Sistema de Gestión de Sequía para la mitigación y adaptación de los impactos negativos en áreas agrícolas del municipio Venezuela de la provincia Ciego de Ávila

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
1.1 Problemática de la escasez mundial del agua
1.2 Definiciones de sequías
1.3 Tipología de las sequías
1.3.1 Sequía Meteorológica
1.3.2 Sequía Hidrológica
1.3.3 Sequía Socioeconómica
1.3.4 Sequía Agrícola
1.4 Balance hídrico
1.5 Evapotranspiración de referencia
1.6 Impactos de las Sequías
1.7 Evaluación de la sequía
1.7.1 Índices de sequías
1.7.2 Relación de índices de sequías utilizados a nivel mundial
1.8 Importancia de la agricultura de secano
1.9 Mapas de Sequías
1.10 Criterios y elementos para la confección de mapas de sequías
1.11 Curvas Intensidad, Frecuencia y Duración
1.12 Conclusiones parciales del capítulo

2 MATERIALES Y MÉTODOS
2.1 Localización del área de estudio
2.1.1 Condiciones del suelo
2.1.2 Relieve
2.2 Variables meteorológicas
2.3 Cálculo de nuevos índices para la evaluación de la sequía agrícola
2.3.1 Índice Potencial Hidroedáfico
2.3.2 Índice de Sequía Agraria
2.3.3 Cálculo del Índice de Sequías Agronómica
2.3.4 Cálculo de la Evapotranspiración de referencia
2.3.4.1 Método de Thornthwaite
2.3.4.2 Método de Hargreaves Samani
2.3.4.3 Método de Linacre
2.3.4.4 Método de Jensen-Haise
2.3.4.5 Método de Penman-Montheih FAO (1998)
2.4 Mapas temáticos de Isolíneas de Sequía Agrícola
2.5 Curvas Intensidad Frecuencia y Duración de la sequía agrícola
2.6 Desarrollo del sistema informático
2.7 Sistema de Gestión de Sequía
2.8 Análisis económico de la producción de maíz en condiciones de sequía
2.8.1 Confección de la curva de probabilidad de las precipitaciones
2.8.2 Formación de los escenarios de sequías
2.8.3 Gestión de riesgo por sequía
2.8.4 Costos por los impactos provocados por la sequía
2.9 Conclusiones parciales del capítulo

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Análisis de los índices para la evaluación de la sequía agrícola
3.1.1 Índice Potencial Hidroedáfico
3.1.2 Índice de Sequía Agrícola
3.1.3 Índice de Sequías Agronómica
3.1.4 Comparación entre los resultados del ISA e ISAg
3.2 Análisis de la evapotranspiración de referencia
3.3 Análisis de los mapas de isolíneas de sequía agrícola
3.4 Curvas Intensidad Frecuencia y Duración de la sequía agrícola
3.5 Aspectos generales del sistema informático
3.6 Diseño del Sistema de Gestión de Sequía en empresas agrícolas
3.6.1 Subsistema tecnológico
3.6.2 Subsistema sociológico
3.6.3 Subsistema económico
3.6.4 Indicadores del Sistema de Gestión de Sequía
3.6.5 Acciones de intervención
3.6.6 Validación del SGS en la fase de diseño
3.6.7 Aplicación del Sistema de Gestión de Sequía
3.7 Análisis económico de la producción de maíz (Zea Mays) en condiciones de secano
3.8 Conclusiones parciales del capítulo

