Leonardo Pulido Madrigal Ingeniero agrónomo fitotecnista.
Adán Jesús González Real Especialista en tecnologías de la información.
En este artículo se analizan las fluctuaciones anuales de las variables climáticas temperatura, precipitación pluvial y evapotranspiración de referencia, así como de las variables agronómicas volumen de riego, nivel freático superficial, salinidad del suelo, salinidad del agua de riego, superficie de siembra y producción agrícola en el Distrito de Riego 038 Río Mayo, Sonora, en el intervalo 1969-2017. También se determina el efecto de las variables salinidad del suelo, temperatura y evapotranspiración en la producción agrícola en el DR 038 en el periodo 1970-2017.
En el periodo de enero a octubre de 2019, la temperatura media mundial fue de aproximadamente 1.1 °C por encima de los niveles preindustriales. Una de las principales consecuencias del cambio climático es que la configuración de las precipitaciones es más irregular, lo cual pone en peligro el rendimiento de las cosechas y con ello la seguridad alimentaria (OMM, 2019).
Según las previsiones, en México la producción regional de cereales será un 8% inferior a la media de los últimos cinco años, y se espera que la inseguridad alimentaria afecte gravemente a 12.5 millones de personas de la región hasta marzo de 2020, es decir, un aumento de más de 10% respecto al año anterior.
Los principales tipos de estrés abiótico que se espera aumenten en respuesta al cambio climático son calor, sequía, salinidad, saturación del suelo e inundación. Al respecto, en el Distrito de Riego 038 Río Mayo, Sonora (DR 038) se definió que en el ensalitramiento de los suelos y en la pérdida de rendimiento y producción agrícolas participan las variables temperatura –que está en aumento por el calentamiento global (PICC, 2014)–, evapotranspiración, precipitación pluvial, volúmenes de riego, niveles freáticos superficiales y salinidad del agua de riego (Pulido, 2018).
Las variables climáticas y agronómicas
En el lapso 1969-2017, la temperatura y la precipitación pluvial tuvieron valores medios de 19.8 °C y 371 mm, respectivamente; la temperatura reflejó una tendencia creciente, mientras que en la precipitación pluvial ésta fue decreciente. La temperatura empezó a incrementarse a partir de 1992, y entre este año y 2017 su valor medio fue de 21.9 °C; el aumento de 2.2 °C fue equivalente al 10.9%. También en este intervalo, la precipitación pluvial disminuyó a un valor medio de 298 mm anuales; con respecto al periodo 1969-2017, la reducción de 73 mm equivalió al 19.7% del total anual. A partir del año 2000 se han estado registrando temperaturas medias anuales superiores a 22 °C; es así que en el lapso 2000-2017 el promedio es de 22.7 °C, que representa un ascenso de 2.9 °C, equivalente al 14.8% con respecto al promedio de 1969-2017; el valor más alto se registró en 2017, con 24.1 °C (véase figura 1).
En el DR 038, durante el periodo 1968-2001 el volumen promedio anual de agua de riego de gravedad y bombeo fue de 902.2 hm3, con tendencia descendente. Esta cantidad cambia significativamente al separar el periodo en dos etapas: una primera que va desde el ciclo agrícola 1968-1969 hasta el ciclo 1990-1991, donde el promedio de agua aplicado fue de 922.5 hm3, y otra que comprende los años 1992-2017, en la cual el promedio anual de agua de riego fue de 884.2 hm3. Este decremento de 38.3 hm3 de una etapa a otra representa el 4.2 por ciento.
Entre 1969 y 2017 se presentaron sequías que restringieron los volúmenes de riego, como las de 1975-1979, 1987, 2002-2003 y 2011. Ello ha motivado que se utilicen mayores volúmenes de bombeo del acuífero que subyace en el DR; tal es el caso del intervalo 2003-2017, en que las precipitaciones pluviales en promedio fueron de 284 mm, 24% menores que el promedio de 1969-2017. Debido a las bajas captaciones de agua en la presa, se está incrementando el bombeo y el riego con agua de drenaje sin tratamiento; en promedio, de 2003 a 2017 el volumen de gravedad medio fue de 727.2 hm3 (84.7%), y el de bombeo, de 131.2 hm3 (15.3%).
