Introducción

La Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL) expresa que el Cambio Climático es considerado hoy el mayor desafío que la supervivencia de la humanidad enfrenta (CEPAL, 2015, citado por Bonet-Pérez et al., 2023Bonet-Pérez, C., Agramonte-Almanza, A. M., Mola-Fines, B., Rodríguez-Correa, D., & Guerrero-Posada, P. A. (2023). Adaptación de la producción agrícola al Cambio Climático. Estudio de caso. Ingeniería Agrícola, 13(4), ISSN: 2227-8761.
).

El agua dulce es un recurso cada día más escaso. La pérdida de su calidad, así como la creciente competencia de los sectores urbano e industrial, determinan una marcada disminución de su disponibilidad. Para el año 2030 se estima que la demanda de agua para el riego agrícola ascenderá a un 40% y el 46% de las áreas cultivables en el mundo necesitarán ser irrigadas debido a factores relacionados con el cambio climático y con las condiciones meteorológicas en general (Betancourt, 2017, citado por Rodríguez-Correa et al., 2022Rodríguez-Correa, D., Bonet-Pérez, C., Mola-Fines, B., Guerrero-Posada, P. A., Martínez-Der, C., & Machado-Carballo, M. (2022). Estrategias de riego deficitario controlado para el cultivo del frijol. Ingeniería Agrícola, 12(1), ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola.
).

El cambio climático y la desertificación están íntimamente ligados debido no sólo al impacto directo de los cambios de las variables meteorológicas sobre los ecosistemas, sino también a los efectos indirectos entre la degradación de los suelos y las precipitaciones, todo lo cual podría agudizar la desertificación mediante la alteración de la distribución espacial y temporal de la temperatura, las lluvias, la radiación solar y los vientos, según la Organización Meteorológica Mundial (OMM, 2013, citada por Bonet-Pérez et al., 2023Bonet-Pérez, C., Agramonte-Almanza, A. M., Mola-Fines, B., Rodríguez-Correa, D., & Guerrero-Posada, P. A. (2023). Adaptación de la producción agrícola al Cambio Climático. Estudio de caso. Ingeniería Agrícola, 13(4), ISSN: 2227-8761.
).

En la agricultura cubana el riego es un factor potenciador de los rendimientos, ya que la distribución no homogénea de las precipitaciones impone un periodo poco lluvioso en el año (de noviembre a abril) donde sólo ocurre como media el 20% de la precipitación anual, y coincide con el óptimo para el crecimiento y desarrollo de la mayoría de los cultivos agrícolas (Cisneros et al., 2015, citados por Rodríguez-Correa et al., 2022Rodríguez-Correa, D., Bonet-Pérez, C., Mola-Fines, B., Guerrero-Posada, P. A., Martínez-Der, C., & Machado-Carballo, M. (2022). Estrategias de riego deficitario controlado para el cultivo del frijol. Ingeniería Agrícola, 12(1), ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola.
).

Para lograr un mejor uso económico y social del agua se requiere evaluar su productividad, a fin de tomar mejores decisiones en cuanto a políticas y estrategias de utilización de manera sostenible (Osuna & Esquivel, 1996Osuna, E. S., & Esquivel, F. (1996). ). Cobertura vegetal y erosión del suelo en Aguascalientes. Agrlc. Téc. Méx., 22(2), jul.-dic.
).

Bajo el término productividad agronómica del agua se analiza la relación productiva existente entre el rendimiento del cultivo y el agua total aplicada como riego, esta relación es muy dependiente del comportamiento de las lluvias dentro de la temporada de riego y resulta difícil, al realizar los experimentos a campo abierto, especificar el aporte de las lluvias a la satisfacción de las necesidades de agua de los cultivos, razón por la cual es importante diferenciar la productividad del agua aplicada por el riego de la productividad del agua en su concepción general (González et al., 2014González, F., Herrera, J., López, T., & Cid, G. (2014). Productividad del agua en algunos cultivos agrícolas en Cuba. Revista Ciencias técnicas agropecuarias, 23(4), 21-27, issn: 2071-0054, Publisher: Universidad Agraria de La Habana.
).

Según la FAO (2003)FAO. (2003). Descubrir el potencial de agua para la agricultura [Servicio de Gestión de las Publicaciones de la Dirección de Información de la FAO]. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) Roma, Italia.
, el término productividad del agua es relativo a la escala estudiada en relación al volumen de agua utilizado. A nivel de cuenca, la elección debería ser entre el agua desviada de su fuente y esta menos el agua reintegrada, mientras que a nivel de campo se deberían considerar la lluvia útil, el agua de riego y el riego suplementario.

