Huella Hídrica de los cultivos: enfoques para su estimación y como estimarlo

Huella Hidrica 

Un indicador que relaciona el consumo humano con los recursos hídricos globales es la Huella Hídrica (HH), que se usa como un indicador de sostenibilidad que ayuda a identificar las relaciones causa-efecto a nivel socio-ambiental, los impactos sobre el recurso hídrico (Arévalo, Lozano, & Sabogal, 2011) y ofrece una perspectiva innovadora para la gestión del agua.

La HH es un indicador del uso de agua dulce de manera directa e indirecta de un consumidor o productor o bien la huella hídrica es un indicador de toda el agua que utilizamos en nuestra vida diaria; para producir nuestra comida, en procesos industriales y generación de energía, así como la que ensuciamos y contaminamos a través de esos mismos procesos; nos permite conocer el volumen de agua que aprovecha ya sea un individuo, un grupo de personas o consumidores, una región, país o la humanidad en su conjunto.

La HH considera la fuente de donde proviene el agua y, en función de ello, las clasifica en tres tipos o colores: azul, verde y gris. Los costos de oportunidad, el manejo y los impactos para cada uno difieren significativamente para cada color.

Agua azul: Se denomina así a la que se encuentra en los cuerpos de agua superficial (ríos, lagos, esteros, etc.) y subterráneos. La huella hídrica azul se refiere al consumo de agua superficial y subterránea de determinada cuenca, entendiendo consumo como extracción. Es decir, si el agua utilizada regresa intacta al mismo lugar del que se tomó dentro de un tiempo breve, no se toma en cuenta como HH.

Agua verde: Es el agua de lluvia almacenada en el suelo como humedad, siempre y cuando no se convierta en escorrentía. Igualmente, la huella hídrica verde se concentra en el uso de agua de lluvia, específicamente en el flujo de la evapotranspiración del suelo que se utiliza en la agricultura y producción forestal.

Agua gris: Es toda el agua contaminada durante un proceso. Sin embargo, esta no es un indicador de la cantidad de agua contaminada, sino de la cantidad de agua dulce necesaria para asimilar la carga de contaminantes dadas las concentraciones naturales conocidas de éstos y los estándares locales de calidad del agua vigentes.

La suma del agua verde, el agua azul y el agua gris que requiere un producto o servicio dentro de todo el proceso de elaboración será su huella hídrica. A continuación se representa de manera esquemática los componentes de una huella hídrica; donde se muestra que la parte no consuntiva de las extracciones de agua (caudal de retorno) no es parte de la huella hídrica. 

Fuente: Aldaya et al. (2011)

Huella hidrica de los cultivos y como calcularlo

Debido a que la actividad agrícola es el mayor usuario de agua dulce, la estimación precisa de su HH es la base para la gestión del agua, de esta manera, se podrían identificar áreas para proponer estrategias de manejo de agua y suelo. La Huella Hídrica de los cultivos, que incluye la HH azul (riego), HH verde (precipitación) y la HHgris, se refiere a la cantidad de agua consumida por el cultivo por unidad de rendimiento. La HHazul y HHverde se conocen en conjunto como HH de consumo, y el HH gris se refiere al agua dulce que asimila los contaminantes.

La HH de los cultivos se puede estimar siguiendo la metodología desarrollada por Hoekstra et al., (2009):

\[HH_{cultivo}=HH_{azul}+HH_{verde}+HH_{gris}\]

El componente verde de la huella hídrica de un cultivo (HH verde, m3/ton) se calcula como el agua verde utilizada por el cultivo (CWU verde, m3/ha) dividido por el rendimiento del cultivo (R, ton/ha), el componente azul (HH azul, m3/ton) se calcula de manera similar. El agua verde utilizada por el cultivo representa el agua de lluvia total evaporada en el terreno durante el período de crecimiento; y el "azul" representa el agua de riego.

\[HH_{verde}=\frac{CWU_{verde}}{R}\]

\[HH_{azul}=\frac{CWU_{azul}}{R}\]

El componente gris (HHgris, m3/ton) se calcula como la cantidad aplicada de productos químicos por hectárea (AR, kg/ha) multiplicada por la fracción (α) de lixiviación y escorrentía, y dividido por la concentración máxima aceptable (cmax, kg/m3), menos la concentración natural para el contaminante considerado (cnat, kg/m3) y finalmente dividido por el rendimiento del cultivo (R, ton/ha).

