Si bien a Hollywood y Silicon Valley les encanta ser el centro de atención, California también es una potencia agrícola. Los productos agrícolas vendidos en el Estado Dorado ascendieron a 59 mil millones de dólares en 2022.
por Harrison Tasoff, Universidad de California – Santa Bárbara
Pero el aumento de las temperaturas, la disminución de las precipitaciones y décadas de bombeo excesivo pueden requerir cambios drásticos en la agricultura. La legislación para abordar el problema podría incluso eliminar campos de cultivo.
Afortunadamente, un estudio de UC Santa Barbara sugiere que medidas menos extremas podrían ayudar a abordar los problemas del agua en California. Los investigadores combinaron teledetección , big data y aprendizaje automático para estimar cuánta agua utilizan los cultivos en el Valle Central del estado. Los resultados, publicados en Nature Communications , sugieren que la variación en la eficiencia debido a las prácticas agrícolas podría ahorrar tanta agua como cambiar de cultivo o dejar los campos en barbecho.
«Existe la oportunidad de que métodos menos intrusivos para ahorrar agua sean más importantes de lo que pensábamos originalmente», dijo la autora principal Anna Boser, estudiante de doctorado en la Escuela Bren de Ciencias y Gestión Ambiental de UCSB. «Por lo tanto, es posible que no tengamos que hacer tantos cambios en el uso de la tierra como pensábamos originalmente».
Los suelos fértiles y el clima mediterráneo de California permiten a los agricultores cultivar cultivos de alto valor que simplemente no son viables en el resto del país. Según el Departamento de Alimentación y Agricultura del estado, más de un tercio de las verduras del país y casi las tres cuartas partes de las frutas y frutos secos se cultivan en California.
Pero muchos de estos cultivos tienen mucha sed. La agricultura representa alrededor del 80% del agua utilizada en California, explicó la coautora Kelly Caylor, profesora de la Escuela Bren. «La disminución de los niveles de agua subterránea y el cambio climático ejercen presión sobre la disponibilidad de agua de riego, por lo que es fundamental determinar cómo podemos ‘hacer más con menos'».
En 2014, Sacramento aprobó la Ley de Gestión Sostenible de las Aguas Subterráneas (SGMA) para asegurar los recursos hídricos de California. La SGMA exige que todas las cuencas de agua subterránea del estado sean sostenibles para 2040. Cada cuenca creó una agencia local encargada de desarrollar un plan para alcanzar este objetivo.
Principalmente, eso significa garantizar que no bombeemos más agua del suelo de la que se filtra. Tendremos que reducir el uso total de agua subterránea entre un 20% y un 50% para 2040, dependiendo de la cuenca, dijo Boser. Pero para lograrlo, necesitamos una idea de cuánta agua utilizan las granjas y qué fracción de ella llega realmente a los cultivos.
Modelando el uso del agua
Los científicos cuentan con una variedad de métodos para estimar la cantidad de agua que asciende desde la superficie de la Tierra a la atmósfera debido a la evaporación y la transpiración a través de las hojas de las plantas. En particular, la evaporación enfría las cosas.
«Cuando hace calor, sudamos para refrescarnos. La Tierra hace algo similar», dijo Boser. Los científicos observan qué tan caliente está el suelo y cuánta energía obtiene de la luz solar y la atmósfera. Si el suelo está más frío de lo esperado, significa que parte de esa energía se utilizó para convertir el agua en vapor, lo que enfría ese lugar.
Una base de datos de evapotranspiración llamada OpenET estuvo disponible públicamente a principios de 2023. Proporciona estimaciones de evapotranspiración basadas en satélites para el oeste de Estados Unidos. Pero a Boser le interesaba que el agua fuera utilizada específicamente por los cultivos. Entonces, comparó la transpiración en los campos en barbecho con los campos activos en todo el Valle Central. Restando la evapotranspiración en los campos en barbecho de la evapotranspiración total se obtiene la cantidad de agua que los cultivos realmente consumen.
Desafortunadamente para Boser, los agricultores no dejan los campos en barbecho al azar. A menudo sacarán de producción sus campos de menor rendimiento. Esto crea diferencias sistemáticas entre campos cultivados y en barbecho, lo que podría distorsionar el análisis de Boser. Entonces, creó un modelo de aprendizaje automático para realizar una comparación ponderada entre tierras activas y en barbecho, teniendo en cuenta factores como la ubicación, la topografía y la calidad del suelo.