Consideran Bonet-Pérez et al. (2019)Bonet-Pérez, C., Moreno, H., Guerrero, P., Vidal, R., Rodríguez, D., Fernández, E., Mola, B., & Puente, F. R. (2019). Eficiencia de conducción de sistemas de riego en empresas arroceras. Ingeniería Agrícola, 9(4), 13-17, ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola.
que las opciones para mejorar la productividad del agua a nivel agroecológico o de cuenca hídrica se encuentran, por ejemplo, en una mejor planificación del uso de la tierra, un mejor uso de los pronósticos meteorológicos a mediano plazo, un mejor programa de riego de acuerdo con la variabilidad de las lluvias y el manejo conjunto de varias fuentes de agua, incluyendo las de aguas de menor calidad, y resaltan que, al valorar la productividad del agua a nivel de campo, se debe diferenciar la agricultura de riego y la de secano.

Según estos autores, el incremento de la productividad del agua en las áreas bajo riego puede estar asociado a:

Expresan Agramonte-Almanza et al. (2022)Agramonte-Almanza, A. M., Pérez-Abraham, Y., Fonseca-Pérez, R., Vidal-Blanco, Y. R., Urquía-Lardue, A., Bonet-Pérez, C., Rodríguez-Correa, D., & Mola-Fines, B. (2022). Comportamiento de la sequía agrícola en el municipio de Jimaguayú. Revista Ingeniería Agrícola, 12(4), ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola.
que los problemas relacionados con el agua en la agricultura de secano a menudo están relacionados con la gran variabilidad espacial y temporal de las lluvias, antes que con los bajos volúmenes de acumulación de la misma. Los resultados generales de la impredecibilidad de las lluvias son un alto riesgo para las sequías meteorológicas y los períodos secos inter estacionales. El hecho de cubrir los déficits de agua durante los períodos secos cortos con riego suplementario estabiliza la producción e incrementa tanto la producción como la productividad del agua, siempre que ésta sea aplicada en los momentos más sensibles del crecimiento de las plantas.

El aumento sostenible de la productividad del agua puede obtenerse solamente por medio de una combinación de capacitación de los agricultores, conservación de aguas, riego suplementario, mejor selección de los cultivos, prácticas agronómicas mejoradas e intervenciones políticas e institucionales (Bonet-Pérez et al., 2023Bonet-Pérez, C., Agramonte Almanza, A., Mola Fines, B., Rodríguez Correa, D., Guerrero Posada, P., & Morales Avilés, Y. (2023). Pérdidas por evaporación y arrastre en diferentes técnicas de riego por aspersión. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32(1), ISSN: 2071-0054, Publisher: Universidad Agraria de La Habana.
).

Con el objetivo de estimar la eficacia del empleo de la cobertura vegetal como medida de adaptación al cambio climático sobre la productividad agronómica del agua de riego se realiza un estudio mediante simulación en los cultivos maíz y tomate y dos escenarios productivos característicos de la provincia Camagüey.

Materiales y métodos

Para el estudio fueron seleccionadas las unidades productivas UBPC “Carlos Marx” perteneciente a la empresa Agropecuaria Citrícola Sola y la UBPC “Victoria II” perteneciente a la Empresa Municipal Agroindustrial Camagüey, situadas al norte y centro de la provincia, respectivamente (Figura 1), las cuales poseen diferentes condiciones de suelos y clima, por lo cual resultan representativas de diferentes condiciones edafoclimáticas.

Según el Instituto de Suelos (IS), en estas unidades los suelos predominantes son Ferrítico rojo típico y Pardo sin carbonato respectivamente (IS-Cuba, 2020IS-Cuba. (2020). Caracterización de suelos de las unidades productivas incluidas en el proyecto: “Efectividad del empleo de la cobertura vegetal como medida de adaptación al cambio climático [Informe de proyecto]. Ministerio de la Agricultura, Isntituto de Cuelos, La Habana, Cuba.
), cuyas características físicas vinculadas a la capacidad de retención de humedad se presentan en la Tabla 1.