Una muestra de lo errático de las precipitaciones pluviales en la cuenca de captación del río Mayo es que en 2013 se utilizaron 913.0 hm3, de los cuales se bombearon 168 (18.4%). El aumento del bombeo debido a sequía está ocasionando sobreexplotación del acuífero, por lo que la salinidad del agua de riego está en aumento. Una consecuencia es el desarrollo de superficies ensalitradas, a lo cual contribuye el riego con agua de drenaje con altos niveles de salinidad.
Una muestra de lo errático de las precipitaciones pluviales en la cuenca de captación del río Mayo es que en el año 2013 se utilizaron 913.0 hm3, de los cuales se bombearon 168 (18.4%). El aumento del bombeo debido a sequía está ocasionando sobreexplotación del acuífero, por lo que la salinidad del agua de riego está en aumento. Una consecuencia es el desarrollo de superficies ensalitradas, a lo cual contribuye el riego con agua de drenaje con altos niveles de salinidad (véase figura 2).
Los volúmenes de riego propician el desarrollo de niveles freáticos superficiales, que causan el ensalitramiento del suelo; un aumento en los volúmenes entre 1970 y 2001 causó la elevación de niveles freáticos (R2 = 0.74), que aumentó la superficie ensalitrada entre 1972 y 1996 (R2 = 0.83), y también entre 2012 y 2014 (R2 = 0.96), como se observa en la figura 3, pero las sequías de 1975-1987 que aportaron menores volúmenes de riego también produjeron suelos ensalitrados (R2 = 0.79) debido a la falta de láminas de sobrerriego para el lavado de sales.
En el DR 038, la superficie media anual afectada por un nivel freático superficial resultó de 20,225 ha para el periodo 1970-2001, con tendencia creciente, con valores mínimo de 8,400 ha (8%) en 1971 y máximo de 41,431 ha (37%) en 1985. Las áreas con mayores afectaciones se localizan en el sur del DR, donde está el Módulo de Riego 05 que tiene 94% de su superficie ensalitrada, y coincidieron aproximadamente con las áreas afectadas por salinidad, de lo que se infirió que los niveles freáticos superficiales influyen en el ensalitramiento (R2 = 0.83). Del mismo modo, el incremento en la salinidad en este módulo de riego entre 2012 y 2014 se explica por el desarrollo de suelos con niveles freáticos superficiales (R2 = 0.96).
En dicho módulo de riego, en el lapso 2012-2014 se estimó que un incremento de 10% en superficie con nivel freático superficial impactaría en un aumento de 3.3% en superficie ensalitrada; esto equivale a 33 ha ensalitradas por cada 100 ha con nivel freático superficial.
A medida que el agua de riego avanza por gravedad en los canales en su recorrido hacia el sur del DR, la concentración de sales aumenta debido a que se mezcla con agua de bombeo de pozos profundos con mayor nivel de salinidad.
Entre 1996 y 2014, la temperatura ambiente media fue de 22.0 °C con tendencia creciente, y se correlacionó con la salinidad del agua de riego, también con tendencia creciente (R2 = 0.80); en el mismo periodo, los volúmenes de riego, que fueron decrecientes, se correlacionaron con la salinidad del agua de riego (R2 = 0.83); es decir, con el calentamiento global la calidad del agua de riego se deteriora y ensalitra los suelos. La temperatura afecta la solubilidad de las sales en agua (Babcock et al., 1973). La calidad del agua de riego afecta la producción agrícola: se calculó una pérdida de producción global de 124,878 t (18.6%) al pasar la salinidad de 1.0 a 1.5 dS m–1. En frijol, el rendimiento decreció 0.40 t/ha–1 al subir la salinidad del agua de 1.0 a 1.5 dS m–1.
