Un estudio encuentra que más cultivos estadounidenses requieren riego

Jun 20, 2023

Con el cambio climático, la inversión beneficiaría a los agricultores de maíz y soja.

Con el cambio climático, regar más cultivos en Estados Unidos será fundamental para mantener los rendimientos futuros, ya que es probable que las condiciones de sequía aumenten debido a las temperaturas más cálidas y los cambios en los patrones de precipitación. Sin embargo, menos del 20% de las tierras de cultivo del país están equipadas para el riego.

Un estudio dirigido por Dartmouth concluye que a mediados del siglo XXI, en un escenario de emisiones moderadas de gases de efecto invernadero, los beneficios de la ampliación del riego superarán los costos de instalación y operación en una porción ampliada de las actuales tierras de cultivo de Estados Unidos.

Los resultados muestran que a mediados de siglo el maíz y la soja que actualmente son de secano se beneficiarían del riego en la mayor parte de Dakota del Norte, el este de Dakota del Sur, el oeste de Minnesota, Wisconsin y Michigan. Las tierras de cultivo de soja que dependen de la lluvia en partes de Indiana, Illinois, Ohio, Kentucky, Kansas y Oklahoma también se beneficiarían del riego. Los hallazgos se publican en Communications Earth & Environment, una revista de acceso abierto de Nature Portfolio.

La instalación, el mantenimiento y el funcionamiento de equipos de riego suponen un coste significativo para los agricultores, de hasta 160 dólares por acre al año. "Nuestro trabajo esencialmente crea un mapa de EE. UU. sobre dónde tendrá más sentido instalar y utilizar equipos de riego para cultivos de maíz y soja en el futuro", dice el primer autor Trevor Partridge, Guarini '21, becario postdoctoral de Mendenhall e hidrólogo investigador de Área de la Misión de Recursos Hídricos del Servicio Geológico de EE. UU., quien realizó el estudio mientras trabajaba en su doctorado en Dartmouth.

La región de las Altas Llanuras, que incluye Nebraska, Kansas y el norte de Texas, ha sido históricamente una de las áreas más irrigadas y se encontró que actualmente tiene los mayores retornos económicos por irrigación. Sin embargo, los crecientes costos de la sequía están empujando a los agricultores a invertir en irrigación en todas las regiones del cinturón maicero y el sureste de Estados Unidos, y el retorno económico a largo plazo de estas inversiones es difícil de predecir.

Para realizar el análisis de costo-beneficio del riego de maíz y soja, los investigadores realizaron una serie de simulaciones de modelos de cultivos. Aplicaron varias proyecciones climáticas globales que abarcan la gama de posibles climas futuros (cálidos y secos, cálidos y húmedos, fríos y secos, fríos y húmedos, cada uno en relación con la proyección climática promedio) para simular el crecimiento futuro de los cultivos en condiciones de riego total o de secano. .

Básicamente, nuestro trabajo crea un mapa de EE. UU. sobre dónde tendrá más sentido instalar y utilizar equipos de riego para cultivos de maíz y soja en el futuro.

Para cada escenario climático, el modelo de cultivo se ejecutó tanto para maíz como para soja en todas las áreas cultivadas en los EE. UU. Las simulaciones del modelo de cultivo examinaron tres períodos: histórico (1981-2010), mediados de siglo (2036-2065) y fin de siglo. (2071-2100) bajo escenarios de emisiones moderadas y altas de gases de efecto invernadero. Las simulaciones tuvieron en cuenta datos de crecimiento y gestión de cultivos a nivel de condado del Servicio Nacional de Estadística Agrícola del Departamento de Agricultura de EE. UU., incluidas fechas de siembra, madurez y cosecha. Para determinar los beneficios económicos del riego (el equipo calculó el rendimiento adicional simulado del cultivo procedente del riego y el correspondiente aumento del valor de mercado que podría esperarse) en relación con los costos de riego, que incluían la electricidad necesaria para bombear el agua subterránea y distribuirla por el campo. y gastos asociados por acre para poseer y operar el sistema de riego.

El equipo investigó no sólo dónde y cuándo tiene sentido instalar riego para maíz y soja, sino también si habrá suficiente agua para hacerlo. Calcularon el “déficit de agua de riego”, que es la simple diferencia entre la cantidad de agua que se aplica al campo y la cantidad de agua que debería estar disponible para el riego.

Los resultados muestran que a mediados de siglo probablemente habrá suficiente agua para regar la soja en Iowa, Wisconsin, Ohio y el norte de Illinois e Indiana, pero no el maíz. Iowa es el mayor productor de maíz de EE.UU. Se descubrió que los recursos de agua subterránea para riego son los más abundantes en el sureste de EE.UU., especialmente en el valle inferior del Mississippi, donde la agricultura es menos intensiva. Sin embargo, en esta región los beneficios del riego son mínimos.

"Nuestros resultados sugieren que hay relativamente poca superposición entre dónde hay suficiente agua para regar completamente los cultivos sin ejercer presión adicional sobre los recursos hídricos y dónde los agricultores pueden esperar que la inversión en riego se amortice por sí sola en el largo plazo", dice Partridge.

Por ejemplo, el acuífero Ogallala en las Grandes Llanuras es el acuífero más grande de Estados Unidos, suministra agua a ocho estados y sustenta una de las áreas más extensamente irrigadas para maíz y soja.

"Los crecientes beneficios del riego podrían incentivar a los agricultores a utilizar más agua, lo que ejercerá una presión adicional sobre los acuíferos clave, incluido el Ogallala", dice el autor principal Jonathan Winter, profesor asociado de geografía y líder del Grupo de Hidroclimatología Aplicada en Dartmouth. Investigaciones anteriores han demostrado que el agua se extrae del acuífero de Ogallala más rápido de lo que se puede reponer. "Simplemente no hay suficiente agua para seguir irrigando al ritmo actual desde Ogallala, especialmente en la parte sur donde los niveles de agua subterránea están cayendo rápidamente", dice Winter.

Con un mayor calentamiento, como a finales de siglo en un escenario de altas emisiones de gases de efecto invernadero, el estrés por calor dominará los impactos en el rendimiento de los cultivos y reducirá la eficacia del riego como estrategia de adaptación en la mayor parte de Estados Unidos, especialmente para el maíz. El maíz suele tener un rendimiento mayor que la soja, pero la soja es más tolerante al calor, no requiere tanta agua y tiene una temporada de crecimiento ligeramente más corta.

"Para finales de siglo, nuestras simulaciones sugieren que será económicamente más beneficioso regar la soja que el maíz", afirma Winter. "Una vez que se instale el riego, podríamos ver que algunos lugares donde históricamente se cultivaba maíz cambiarían a soja porque es una adaptación de bajo costo".

Cuando se trata de riego, los agricultores deben considerar una variedad de factores complejos y competitivos: rendimiento previo, valores de mercado de los cultivos, costos de energía, incentivos económicos y pronósticos climáticos estacionales. Los investigadores esperan que su análisis pueda utilizarse para ayudar a las políticas agrícolas y de gestión de recursos hídricos a adaptarse a un clima más cálido.

Anthony Kendall y Bruno Basso de la Universidad Estatal de Michigan, Lisi Pei de la Universidad Estatal de Michigan y el Instituto de Tecnología de Georgia, y David Hyndman de la Universidad de Texas en Dallas también contribuyeron al estudio.

Puede comunicarse con Amy Olson en [email protected].

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