Se estudiaron los cultivos de maíz (UBPC “Carlos Marx”) y tomate (UBPC “Victoria 2”). Se utilizaron cinco climoperíodos (Tabla 2), con un alto grado de solapamiento entre los cuatro últimos, el clima base fue el obtenido por Rivero et al. (2021)Rivero, R. E., Rivero, Z. I., & Fumero, M. (2021). Estimación y caracterización de los rendimientos agrícolas en diferentes condiciones hídricas y según balance hídrico del sistema suelo-planta-atmósfera de cultivos seleccionados bajo condiciones de los nuevos escenarios (p. 51) [Informe Científico Técnico].
, correspondiente al período 1976-2005.

En este trabajo se utilizaron cinco climoperíodos (Tabla 1), con un alto grado de solapamiento entre los cuatro últimos, el clima base fue el obtenido por Rivero et al. (2021)Rivero, R. E., Rivero, Z. I., & Fumero, M. (2021). Estimación y caracterización de los rendimientos agrícolas en diferentes condiciones hídricas y según balance hídrico del sistema suelo-planta-atmósfera de cultivos seleccionados bajo condiciones de los nuevos escenarios (p. 51) [Informe Científico Técnico].
, correspondiente al período 1976-2005. Por su parte, el 2066-2095 es el más representivo de un posible clima extremo, ya que el calentamiento global, de no ser mitigado por la acción humana a gran escala, debe evolucionar de forma creciente durante el siglo.

Primeramente, se creó un conjunto de datos climáticos diarios correspondientes al período normal 1976-2005 de las seis estaciones meteorológicas de primer orden ubicadas en la provincia de Camagüey, a saber, las de Florida, Santa Cruz del Sur, Esmeralda, Nuevitas, Palo Seco, y Camagüey. Las variables seleccionadas fueron temperaturas mínima, media y máxima, humedades relativas del aire mínima, media y máxima, precipitación, y velocidad del viento.

La radiación solar global fue estimada en todos los casos por la fórmula de Hargreaves (Allen et al., 1998, citados por Rivero et al. 2018Rivero, Z., Rivero, R., Rivero, R., & Pomares, I. (2018). Escenarios climáticos para Camagüey como consecuencia de un conflicto nuclear de baja intensidad. 17, ISBN: 959-300-034-038.
). La evapotranspiración potencial fue calculada según el procedimiento de Penman-Monteith (Rivero 2000, citado por Rivero et al. 2021Rivero, R. E., Rivero, Z. I., & Fumero, M. (2021). Estimación y caracterización de los rendimientos agrícolas en diferentes condiciones hídricas y según balance hídrico del sistema suelo-planta-atmósfera de cultivos seleccionados bajo condiciones de los nuevos escenarios (p. 51) [Informe Científico Técnico].
), a partir de la temperatura media, la radiación global, la velocidad media del viento, y las humedades relativas.

Se planificó una base de datos cuyas tablas principales consistieron en las medias multianuales de variables de desempeño del ciclo de cultivo, para cada combinación de un lugar o zona de estudio, un climoperíodo, un régimen de riego, una fecha de siembra, un cultivo, y un efecto de la cubierta del suelo sobre la evaporación (iBV). Los tratamientos de iBV utilizados fueron tres: iBV = 0 cuando no se utilizaba cubierta, iBV = 1 cuando se usaba una cubierta que reducía el 50 % de la evaporación directamente a partir del suelo, e iBV = 2 cuando la reducción era del 100%. Estos valores cubren todo el espectro de posibilidades, se trate de la aplicación de material vegetal o sintético.

La herramienta central y modelo biofísico de cultivo utilizado fue el AquaCrop 6.0 (FAO, 2017, citado por Rodríguez-Correa et al. 2022Rodríguez-Correa, D., Bonet-Pérez, C., Mola-Fines, B., Guerrero-Posada, P. A., Martínez-Der, C., & Machado-Carballo, M. (2022). Estrategias de riego deficitario controlado para el cultivo del frijol. Ingeniería Agrícola, 12(1), ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola.
), el cual tiene la capacidad de simular el crecimiento y desarrollo de los cultivos durante todo su ciclo tomando en cuenta el efecto de fertilización por dióxido de carbono y el ciclo hidrológico aire - suelo - planta de cultivo.

Debido a la gran cantidad de corridas necesarias para generar tantos registros fue necesario automatizar las corridas desde un software programado en QB64.