Los suelos ensalitrados afectan la producción agrícola, porque los cultivos tienen un cierto nivel de tolerancia a las sales. Entre 1972 y 2001 se analizó una tendencia ascendente en la superficie ensalitrada, que se correlacionó con el aumento de la temperatura (R2 = 0.82). En este intervalo se estimó que los suelos ensalitrados abarcan en promedio 32% del área total del DR. Los valores de superficie afectada más altos, superiores a 35,000 ha, se registraron en el periodo 1975-1980 y en el año 1996. Por su parte, en el lapso 2012-2014 en el Módulo de Riego 05 se calculó un incremento de superficie ensalitrada del 2.4%, que se correlacionó con aumentos en la temperatura media anual (R2 = 0.84) y con incrementos en los volúmenes de riego (R2 = 0.99); en este módulo la evapotranspiración anual, creciente en el mismo periodo, se correlacionó con la superficie ensalitrada (R2 = 0.94).
Las sequías ocurridas entre 1975 y 1991, que indujeron a aplicaciones de menores láminas de sobrerriego para el lavado de sales, se correlacionaron con el desarrollo de suelos ensalitrados (R2 = 0.79). En el DR 038 la disminución estimada de rendimiento de trigo por efecto de la salinidad fue de 0.393 t ha–1 por cada dS m–1; en rendimiento algodonero se calculó una pérdida de algodón con hueso de 0.194 t ha–1 por cada dS m–1 de aumento de la salinidad por arriba de 4 dS m–1; asimismo, en sorgo la pérdida de rendimiento se estimó en 0.54 t ha–1 por 1 dS m–1 por arriba de 4 dS m–1. El impacto del calentamiento global en el volumen de producción agrícola se estimó en una reducción del 15.2% de la producción agrícola (Pulido, 2018).
Superficie de siembra y producción agrícola
En el DR anualmente se siembran alrededor de 26 cultivos, de los cuales las principales especies por superficie cosechada son trigo, papa (Solanum tuberosum), alfalfa (Medicago sativa), cártamo (Carthamus tinctorius), maíz para grano (Zea mays) y frijol (Phaseolus vulgaris). La superficie media anual en el periodo 1985-2017 fue de 92,657 ha, con tendencia decreciente. Este promedio en el periodo 2000-2017 fue de 84,473 ha; tal descenso significa un 9.4 por ciento.
Las sequías han inducido a modificar las superficies de los cultivos. En promedio, de 1998 a 2017 el trigo abarcó el 61.6% de la superficie cosechada, el cártamo 6.6% y el frijol 1.7%, pero debido a la sequía de 2002-2003, la superficie de trigo abarcó 26% de la superficie de siembra del DR, y el cártamo, 21 por ciento.
La siembra de cártamo es ventajosa cuando hay sequía, debido a lo profundo de su sistema radicular que aprovecha la humedad del nivel freático superficial, por lo cual se siembra en mayor superficie cuando en el DR hay escasez de agua de riego; es un cultivo útil para abatir niveles freáticos mediante biodrenaje.
La producción agrícola media anual en el periodo 1985-2017 fue de 618,871 t, con tendencia creciente. Es así que en el periodo 2000-2017 se calculó una producción media de 659,075 t, lo que significa un aumento del 6.5%. En ambos periodos, el rendimiento fue de 6.75 t ha–1 y de 7.74 t ha–1, respectivamente, que representa un aumento del 14.6%. El incremento del rendimiento se explica por una mejoría en la eficiencia del uso del agua para producir cosechas, que entre 1985-1999 fue de 0.60 kg/m3, mientras que en el intervalo 2000-2017 fue de 0.77 kg/m3 equivalente al 28.4%; esto es, a medida que disminuyen los volúmenes de riego como consecuencia del calentamiento global, en el DR se está haciendo un mejor uso del agua de riego (véase figura 4). Sin embargo, en el periodo 2003-2013 se tuvo una tendencia a la baja en la producción y se determinó una pérdida de 373,926 t/°C (R2 = 0.69), 22.4-23.3 °C; en este periodo además de altas temperaturas se tuvieron dos periodos de sequía (véase figura 5).
El rendimiento medio de trigo en el lapso 1984-2017 fue de 5.52 t ha–1 con tendencia ascendente, pero entre 2003-2015 con una temperatura media anual de 22.9 °C, se analizó una tendencia descendente (r2 = 0.74), en la cual se redujo el rendimiento en 1.70 t ha–1/°C.