CONCLUSIONES GENERALES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

ÍNDICE DE TABLAS

1.1 Diagnóstico de los procesos de sequías agrícolas (1951-2005)

2.1 Propiedades hidrofísicas de suelo

2.2 Velocidad de Infiltración del suelo

2.3 Criterio para la evaluación de la Sequía Agrícola

2.4 Matriz de riesgo

3.1 Escala evaluativa del IPHE

3.2 Escala evaluativa del ISA

3.3 Escala evaluativa del ISAg

3.4 Análisis de Varianza

3.5 Prueba de Tukey

3.6 Escala evaluativa para la confección de los mapas

3.7 Funciones polinómicas y potenciales

3.8 Fórmula de Talbot

3.9 Severidad en función de la probabilidad y período de retorno

3.10 a Indicadores del Sistema de Gestión de Sequía Agrícola

3.10 b Indicadores del Sistema de Gestión de Sequía Agrícola

3.11 a Indicadores del Sistema de Gestión de Sequía aplicado

3.11 b Indicadores del Sistema de Gestión de Sequía aplicado

3.12 Escenarios de rendimiento según la probabilidad de precipitaciones

3.13 Índices económicos asociados a los impactos de las sequías

ÍNDICE DE FIGURAS

3.1 Comportamiento del IPHE en año

3.2 Comportamiento del IPHE

3.3 Comportamiento del IPHE

3.4 Severidad de la sequía 2004-

3.5 Comportamiento de ISA en los años 2004-

3.6 Comportamiento de ISAg en los años 2004-

3.7 Comportamiento medio mensual de la ETo (mm mes-¹ )

3.8 Mapas de isolíneas de sequía elaborado a partir del ISA (2004)

3.9 Mapas de isolíneas de sequía elaborado a partir del ISAg (2004)

3.10 Mapas de isolíneas de sequía elaborado a partir del ISA (2007)

3.11 Mapas de isolíneas de sequía elaborado a partir del ISAg (2007)

3.12 Mapas de isolíneas de sequía elaborado a partir del ISA (2009)

3.13 Mapas de isolíneas de sequía elaborado a partir del ISAg (2009)

3.14 Curvas IFD de sequías mediante funciones de ajustes

3.15 Curvas IFD de sequías mediante el modelo de Aparicio (1997)

3.16 Ajuste de la función de Gumbel respecto a la intensidad (I)

3.17 Ajuste de la función de Gumbel respecto al déficit (D p)

3.18 Pantalla principal del sistema informático SoftSeq

3.19 Pantalla principal para el cálculo de la evapotranspiración

3.20 Pantalla principal para el cálculo de la sequía meteorológica

3.21 Pantalla principal para el cálculo de la sequía agrícola

3.22 Pantalla principal para el pronóstico de sequías

3.23 Esquema del Sistema de Gestión de Sequía Agrícola

3.24 Compartimiento del indicador Gestión del Agua

3.25 Compartimiento del indicador Uso de Fuentes Alternativas de Agua

3.26 Compartimiento del indicador Disminución de Pérdidas

3.27 Compartimiento del indicador Uso Eficiente del Agua

3.28 Compartimiento del indicador Predicción de Sequías

3.29 Compartimiento del indicador Capacitación a la Población

3.30 Compartimiento del indicador Tecnologías Sostenibles

3.31 Compartimiento del indicador Mitigación de Riesgos

3.32 Compartimiento del indicador Contravenciones

3.33 Curva teórica de probabilidad de rendimientos y precipitaciones

3.34 Orden de la precipitación (2004-2011)

D edico este trabajo

A personas muy especiales que siempre estarán en mi vida.

“Por brindarme de su sabiduría, aprecio y enseñarme que el verdadero camino para alcanzar el triunfo es el estudio y la constancia...

Al Dr. Oscar Brown Manrique.

En memoria de mi Abuela Tomasa, mi madre Teresa y mi hermano Yúnior.

Agradecimientos…

…L e agradezco…

A mi tutor Dr. Oscar Brown Manrique por todo el tiempo que ha dedicado a mi formación como Ingeniero, Maestro en Ciencias y Doctor.

A mi amigo el Dr. Albi Mujica Cervantes.

A todos los profesores del Departamento de Ingeniería Hidráulica y del Centro de Estudios Hidrotécnicos.

A todos los que de una manera u otra han estado siempre cerca de mí para tenderme su mano.

A mi colega Dr. Rolando Lima Rodríguez por su amistad incondicional.

A mi hijo David Alejandro y a mi esposa Yuritsan.