Los escenarios climáticos futuros fueron creados mediante la metodología tradicional utilizada en estudios anteriores (INSMET-Cuba, 2001INSMET-Cuba. (2001). Primera Comunicación Nacional a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (pp. 97-119). Grupo Nacional de Cambio Climático, Instituto de Meteorología, La Habana, Cuba.
), concretándose en este caso como la modificación de los valores diarios de las variables meteorológicas de los años reales transcurridos en un cambio dependiente del climoperíodo futuro de que se tratara. Dicho cambio correspondió a un ajuste de escala realizado mediante PRECIS según el RCP8.5 y el HadCM3 como modelo climático global. Con los datos así obtenidos se elaboraron los ficheros de datos meteorológicos de entrada correspondientes que utiliza el AquaCrop 6.0. El RCP8.5, que en este contexto funciona como un escenario de concentración de gases de efecto invernadero y aerosoles, se escogió por ser, dentro de la familia RCP, la trayectoria más extrema del calentamiento global, y la más representativa de un devenir histórico en que no se tomen medidas fuertes para mitigar el cambio climático (Jubb et al., 2012Jubb, I., Canadell, P., & Dix, M. (2012). Representative Concentration Pathways (RCPs). CSIRO, Australia. https://www.cawcr.gov.au/projects/Climatechange/wp-content/uploads/2016/11/ACCSP_RCP.pdf
).

Considerando estudios previos de Rivero et al. (2021)Rivero, R. E., Rivero, Z. I., & Fumero, M. (2021). Estimación y caracterización de los rendimientos agrícolas en diferentes condiciones hídricas y según balance hídrico del sistema suelo-planta-atmósfera de cultivos seleccionados bajo condiciones de los nuevos escenarios (p. 51) [Informe Científico Técnico].
, donde los regímenes de riego fueron agrupados en cuatro grupos (Tabla 3), se seleccionaron los dos más típicos, esto es, el de secano (es decir, limitado sólo por las condiciones edafometeorológicas) y el potencial, representado en la tabla por los grupos 2 al 4.

Para estimar la eficacia del uso de cobertura como medida de adaptación se aplicó la siguiente ecuación:

donde:

La magnitud considerada es la productividad agronómica del agua de riego, en una formulación equivalente a la de la productividad agronómica del agua aplicada en González et al. (2014)González, F., Herrera, J., López, T., & Cid, G. (2014). Productividad del agua en algunos cultivos agrícolas en Cuba. Revista Ciencias técnicas agropecuarias, 23(4), 21-27, issn: 2071-0054, Publisher: Universidad Agraria de La Habana.
, pero en este caso calculada sobre la base del rendimiento expresado en materia seca. E_cb vale 100% cuando la magnitud obtenida en el futuro bajo cobertura tiene el mismo valor que en el clima base sin cobertura, caso en el cual se revierte completamente el impacto (A_f-A_a). En caso de alcanzar un valor negativo, significa que el uso de cobertura resulta peor que su no utilización.

Las fechas de siembra utilizadas correspondieron al día 15 de cada mes del calendario gregoriano, para cubrir razonablemente todo el rango posible.

Resultados y Discusión

Garantizar el régimen de riego requiere aplicar una cantidad de agua que no es fija, sino que depende de la evapotranspiración potencial, el régimen de lluvias, las necesidades hídricas del cultivo y la duración del ciclo de cultivo, entre otros factores.

Para valorar la eficacia del uso de la cobertura vegetal como medida de adaptación respecto al uso de agua, el mejor punto de partida es tener en cuenta su influencia en el gasto de agua de riego en régimen potencial y, en particular, en su productividad agronómica, razón por la cual se escogió este enfoque.

Debido a que el régimen de riego potencial aseguraba el agua requerida para cubrir las necesidades de los cultivos, pero no tenía en cuenta la ocurrencia de lluvias después de cada aplicación, en las simulaciones aparecieron muchos casos en que los rendimientos con cobertura eran menores que aquellos donde no se aplicaba, dado que dificultaba la pérdida de agua de los suelos saturados y con ello aumentaba la escasez de oxígeno para las raíces, pero la productividad agronómica del agua depende no sólo del rendimiento del cultivo, sino también de la norma total de riego, por lo que aun así podría ser positivo el efecto del acolchado sobre dicha productividad, como en efecto lo fue. Se trata de algo similar a lo descrito por Rodríguez-Correa et al. (2022)Rodríguez-Correa, D., Bonet-Pérez, C., Mola-Fines, B., Guerrero-Posada, P. A., Martínez-Der, C., & Machado-Carballo, M. (2022). Estrategias de riego deficitario controlado para el cultivo del frijol. Ingeniería Agrícola, 12(1), ISSN: 2306-1545, Publisher: Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola.
para el riego deficitario controlado, en que también se saca provecho del ahorro de agua a pesar de una disminución relativamente menor del rendimiento, aunque en el caso presente no se trata de esa técnica, sino más bien de un riego con incompleto control del exceso de agua debido a limitaciones de drenaje y de previsión meteorológica, aunque susceptible de cierta optimización climática.