La superficie media anual afectada por un nivel freático superficial resultó de 20,225 ha para el periodo 1970-2001, con tendencia creciente, con valores mínimo de 8,400 ha (8%) en 1971 y máximo de 41,431 ha (37%) en 1985. Las áreas con mayores afectaciones se localizan en el sur del DR, donde está el Módulo de Riego 05 que tiene 94% de su superficie ensalitrada, y coincidieron aproximadamente con las áreas afectadas por salinidad, de lo que se infirió que los niveles freáticos superficiales influyen en el ensalitramiento.
El cártamo requiere condiciones de clima templado a frío en sus primeras fases del desarrollo, y templado a caliente a mediados y finales de su desarrollo, respectivamente; su temperatura óptima es de entre 20 y 35 °C (véase figura 6). En el DR, el rendimiento de cártamo durante 1984-2017 fue de 1.7 t ha–1, con tendencia creciente, pero las altas temperaturas de 1994-2009 redujeron los rendimientos, con una pérdida de 0.29 t ha–1/°C. El rendimiento medio de frijol en el intervalo 1986-2017 fue de 1.74 t ha–1; asimismo, entre 2000 y 2016 el rendimiento medio fue de 1.66 t ha–1, por lo cual la reducción fue de 0.49 t ha–1/°C.
La evapotranspiración es una de las variables causantes del ensalitramiento del suelo, que involucra el movimiento ascendente hacia la superficie del suelo de humedad y sales solubles debido a fuerzas capilares.
En el Módulo de Riego 05, durante 2012-2014 se encontró una correlación entre la evapotranspiración y la superficie ensalitrada (R2 = 0.94). La evapotranspiración tuvo tendencia ascendente entre 2008-2016. El aumento en la evapotranspiración repercutió en un aumento en aplicación de volúmenes de riego en el periodo 2006-2016 (R2 = 0.72); del mismo modo, entre 2006 y 2013 estos aumentos se correlacionaron con un descenso en la producción (R2 = 0.68). Un descenso en la evapotranspiración media en el lapso 2006-2013 se correlacionó con un aumento en la eficiencia de agua para producir cosechas (R2 = 0.75). Un aumento en la evapotranspiración de 341 mm causó un descenso de 0.93 t ha–1 de trigo durante 2006-2013.
En el DR 038, el calentamiento global está afectando la producción agrícola, por lo que es necesario planificar y poner en marcha acciones de adaptación y mitigación. Al respecto, en este distrito se están aplicando algunas acciones para adaptarse a los efectos de las sequías, como sustitución de siembra de trigo por cártamo, uso de agua subterránea e incremento en eficiencias de riego.
Conclusión
En el DR 038 Río Mayo, Sonora, el calentamiento global generó incrementos en la temperatura y en la evapotranspiración, así como sequías, que están afectando el desempeño de variables agronómicas. A su vez, estas variables (volumen de riego, nivel freático superficial, salinidad del agua de riego, salinidad del suelo y superficie de siembra) se correlacionaron tanto con el ensalitramiento de los suelos como con la disminución en el rendimiento agrícola y en la producción. Por ello es necesario planificar y poner en práctica acciones de adaptación y mitigación, para reducir el impacto del calentamiento global en la agricultura de riego.
Referencias
Babcock, K. L., V. V. Egorov y V. A. Kovda (1973). Chemistry of saline and alkali soils of arid zones. En: Irrigation, drainage and salinity, an international source book. FAO/UNESCO.
Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, PICC (2014). Climate change 2014: Synthesis report. Contribution of working groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel of Climate Change. Ginebra.
Pulido, M. L. (2018). Ensalitramiento de suelos, producción agrícola y calentamiento global. Jiutepec: Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.
Organización Meteorológica Mundial, OMM (2019). El año 2019 cierra una década de valores excepcionales de calor y fenómeno
s meteorológicos de efectos devastadores a escala mundial. Comunicado de prensa número 03122019. 3 de diciembre.