Muchas G

racias…

SÍNTESIS

Se desarrolló un Sistema de Gestión de Sequía (SGS) para la mitigación y adaptación de los impactos de la sequía agrícola en áreas del municipio Venezuela de la provincia Ciego de Ávila el cual consistió esencialmente en la propuesta de tres nuevos índices para la evaluación de la sequía agrícola: Índice Potencial HidroEdáfico (IPHE), Índice de Sequía Agraria (ISA) e Índice de Sequías Agronómica (ISAg); la elaboración de los mapas de isolíneas de sequía agrícola; la construcción de las curvas de intensidad, frecuencia y duración de la sequía (IFD) y la determinación del impacto económico producido por la sequía agrícola para el cultivo del maíz (Zea Mays) mediante el análisis de la matriz de riesgo. Los principales resultados alcanzados demostraron que el IPHE, el ISA y el ISAg permitieron determinar la magnitud de la sequía agrícola. Los mapas de isolíneas de sequía agrícola construidos permitieron dar un seguimiento a la evolución del fenómeno de sequías desde el punto de vista espacial y temporal. Las curvas IFD para la sequía demostraron su efectividad para la estimación de las variables de severidad de sequía y el análisis económico permitió cuantificar los beneficios según los escenarios de precipitación; así como los niveles de impactos. Se comprobó que es posible la producción de maíz (Zea Mays) en condiciones de secano para los escenarios medios y lluviosos con beneficios brutos entre 442 129,44 y 4 772 308,17 pesos.

Management System Drought (SGS) for mitigation and adaptation of impacts of agricultural drought in Venezuela township areas of Ciego de Ávila, which was essentially the proposal of three new indices for the evaluation of the developed Agricultural drought: HidroEdáfico Potential Index (IPHE), Agricultural Drought Index (ISA) and Agrarian Drought Index (ISAg). the preparation of contour maps of agricultural drought; construction of intensity curves, frequency and duration of drought (IFD) and determining the economic impact caused by agricultural drought for corn by analysis of the risk matrix. The main results showed that the IPHE, ISA and ISAg allowed to determine the extent of agricultural drought. The contour maps constructed for agricultural drought allowed tracking, evolution of the phenomenon of drought in terms of spatial and temporal view. The IDF curves for drought proved effective for estimating variables of severity of drought and economic analysis to quantify the benefits allowed under the scenarios of precipitation; as well as the impact levels. Proven is the possible to produce corn under dry conditions for mid rainy and rainy seasons with gross profits between $ 442,129.44 and $ 4,772,308.17.

INTRODUCCIÓN

El agua constituye un elemento que determina en gran medida el buen funcionamiento de los sistemas productivos e influye, al mismo tiempo en la calidad de vida de los seres vivos; sin embargo, la disponibilidad de agua por habitante tiende a reducirse hasta hacerse crítica; por lo tanto, en un futuro cercano el agua dejará de ser un problema pasivo y se convertirá en un asunto estratégico de supervivencia (Tecnociencia, 2005). En este sentido se debe tener en cuenta que el agua no sólo es un elemento socioeconómico, sino también un elemento cultural; por este motivo los debates sobre políticas relacionadas con el agua han sido y seguirán siendo temas que requieren de una profunda reflexión (Moneo, 2004).

En el planeta tierra existen actualmente unos 1332 millones de kilómetros cúbicos de agua, de los cuales el 97.24% es salada, el 2.14% se encuentra en la capas de hielo y glaciares, el 0.61% está en el agua subterránea, el 0.009% en los lagos, el 0.008% en los mares interiores, el 0.005% en la humedad del suelo, el 0.001% en la humedad atmosférica y en los ríos solo se puede obtener el 0.0001%; sin embargo, de este reducido porcentaje de agua dulce, menos del 2.0% está disponible para el desarrollo socioeconómico de la humanidad (Charette y Smith, 2010).

Según la Cepal (2009) el 25% de la superficie de América Latina está constituida por tierras áridas, semiáridas y subhúmedas secas. El 75% de éstas, presentan problemas graves debido a la degradación ocasionada por las reiteradas sequías y el mal manejo de los sistemas productivos. Países como Argentina, México y Paraguay presentan en la mitad de su territorio problemas de escasez de agua; mientras otros como Brasil, muestran zonas vulnerables a sequías. La degradación de los suelos producto a las sequías, afecta a una lista de países como Bolivia, Chile, Colombia, Cuba, Ecuador, Guatemala, Haití, Jamaica, Perú, República Dominicana y Uruguay, así como a varias islas del mar Caribe Oriental.

Díaz (1985) reportó la presencia de una faja costera seca semicontinua que transita desde Cuba a Puerto Rico; comenzando en Maisí (Cuba) pasa por Gonaide (Haití), Enriquillo (República Dominicana), Kingston (Jamaica) y Ponce (Puerto Rico).

