Efecto de la agricultura de riego en el balance hídrico de la cuenca del Río Cauquenes

Abstract

La cuenca del río Cauquenes, de economía silvoagropecuaria, enfrenta vulnerabilidad al cambio climático y la escasez hídrica. Su cultivo de vides ha duplicado su superficie en dos décadas, pudiendo afectar al balance hídrico. El objetivo del estudio fue analizar históricamente componentes del balance hídrico, para evaluar cómo el aumento de actividades agrícolas repercute en la disponibilidad hídrica de la cuenca. Para esto se evaluó el desempeño de productos grillados de precipitación (pp) (CR2MET y WorldClim) y evapotranspiración real (ETr) (MOD16A2 v006, SSEBop_ET_004, PML_V2 0.1.7) contra observaciones de pluviómetros, estaciones meteorológicas y simulaciones del modelo HYDRUS-1D en 9 sitios en total, de matorral, pradera y pino. Posteriormente, se evaluó el aporte de cada cobertura a la ETr utilizando mapas “LandCover” creados para este estudio, representando un periodo con escaso riego (2001-2005) y actual (2016-2020) con aumento de este, calculando la razón de uso de agua (ETr/pp) para plantaciones forestales, bosque nativo, matorrales, praderas, agricultura de secano y de riego. Los mejores desempeños de los componentes del balance hídrico fueron de CR2MET para pp y PML_V2 0.1.7 para ETr. Estos productos se utilizaron junto al caudal observado para realizar un balance hídrico de la cuenca entre 2000 y 2020, mostrando una tendencia de disminución en la pp, caudal y disponibilidad hídrica, mientras que la ETr se mantuvo relativamente constante. Al analizar los periodos de escaso riego con el actual, se observó un aumento del 5% de superficie de agricultura de riego, superado en su uso de agua (ETr/pp) solo por las coberturas de bosque nativo y plantaciones forestales. Se analizó el efecto de la expansión de la agricultura de riego en el balance hídrico, considerando seis escenarios de incremento del riego con distintas configuraciones de cobertura, observándose una reducción en la disponibilidad hídrica, a excepción del escenario alternativo donde se reemplazan parte de plantaciones por riego. Finalmente, se analizaron los valores de la cobertura de riego en cada escenario y su factibilidad frente a los derechos de aprovechamiento de aguas (DAA) del periodo actual, evidenciando riesgos de insostenibilidad hídrica si no se introducen límites claros a la expansión del riego.

The Cauquenes River basin, which has a silvoagricultural economy, faces vulnerability to climate change and water scarcity. Over the past two decades, its vineyard cultivation area has doubled, potentially affecting the water balance. The objective of this study was to historically analyze components of the water balance to assess how the increase in agricultural activities impacts the basin's water availability. For this purpose, the performance of gridded precipitation (pp) products (CR2MET and WorldClim) and actual evapotranspiration (ETr) (MOD16A2 v006, SSEBop_ET_004, PML_V2 0.1.7) was evaluated against rain gauge observations, meteorological stations, and HYDRUS-1D model simulations at 9 sites of shrubland, grassland, and pine plantations. Subsequently, the contribution of each land cover to ETr was evaluated using "LandCover" maps created for this study, representing a period with low irrigation (2001–2005) and a current one (2016– 2020) with increased irrigation, calculating the water use ratio (ETr/pp) for forest plantations, native forest, shrublands, grasslands, rainfed agriculture, and irrigated agriculture. The best performances were observed for CR2MET in pp and PML_V2 0.1.7 in ETr. These products were used along with observed streamflow to carry out a water balance for the basin between 2000 and 2020, showing a decreasing trend in pp, streamflow, and basin water availability, while ETr remained relatively constant. When comparing past periods of scarce irrigation with the current one, a 5% increase in irrigated agriculture area was observed, with its water use (ETr/pp) exceeded only by native forest cover and forest plantations. The effect of irrigated agriculture expansion on the water balance was analyzed, considering six irrigation increase scenarios with different land cover configurations, observing a reduction in water availability, except in the alternative scenario where some plantations were replaced by irrigation. Finally, the values of irrigated land cover in each scenario were analyzed along with their feasibility in relation to current water use rights (DAA), revealing risks of water unsustainability if clear limits to irrigation expansion are not introduced.