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Taller de Indicadores Ambientales
Flujos de agua y energía en la
producción agropecuaria argentina
Federico C. Frank
23 de septiembre de 2015
INTA EEA Anguil “Ing. Agr. Guillermo Covas”
Fac. Cs. Exactas y Naturales – UNLPam
Estimación de cambios históricos globales en el uso de la tierra entre 1700 y 2000
Fuente: adaptado de Goldewijk y Battkes (1997)
1900 2000 1800 1700
0
25
50
75
100
% d
el to
tal de t
ierr
a Tierras urbanas y otras
Tierras de cultivo
Bosques
Tierras de pastizales
y pasturas
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Cambios en el uso de la tierra entre 1700 y 2000
Fuente: NCDC, U.S. Department of Commerce
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Cambios en el Uso de la Tierra en Argentina
1 punto = 1.000 ha
de cultivos anuales
(T-G-M-S)
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
GRANDES IMPACTOS DE LA AGRICULTURA SOBRE EL AMBIENTE
FLUJO DE ENERGÍA BALANCE DE NUTRIENTES
CONTAMINACIÓN Y DEGRADACIÓN CICLO DEL AGUA
HÁBITAT Y BIODIVERSIDAD
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
ENTRADAS
EFICIENCIA DE USO
DE LOS RECURSOS
CAMBIOS EN EL USO DE LA TIERRA INTENSIFICACIÓN DE LA PRODUCCIÓN
VARIABILIDAD CLIMÁTICA
Flujo de energía Ciclo hidrológico
Solar Fósil Flujo a escalas menores
SALIDAS
Agroecosistemas
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ENERGÍA
Información sobre ciclo del agua y nutrientes (Olejnik et al., 2001) Estructura y funcionamiento (Odum, 1975) Medida de degradación ambiental (Svirezhev, 2000), asociada a erosión, contaminación y emisión de gases invernadero (McRae et al., 2000)
AGUA
Modula la producción agrícola (Kędjziora y Olejnik, 2001) Utiliza entre 65 y 85 % del agua dulce global (Pimentel et al., 1997; Bennett, 2000; FAO, 2003) Se requieren entre 0,5 y 5 m3 kg-1 (cultivos) y entre 13 y 35 (carne) (Barthèlemy et al., 1993; Renault y Wallender, 2000; Qassim et al., 2008)
HUELLA HÍDRICA HUELLA DE CARBONO
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ANTECEDENTES
Gran cantidad estudios sobre uso de agua y energía en la producción agropecuaria, pero generalmente a escalas menores (lote), y en condiciones óptimas Análisis por producto, sin integrarlos, sin poder analizar escalas superiores (regiones) En Argentina, la agricultura se ha expandido e intensificado, con patrones marcadamente asimétricos y heterogéneos (Viglizzo et al., 2011) Evidencias de cambios en los patrones de entradas, salidas y eficiencias de uso de agua y energía Sin embargo, aún falta estudiar relaciones funcionales entre los flujos y con otras variables (uso de la tierra e intensificación productiva)
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Consumo de energía fósil y producción de energía en la región agrícola de Argentina y
en las diferentes eco-regiones que la componen en tres períodos históricos (Frank, 2011).
0
5000
10000
15000
Total País Pampeana Yungas Paranaense Espinal Delta Chaco Esteros
Co
nsu
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de
En
erg
ía F
ósil
(Mj/h
a/a
ño
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0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Pro
du
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(Mj/h
a/a
ño
)
1956-60
1986-90
2001-05
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Disponibilidad de agua en forma de precipitaciones (barras blancas) y consumo de
agua (barras en tonos de gris) en la región agrícola de Argentina y en las diferentes
eco-regiones que la componen en tres períodos históricos (Frank, 2011).
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Total País Pampeana Yungas Paranaense Espinal Delta Chaco Esteros
Dis
ponib
ilidad y
Consum
o d
e A
gua
(mm
/año)
1956-60
1986-90
2001-05
Precipitaciones
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
¿CÓMO ESTUDIAMOS ESTOS PROCESOS?
Procesos ecológicos abarcan grandes áreas y largos períodos de tiempo y no siempre pueden ser testeados experimentalmente (Tilman, 1990). Es difícil encontrar áreas con las mismas características para asignar tratamientos aleatoriamente (Likens, 1992). Es necesario considerar el uso de indicadores, o ecuaciones predictivas, aplicadas sobre datos obtenidos de diversas fuentes (Viglizzo, 2001). El propósito de un indicador agroecológico es facilitar el diagnóstico y la interpretación de los procesos críticos, para mejorar la capacidad de decisión (Girardin et al., 1999).