Entrenó el modelo en el 60% de las áreas y probó sus resultados en el 30%, ajustando el algoritmo hasta que sus predicciones coincidieran con las condiciones reales en estos campos dentro de 10 mililitros por metro cuadrado por día, en promedio. Ahora confiada en su modelo, lo aplicó al resto del Valle Central de California.
Resultados alentadores
El tipo de cultivo sólo explicó el 34% de la variación en el consumo de agua. «Lo que eso significa es que tal vez estemos pasando por alto otras formas en las que podríamos ahorrar agua», dijo Boser. Continuó investigando el modelo, controlando factores como la ubicación, la topografía, el clima local, la calidad del suelo y la edad del huerto (cuando corresponda). En última instancia, se podría ahorrar un 10% de la transpiración de los cultivos si el 50% de los principales usuarios de agua redujeran su consumo de agua para igualarlo al de sus vecinos que consumen la mediana. Boser atribuye estos ahorros a diferencias en las «prácticas agrícolas».
Ahora bien, un 10% puede no parecer mucho, pero es comparable a otras intervenciones. Los autores también estimaron el efecto del cambio de cultivos. Si el mismo 50% de agricultores cambiara a cultivos con uso intensivo de agua en su área, la evapotranspiración agrícola caería un 10%.
Mientras tanto, si el estado sacara de producción el 5% de los campos más hambrientos de agua, el modelo dice que la evapotranspiración agrícola disminuiría, lo adivinaste: 10%. Esto sugiere que abordar las ineficiencias en las prácticas agrícolas podría ahorrar tanta agua como cambiar de cultivo o dejar de cultivar campos.
Para ser justos, los resultados del barbecho afectarían sólo al 5% de la tierra cultivada, en comparación con el 50% de los cambios de cultivos y mejores prácticas agrícolas. «Probablemente tendremos que recurrir al barbecho al menos un poco», dijo Boser, «pero con suerte no tanto como esperábamos originalmente».
Los autores quieren descubrir qué prácticas utilizan los agricultores que explican las diferencias del 10% en el uso del agua de los cultivos. Algunos ejemplos incluyen el uso de mantillo, la siembra sin labranza, el uso de variedades tolerantes a la sequía y el riego deficitario , donde se proporciona menos agua de la que el cultivo teóricamente podría consumir. El riego deficitario ya produce buenos resultados en la viticultura, donde los viticultores descubren que puede mejorar la calidad del vino.
Cambiar las prácticas de riego también podría ayudar a reducir el uso de agua. La eficiencia del riego representa la fracción del agua que utiliza una granja y que realmente consumen los cultivos. Las ineficiencias incluyen fugas, crecimiento de malezas y evaporación en el transporte y en el campo. Estos no estaban dentro del alcance del modelo de Boser, que sólo considera la transpiración de los propios cultivos. Las ineficiencias ocurren incluso antes de que el agua llegue a las plantas.
Según Boser, hasta el 60% del agua que utiliza una explotación agrícola pasa realmente por las raíces de sus cultivos. Es evidente que hay muchas ganancias potenciales en esta área, aunque no está claro qué eficiencia se puede lograr realmente, afirmó. «En realidad, la eficiencia del riego no se comprende muy bien».
Caracterizar mejor esto está en la lista de tareas pendientes del equipo. Esperan identificar las causas de las ineficiencias del riego, cuantificar la eficiencia de los diferentes tipos de riego y aprender cómo el clima y la geografía afectan la eficiencia del riego. Todo esto requerirá recopilar datos empíricos.
California se encuentra en una encrucijada crítica en la gestión del agua. Por primera vez en su historia, el estado está implementando regulaciones que requieren reducciones sustanciales en la extracción de aguas subterráneas, incluso en regiones donde los medios de vida dependen de la sedienta producción agrícola.
«Este artículo utiliza métodos novedosos basados en datos para mostrar que, contrariamente a la creencia popular, existe un gran potencial para reducir el uso de agua en la agricultura de California sin dejar campos en barbecho», dijo la coautora Tamma Carleton, profesora asistente en la Escuela Bren de UCSB.
«Esto plantea la posibilidad de que el Estado pueda continuar su papel como potencia agrícola y al mismo tiempo gestionar de forma sostenible un recurso natural esencial».
Más información: Boser, A., et al. Las estimaciones del consumo de agua de los cultivos a escala de campo revelan posibles ahorros de agua en la agricultura de California. Comunicaciones de la naturaleza (2024). doi.org/10.1038/s41467-024-46031-2
