arrastre por el viento fuera de las parcelas de una parte del agua emitida por los aspersores. Las condiciones ventosas del valle medio del Ebro provocan que esta evaporación y arrastre de agua pueda suponer entre un 8 y un 20 % del agua de riego aplicada. Escorrentía/percolación recuperable. El mejor ajuste de la programación del riego a las necesidades de los cultivos en los sistemas presurizados, y su mayor uniformidad, permiten incrementar la eficiencia de riego en parcela. Esta mejora de la eficiencia supone una disminución de la escorrentía/percolación tras la modernización, especialmente importante en aquellas zonas en las que los suelos presentan tasas de infiltración elevadas y escasa capacidad de retención de agua (por ejemplo, los suelos de saso). Estos cambios en los componentes del balance de agua de riego suponen un incremento de la fracción de evapotranspiración (respecto al total de agua aplicada), y una disminución de la fracción de escorrentía/percolación. En aquellas cuencas, como la del Ebro, donde los retornos de riego son mayoritariamente reutilizables, estos cambios implican un incremento del consumo del agua, y por tanto, una disminución de su disponibilidad en la cuenca. 5. Resumen y conclusiones 1. La productividad agraria es un indicador que permite cuantificar con qué eficiencia productiva se están utilizando medios de producción tales como el suelo o el agua. Ambos relacionan la cantidad o el valor económico obtenido con la superficie o el volumen de agua usado o consumido. Estos indicadores pueden Hoja Técnica 02/2010 [9]

20 determinarse a diferentes escalas considerando, además del valor de la cosecha en parcela, el valor añadido de su transformación posterior. 2. Uno de los principales objetivos de la inversión en modernización es el incremento de la productividad agraria. Una mayor productividad por unidad de superficie incrementa el beneficio de las explotaciones. Una mayor productividad por unidad de volumen de agua usada protege sus ingresos en épocas de escasez de agua. La sociedad también se beneficiará de este incremento de productividad debido al efecto cascada que tendrá sobre el resto de actividades económicas relacionadas con la agricultura. 3. El incremento de la productividad se debe a la mejora en la calidad de la distribución y aplicación de agua que suponen las nuevas infraestructuras de riego presurizado (aspersión y goteo). Como consecuencia de ello, el rendimiento de los cultivos se incrementará, y los patrones de cultivos de verano podrán intensificarse. 4. Este incremento de productividad asociado al cambio en el modo de usar el agua modificará el balance de agua previo a la modernización, incrementando la fracción de evapotranspiración y disminuyendo la fracción de escorrentía/percolación respecto al volumen total de agua usado. En cuencas como la del Ebro, donde los retornos de riego son mayoritariamente reutilizables, estos efectos supondrán un incremento del consumo de agua y, por tanto, una disminución de su disponibilidad. 5. La magnitud del incremento de la productividad, y por tanto, del incremento del consumo de agua, dependerá de la adecuada gestión de las nuevas infraestructuras de riego. Factores como la evolución de los precios agrarios y de la energía, entre otros, también influirán en este sentido. Hoja Técnica 02/2010 [10]

21 Hoja Técnica del Grupo de Investigación Riego, Agronomía y Medio Ambiente Análisis del regadío III: la modernización de los regadíos reduce la contaminación de las aguas? S. Lecina, D. Isidoro, E. Playán, R. Aragüés Índice 1. Regadíos y contaminación de las aguas Cómo puede degradar el regadío la calidad de las aguas? Concentración o masa de contaminantes? Efectos de la modernización de regadíos sobre la calidad de las aguas Resumen y conclusiones... 7 Hoja Técnica 03/2010 Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón - Gobierno de Aragón Unidad de Suelos y Riegos (asociada al CSIC) Avenida de Montañana Zaragoza (España) Estación Experimental de Aula Dei - Consejo Superior de Investigaciones Científicas Departamento de Suelo y Agua Apdo. Correos Zaragoza (España) El Grupo de Investigación Riego, Agronomía y Medio Ambiente está formado por el Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón (Gobierno de Aragón) y la Estación Experimental de Aula Dei (CSIC). En la redacción de esta Hoja Técnica ha participado Ager ingenieros, ingeniería rural y civil S.L.