Un indicador de Gestión Ambiental es un
instrumento utilizado para simplificar el
análisis de un sistema, facilitar el diagnóstico
e interpretación, mejorar la capacidad de
decisión y transparentar y certificar la
calidad de una gestión
INDICADORES DE GESTIÓN AMBIENTAL
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Idealmente, estos instrumentos deben ser
desarrollados con una base científica, y ser
expresiones cuantitativas de una particular
condición del sistema estudiado en relación a
ciertos umbrales económicos, sociales, ecológicos,
etc.
Aunque los modelos de simulación pueden superar a
los indicadores en representar una realidad cambiante,
tienen la desventaja de que su manejo es
generalmente engorroso para gente que no está
entrenada.
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
No hay criterios universales para seleccionar
indicadores. La selección se debe hacer en función de
las necesidades locales en un momento dado. Por tanto,
es esencial que en la selección de indicadores
participen los usuarios.
La validación de indicadores como práctica para
garantizar la confiabilidad en su uso no es común. Sin
embargo, se acepta que una utilización prolongada por
parte de los usuarios es una forma de validación, porque
asegura utilidad y credibilidad.
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ATRIBUTOS REQUERIDOS EN UN INDICADOR
•Debe ser aceptado universalmente
•Debe ser fácil de entender
•Debe ser sencillo de calcular
•Debe tener fundamento científico
•Debe utilizar la mejor información disponible
•Debe tener un bajo costo de cálculo
•Debe permitir un monitoreo periódico
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1. Instrumento de diagnóstico y
monitoreo a distintas escalas de
trabajo
2. Instrumento de valorización social y comercial
3. Instrumento de decisión
empresarial
IGA. ¿Cuáles son sus aplicaciones?
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1. Para discriminar procesos productivos de acuerdo a la calidad de
su gestión ambiental
2. Para permitir la “auditoría social” respecto a la gestión ambiental de
procesos productivos
3. Para acreditar una gestión ambiental
saludable ante mercados internos y
externos
IGA. ¿para qué nos servirán
en el futuro?
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
FLUJOS DE AGUA Y ENERGÍA EN LOS ÚLTIMOS 42 AÑOS
Área Agrícola de Argentina
Tres Sub-Períodos:
1969/70 a 1979/80 “tradicional”
1980/81 a 1998/99
“transición”
2000/01 a 2010/11 “tecnificado”
TRIGO, GIRASOL,
MAÍZ, SOJA,
CARNE Y LECHE
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FUENTES DE INFORMACIÓN
Censos Agropecuarios Encuestas Nacionales (1956 – 1988 – 2002) (1969/70 – 2010/11)
Relevamientos varios GPCC (Alemania) (AgroEcoIndex, SMN, etc.) (1951-2010) .
USO DE LA TIERRA
Superficie de cultivos (ha)
0.E+00
5.E+06
1.E+07
2.E+07
2.E+07
3.E+07
3.E+07
19
69
/70
19
74
/75
19
79
/80
19
84
/85
19
89
/90
19
94
/95
19
99
/00
20
04
/05
20
09
/10
Trigo
Soja
Maiz
Girasol
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Y RENDIMIENTOS
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
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INDICADORES DE LOS FLUJOS DE AGUA Y ENERGÍA
CONSUMO DE ENERGÍA FÓSIL (Mj EF ha-1 año-1)
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA (Mj ha-1 año-1)
EFICIENCIA DE LA ENERGÍA FÓSIL (Mj Mj-1)
PRECIPITACIONES
(mm año-1)
CONSUMO DE AGUA (mm año-1)
EFICIENCIA DEL USO DEL AGUA (%)
RELACIÓN AGUA CONSUMIDA-ENERGÍA PRODUCIDA (mm Mj-1)
Plan
Diagnóstico
Ejecución
Monitoreo
Ajuste
GESTIÓN AMBIENTAL DE EMPRESAS AGROPECUARIAS
SISTEMA INTEGRADO USANDO INDICADORES
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Indicadores
de Gestión
Ambiental
Eficiencia de Uso de la Energía
(Mj E Producida/Mj E Consumida)
Uso de la Energía Fósil
(Mj/ha/año)
Producción de Energía
(Mj/ha/año)
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Eficiencia Uso del Agua
(%)
Consumo de Agua
(mm/año)
Relación Lluvia-Energía Producida
(mm/Mj)
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
CARACTERIZACIÓN DE LOS PRODUCTOS
TRIGO, GIRASOL, MAÍZ, SOJA, CARNE Y LECHE
ENERGÍA
Consumo y producción similares (cultivos) o menores (carne y leche) a los encontrados en la bibliografía. Aumento en consumo y producción en el período, en todos los productos (tecnología). Mayor aumento relativo en producción que en consumo (mayor eficiencia), salvo en leche y carne.