Como resultado, en el maíz de la UBPC Carlos Marx (Fig. 2), la influencia del efecto de la cobertura sobre la evaporación habría sido muy elevada en la productividad agronómica para el clima base, especialmente para un 100% de la reducción de evaporación y entre las siembras de abril a octubre, aumentándola entre dos y seis veces, de 1,9 kg/m³ a 11,5 kg/m³ en la de agosto. Para finales de siglo en un escenario de cambio climático severo la influencia sería también positiva, aunque en medida notablemente menor, destacándose en este caso el mes de mayo y el período septiembre-octubre por recibir la mayor influencia, con aumentos de hasta algo más de dos veces, pasando para la siembra de septiembre de 2,4 kg/m³ a 5,4 kg/m³.

En el tomate de la UBPC “Victoria 2” en régimen potencial, la productividad agronómica del agua de riego simulada en el clima base (0,85 kg/m³ para la siembra de julio a 1,66 kg/m³ para la de octubre) resultó menor que la equivalente a la reportada por González Robaina et al. (2014)González, F., Herrera, J., López, T., & Cid, G. (2014). Productividad del agua en algunos cultivos agrícolas en Cuba. Revista Ciencias técnicas agropecuarias, 23(4), 21-27, issn: 2071-0054, Publisher: Universidad Agraria de La Habana.
sobre la base de mediciones de campo, que fue de 22,2 kg/m³ en peso fresco, y por tanto de 3,33 kg/m³ en peso seco, suponiendo una proporción de agua del 85%, aunque dentro de la parte inferior del rango mostrado por los mismos autores en 2014. Estas diferencias no son raras, pues, como se señala en ese trabajo, los valores de productividad agronómica del agua aplicada varían mucho en dependencia del régimen de lluvias, a lo que se puede agregar las características del suelo y otros factores. La influencia del efecto de la cobertura sobre la evaporación revistió rasgos similares a los del maíz de la UBPC “Carlos Marx”, aunque resulta menos notable para una reducción de la evaporación del 50% (fig. 3).

Tal como han demostrado estudios que cuantifican el efecto de la cobertura en la reducción de la evaporación directa del suelo, pero con el valor agregado de considerarla como medida de adaptación, las Figuras 4 y 5 muestran la eficacia del efecto de la cobertura sobre la evaporación como medida de adaptación al cambio climático en cuanto a la productividad agronómica del agua en régimen potencial; el resultado siempre es positivo, por lo que su aplicación sería útil en todos los casos, y suele presentar valores muy altos que revierten el impacto del cambio climático sobre la productividad agronómica del agua. Así, para el maíz se podría revertir totalmente el impacto desde abril hasta junio y desde septiembre hasta enero, pues la eficacia supera el 100%, según el mes y el efecto de la cobertura sobre la evaporación, mientras que para el tomate sólo en junio y julio y para el efecto moderado de la cobertura sobre la evaporación el impacto no se revertiría de forma completa.

El hecho de que la eficacia supere el límite del 100% hasta en unas 35 veces obedece a que la influencia de la cobertura sobre la productividad agronómica del agua resulta mucho mayor que el impacto del cambio climático sobre esta magnitud, a menudo por ser éste muy pequeño.

Lo dicho implica también que, de poder contarse con tantas tierras de riego como se quiera y de ser los recursos hidráulicos el factor limitante, se podrían obtener en las próximas décadas las mismas producciones para las fechas de siembra en que el impacto se revierte con igual o menor gasto de agua que la actual si se aplica cobertura donde ahora no se hace. Estos resultados revisten gran importancia, toda vez que el uso de regadío es una de las medidas de adaptación más valoradas para un escenario severo de cambio climático, pero éste, al mismo tiempo, haría disminuir el agua disponible en una proporción mayor que la disminución de las precipitaciones (Rivero, 2001, Rivero y Rivero 2005, Planos et al. 1999, citados por Rivero et al. 2021Rivero, R. E., Rivero, Z. I., & Fumero, M. (2021). Estimación y caracterización de los rendimientos agrícolas en diferentes condiciones hídricas y según balance hídrico del sistema suelo-planta-atmósfera de cultivos seleccionados bajo condiciones de los nuevos escenarios (p. 51) [Informe Científico Técnico].
).

Conclusiones

Rererencias bibliográficas