22 1. Regadíos y contaminación de las aguas En la Hoja Técnica 01/2010 se expusieron una serie de conceptos para comprender la influencia del regadío sobre la disponibilidad del agua en una cuenca. Desde una perspectiva cuantitativa, se mostró que la capacidad de reaprovechamiento de este recurso requiere distinguir entre su uso y su consumo. Para realizar tal distinción se indicó la necesidad de establecer un balance que determinase los destinos del agua tras su uso por el regadío. La evaluación del aprovechamiento del agua en la agricultura requiere considerar otros aspectos, además de los puramente cuantitativos. La calidad es uno de ellos. Los sólidos disueltos y en suspensión presentes en los retornos de riego (escorrentía/percolación), producen generalmente la contaminación de las aguas receptoras de dichos retornos que es preciso conocer. No sólo porque dicha contaminación influye directamente en la disponibilidad del agua, sino también porque puede provocar impactos medioambientales negativos sobre los ecosistemas fluviales, y encarecer los tratamientos para poder reutilizar el agua en otros usos, como los urbanos e industriales. En esta Hoja Técnica se exponen algunos de los conceptos más importantes que se utilizan para conocer el impacto del regadío sobre la calidad de las aguas. Mediante los mismos se pueden responder preguntas como si un aumento de la concentración de nitratos en los retornos de riego supone o no un aumento de la contaminación de ríos y acuíferos. El objetivo de este documento es explicar el significado de estos conceptos, y utilizarlos para analizar el impacto que la modernización del regadío puede tener sobre la calidad de las aguas. 2. Cómo puede degradar el regadío la calidad de las aguas? Los procesos principales por los que el regadío puede degradar la calidad de las aguas son los siguientes: Efecto concentración : una fracción del volumen de agua en el suelo es evaporada directamente del suelo o es transpirada por las plantas, aumentando la concentración de los sólidos disueltos (nitratos, sales u otros contaminantes solubles) en el agua remanente en el suelo. Considerando que la concentración (g/l) es la relación Hoja Técnica 03/2010 [2]

23 entre la masa de un contaminante (en gramos) y el volumen de agua (en litros) en el que esta masa se encuentra disuelta, este efecto supone un aumento de la concentración porque la masa disuelta es constante (hasta ciertos límites de concentración) pero el volumen de agua disminuye porque una parte de la misma es evaporada. Este efecto es el que se produce como consecuencia de la evapotranspiración (ET) de las plantas. La concentración de la solución del suelo aumenta de forma inevitable con la evapotranspiración (transpiración de las plantas y evaporación del suelo). Por ello, la tendencia natural en la agricultura de regadío es que la solución del suelo y, por lo tanto, las aguas de drenaje (percolación), se concentren debido a la ET de los cultivos. Ello implica que cualquier contaminante que lleve el agua de riego se concentrará en las aguas de drenaje, y por lo tanto, las aguas de retorno tendrán una calidad inferior (mayores concentraciones) a la del agua de riego. El efecto concentración (también llamado evapoconcentración) se produce asimismo en cualquier masa de agua sujeta a evaporación (embalses, canales a cielo abierto, lagunas, etc.). Efecto aporte : una masa de un sólido se agrega a un volumen de agua determinado. En este caso la concentración aumenta porque la masa disuelta aumenta y el volumen de agua permanece constante. El efecto aporte se produce por el hombre al añadir agroquímicos (fertilizantes, fitosanitarios, etc) y, de forma natural, al circular el agua por el suelo o subsuelo disolviendo los minerales presentes. Cuanto mayor es el volumen de agua que circula por sistemas-fuente de sales (por ejemplo, estratos geológicos salinos), mayor es la masa disuelta de sales. El efecto aporte es el efecto dominante en los procesos de incorporación de sales a las aguas de drenaje en los regadíos de medios áridos y semiáridos, donde la presencia de sales en el suelo o el subsuelo es habitual. En muchos regadíos de la cuenca del Ebro hay minerales como calcita y yeso en el suelo o subsuelo, y su disolución controla la salinidad de la solución del suelo y de las aguas de drenaje. La transformación en regadío de nuevas tierras requiere delimitar las que pueden provocar un mayor efecto aporte e incluso excluirlas de los procesos de puesta en riego. En la cuenca del Ebro, la contaminación por sales de los cauces puede verse incrementada sustancialmente si se transforman terrenos especialmente salinos o cuyo drenaje pueda movilizar sales almacenadas en profundidad. Hoja Técnica 03/2010 [3]