AGUA
Consumo y eficiencia al inicio del período menores a los encontrados en la bibliografía. Aumento en el consumo en todos, pero en carne y leche siguen siendo bajos. Marcada diferencia entre la eficiencia de uso del agua de actividades ganaderas y agrícolas, aparente contradicción con la bibliografía.
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INDICADORES DEL FLUJO DE ENERGÍA
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Precipitaciones anuales (mm)
500
1000
1500
2000
1969/7
0
1974/7
5
1979/8
0
1984/8
5
1989/9
0
1994/9
5
1999/0
0
2004/0
5
2009/1
0
Chaco Húmedo
Chaco Subhúmedo
Yungas
Chaco Seco
500
1000
1500
2000
2500
1969/7
0
1974/7
5
1979/8
0
1984/8
5
1989/9
0
1994/9
5
1999/0
0
2004/0
5
2009/1
0Selva Paranaense
Campos
Esteros
Delta del Paraná
500
700
900
1100
1300
1500
1969/7
0
1974/7
5
1979/8
0
1984/8
5
1989/9
0
1994/9
5
1999/0
0
2004/0
5
2009/1
0
P. M esopotámica
Espinal
Ondulada
Deprimida
Subhúmeda
Austral
Semiárida
NOA
NEA
CENTRO
Consumo de Agua (mm año-1)
0.E+00
5.E+09
1.E+10
2.E+10
2.E+10
19
69
/70
19
79
/80
19
89
/90
19
99
/00
20
09
/10
Años
NEA
NOA
Centro
Eficiencia de uso del
Agua (%)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
19
69
/70
19
79
/80
19
89
/90
19
99
/00
20
09
/10
NOA
NEA
Centro
INDICADORES DEL “FLUJO” DE AGUA
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INDICADORES DEL FLUJO DE ENERGÍA
Aumento generalizado del consumo, pero localizado de la producción
Reemplazo de maíz por soja: menor producción de energía
Consumo de Energía Fósil Producción de Energía Eficiencia de uso de la EF
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INDICADORES DEL “FLUJO” DE AGUA
Mayores aumentos en las zonas más productivas y de mayor avance
Reemplazo de maíz por soja: menor consumo de agua
Precipitaciones Consumo de Agua Eficiencia de uso del Agua
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RELACIÓN ENTRE LOS FLUJOS DE AGUA Y ENERGÍA
Pasó de 40 mm Mj-1 al inicio del período a alrededor de la mitad hacia el final. Se relacionó positivamente con el % de cultivos anuales (mejor ajuste logarítmico). Esta relación fue más acentuada en este indicador que en los de agua y energía por separado.
Relación entre el Consumo de Agua
y la Producción de Energía
Región Agrícola de Argentina
Cultivo vs. Carne
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Región Agrícola de Argentina
Cultivo vs. Carne
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Emisión de gases invernadero (en Mg eq-CO2 ha-1 año-1) de la
producción agropecuaria en la región agrícola de Argentina en
1969/70 y 2010/11.
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Emisión de gases invernadero (en Mg eq-CO2 ha-1 año-1) de la producción
agropecuaria en la región agrícola de Argentina en 1969/70 y 2010/11.
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Consideraciones Finales
La identificación de los impactos sobre los flujos de agua y energía
no es un desafío menor, sobre todo en una sociedad que se
preocupa crecientemente por los problemas ambientales.
Los indicadores elegidos son lo suficientemente genéricos y
versátiles como para permitir la identificación, cuantificación, y
análisis de los flujos de agua y energía.
La fortaleza de estos estudios no radica tanto en el valor absoluto
de los resultados obtenidos, sino en la identificación de grandes
patrones y gradientes espaciales, y cómo éstos varían en el tiempo.
Flujos de agua y energía en la producción agropecuaria argentina – F. Frank 2015
Consideraciones Finales
Los resultados indican que las regiones más productivas (e intensivas)
mostraron mayores eficiencias de uso de ambos recursos, no solamente
de agua. De acuerdo a esto, lograr un mayor nivel de producción y una
mayor eficiencia en el uso de los recursos no son metas antagónicas.
Además, se confirmó que el impacto del avance de la frontera agrícola (o
bien, el aumento de la superficie de cultivos de cosecha) impactó de
manera diferenciada sobre los flujos de agua y energía.
En general, se encontraron mayores cambios absolutos en las eco-
regiones más productivas (zona Centro), pero mayores cambios
proporcionales en las regiones marginales para la agricultura (NOA y NEA).
De acuerdo a estos resultados, el impacto de la “agriculturización” de la
región tiende a ser cada vez mayor sobre el flujo de energía que sobre el
flujo de agua.
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¡MUCHAS GRACIAS!
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