 
\[HH_{gris}=\frac{(\alpha \times AR)/(C_{max}-C_{nat})}{R}\]

Los componentes verde y azul del agua utilizada por el cultivo (CWU, m3/ha) se calculan teniendo en cuenta la acumulación de la evapotranspiración diaria (ET, mm/día) durante el período de crecimiento completo:

\[CWU_{verde}=10\times \sum_{d=1}^{lgp}ET_{verde}\]
\[CWU_{azul}=10\times \sum_{d=1}^{lgp}ET_{azul}\]

En el que ETverde representa la evapotranspiración del agua verde y ETazul la evapotranspiración de agua azul. El factor 10 convierte la lámina del agua medida en mm a volúmenes de agua de superficie en m3/ha. La suma se realiza sobre el período comprendido entre el día de la siembra (día 1) hasta el día de la cosecha (lgp es igual a la duración del período de crecimiento en días). La ET tanto verde como azul se pueden estimar usando programas conputacionales como Cropwat, IRRINET, entre otros. 

Enfoques para estimar HH de los cultivos

Los enfoques actuales para estimar la HH de consumo de los cultivos son: requerimiento de agua del cultivo (RAC), balance de agua del suelo (BAS), balance de agua regional (BAR), sensores remotos (SR) y balance de agua medido en campo (BAMS) (Feng et al., 2021). En la mayoría de los estudios, el enfoque RAC se adapta más ampliamente, ya que los datos están fácilmente disponibles y se pueden simular fácilmente con el programa CROPWAT.

En México existen trabajos escasos y dispersos de la HH, donde el enfoque RAC es el más empleado y los datos son obtenidos de informes oficiales o documentos como el de la FAO-56 (Allen et al., 1998); también existen trabajos donde algunos datos se obtienen a través de encuestas locales, como por ejemplo, Peñaloza-Sánchez et al., (2020) que estimaron la HH del cultivo de cebolla en Atlixco puebla para los ciclos del año agrícola 2017; o bien, Sánchez-Cohen et al., (2016) que estimaron la HH azul de cultivos forrajeros en la comarca lagunera.

El enfoque está ligado a los objetivos que se deriven de la estimación de la HH y a la disponibilidad de la información con que se cuenta, es decir, sí se desea la implementación de acciones locales es necesario un enfoque que brinde valores de HH a nivel parcelario, aunque esto demandara información más fina, mientras que, para la implementación de acciones regionales es necesario un enfoque a una escala más grande.

Referencias bibliográficas

• Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop requirements. Irrigation and Drainage Paper No. 56, FAO. https://doi.org/10.1016/j.eja.2010.12.001
• Aldaya, M. M., Chapagain, A. K., Hoekstra, A. Y., & Mekonnen, M. M. 2012.The water footprint assessment manual: Setting the global standard.
• Feng, B., Zhuo, L., Xie, D., Mao, Y., Gao, J., Xie, P., & Wu, P. (2021). A quantitative review of water footprint accounting and simulation for crop production based on publications during 2002–2018. Ecological Indicators, 120, 106962. https://doi.org/10.1016/J.ECOLIND.2020.106962
• Flores Ramírez, J. 2014. Antología de la huella hídrica. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.
Hoekstra, A. Y., Chapagain, A. K., Aldaya, M. M., & Mekonnen, M. M. (2009). Water Footprint Manual State of the Art 2009. In Water Footprint Network. https://waterfootprint.org/media/downloads/WaterFootprintManual2009.pdf
•   http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Contenido/Documentos/Infograf%C3%ADa%20Huella%20H%C3%ADdrica.pdf
• Peñaloza-Sánchez, A. M., Bustamante-González, Á., Vargas-López, S., Jaramillo-Villanueva, J. L., & Quevedo-Nolasco, A. (2020). Huella hídrica de los cultivos de cebolla (Allium cepa L.) y tomate de cáscara (Physalis ixocarpa Brot.) en la región de Atlixco, Puebla, México. Tecnología y Ciencias Del Agua, 11(5), 1–30. https://doi.org/10.24850/J-TYCA-2020-05-01
• Sánchez-Cohen, I., Delgado-Ramírez, G., Esquivel-Arriaga, G., Bueno-Hurtado, P., & Román-López, A. (2016). Forage Water Footprint in the Comarca Lagunera. 199–214. https://doi.org/10.1007/978-3-319-28824-6_18