24 Efecto intrusión : el agua del mar entra a los acuíferos costeros debido a su sobre-explotación. Este efecto produce un aumento de la concentración salina porque la masa aumenta proporcionalmente más que el volumen de agua, ya que la concentración salina del agua de mar es generalmente superior a la del acuífero. En este caso, la contaminación es de carácter sódico (aumento de la sodicidad o proporción del sodio respecto al resto de cationes). Existe además un efecto menos importante de contaminación de las aguas, denominado efecto detracción. Por el mismo las aguas de un río aguas abajo de una detracción de agua tienden a aumentar su concentración de sólidos disueltos totales (SDT) debido a que, generalmente, los flujos subterráneos que aportan agua al río tienen unos SDT mayores que el agua del río. Al detraer aguas de menor SDT se eliminan volúmenes de dilución, y la mezcla que resulta del agua remanente en el río, después de la detracción, con el agua subterránea entrante aumenta los SDT. La Figura 1 ilustra cómo se produce la salinización de las aguas de un río debido a los efectos evapoconcentración, aporte y detracción. LA SALINIZACIÓN DE LAS AGUAS Río aguas arriba de la detracción EFECTO EVAPOCONCENTRACIÓN (salinización de la zona de raíces) regadío EFECTO DETRACCIÓN (salinización de las aguas no detraidas del rio) Río aguas abajo de la detracción EFECTO APORTE (salinización de los flujos de retorno del riego) Figura 1. Diagrama de los flujos de salinización de las aguas de un río debida a los efectos evapoconcentración, aporte y detracción. Hoja Técnica 03/2010 [4]

25 3. Concentración o masa de contaminantes? A través de los procesos que acabamos de describir, el regadío constituye una fuente de contaminación difusa (no se produce en un punto, como en una industria, sino en un área extensa) que puede provocar la degradación de la calidad de las aguas que reciben sus flujos de retorno. Si se superan ciertos límites, esta degradación de la calidad puede afectar negativamente a los ecosistemas, y a la propia disponibilidad del agua para su aprovechamiento. Por este motivo es necesario controlar los efectos que el regadío puede tener sobre la calidad de las aguas. Una pregunta importante para llevar a cabo este control es la variable a cuantificar en los retornos de riego: la concentración o la masa del contaminante? La respuesta depende del objetivo establecido. Si los retornos de riego van a utilizarse directamente para otros usos, la concentración del contaminante es la variable de interés, ya que afecta directamente a dichos usos. Así, distintos Organismos, incluida la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), han establecido niveles guía y umbrales de concentración de los distintos contaminantes para los diferentes usos del agua. Sin embargo, si los retornos de riego se vierten en un río o acuífero con una mejor calidad que la de los retornos, la masa del contaminante en los retornos es la variable de interés, ya que es la que determina el grado de contaminación resultante de la mezcla de ambas aguas. Por tanto, para disminuir el impacto de la agricultura de regadío, debe reducirse la masa de contaminantes exportados mediante la reducción de los retornos de riego (en particular, del drenaje subsuperficial). Considerando estos conceptos, se analizan a continuación las consecuencias que sobre la contaminación de las aguas puede tener la modernización de regadíos. 4. Efectos de la modernización de regadíos sobre la calidad de las aguas Tal como se ha descrito en la Hoja Técnica anterior, la modernización supone una modificación de los flujos de agua de las zonas regables, incrementándose la fracción de agua evapotranspirada y reduciéndose la del agua percolada. Estas variaciones tienen una influencia directa sobre las tres razones principales de degradación de la calidad de las aguas anteriormente indicadas. Dado que en los regadíos de la cuenca del Ebro el Hoja Técnica 03/2010 [5]