Las frecuentes anomalías climáticas de las tres últimas décadas han tenido un impacto apreciable sobre la agricultura cubana, aunque en sentido general Cuba presenta un patrón estacional del clima bastante estable (Centella et al., 2000). Estas anomalías han estado vinculadas a la presencia de bajas extra- tropicales en el Golfo de México, las cuales producen precipitaciones de poca duración y gran intensidad, que son poco aprovechadas y dañinas para numerosas actividades agrícolas, además han influido los recurrentes episodios de sequías, los que constituyen uno de los principales desastres que afectan las producciones agrícolas.

Solano et al., (1998); Centella (2003); Lapinel y Planos (2006) observaron en estudios realizados en Cuba, un incremento significativo en la frecuencia de ocurrencia y en la intensidad de las sequías; su aumento se considera ascendente con respecto al número de casos extremos, lo que favorece la deforestación y degradación progresiva de los suelos.

Las sequías son fenómenos en los que intervienen varios factores, los cuales pueden aparecer de forma sola o combinada. Las variables que participan son por lo general: precipitación, temperatura del aire, humedad del aire, evaporación en superficies libres, evapotranspiración, humedad del suelo, viento y escorrentía (Gallardo y Brown, 2005).

En el sector agrícola, la sequía se refiere al déficit marcado y permanente de lluvia, que reduce significativamente la producción agrícola con relación a la normal, o no alcanza los valores esperados para una región dada. Algunos especialistas opinan que el déficit de humedad en el suelo está ligado a los efectos sobre la producción vegetal; el mismo es frecuentemente denominado sequía edáfica (Bootsma et al., 1996; Barakat y Handoufe, 1998). En este sentido Gallardo y Brown, 2008 afirmaron que existirá sequía agrícola en un área de cultivo bajo condiciones de riego o secano, si se produce en las plantas un estrés hídrico que afecte de forma significativa los rendimientos.

Blanco et al., (2007) informan que en la zona Oriental de Cuba se registraron precipitaciones en la magnitud del 64,5% de la media histórica, con una distribución no uniforme en el período comprendido del año 1998 al 2005, evidenciándose la ocurrencia de una intensa sequía agrícola que causó cuantiosas pérdidas a la economía: se dejaron de producir 40 mil toneladas de alimentos, fundamentalmente en viandas, 34 mil hectáreas de plantaciones fueron afectadas, 2650 hectáreas con condiciones para el riego vieron agotarse sus fuentes naturales, muerte de 19 200 reses y la industria láctea dejó de procesar 2,4 millones de litros de leche.

Uno de los problemas que presentan las sequías, es la cuantificación del grado de su severidad, el cual no solo depende de la magnitud, frecuencia y duración del déficit pluvial; sino de las demandas del recurso hídrico para el desarrollo de las actividades humanas; por tanto la identificación de este parámetro es de vital importancia para la reducción de los impactos, lo cual puede lograrse a través de índices como instrumentos de monitoreo sistemáticos en tiempo y espacio (Brown y Gallardo, 2009).

Menéndez et al., (2003) confirman la necesidad de desarrollar métodos de evaluación y pronósticos aplicables a la vigilancia agrometeorológica que permitan el suministro continuo de información confiable y oportuna a los agricultores. En este sentido Gallardo y Brown, 2008 aclaran que para la utilización de estos métodos se deberá estimar con confiablidad la magnitud, duración e intensidad del fenómeno de la sequía agrícola para áreas de cultivos con datos de la propia localidad.

Para la evaluación de las sequías a nivel internacional se emplean un conjunto de índices, cuya utilización depende de las características propias de cada región; los más frecuentes son: Índice de Severidad de la Sequía de Palmer (Palmer, 1965); Índice Estándar de Precipitación; Porcentaje de la Precipitación Normal; Deciles; Índice de Riesgo de Sequía; Índice Normalizado de Precipitaciones; Índice Estandarizado de Sequía Pluviométrica; Índice de Potencial Agro-hidrológico; Índice de Evapotranspiración; Índice Repetibilidad e Índice de Humedecimiento (López, 2008).

En Cuba las investigaciones han sido dirigidas principalmente a la determinación de índices para el análisis de las sequías de tipo meteorológica como:

1. Índice de Repetibilidad de la sequía para la elaboración de una metodología cuantitativa para la determinación de áreas propensas a sequías en un territorio cubano (Díaz et al., 1996).
2. Método de los Deciles y el Índice de Precipitación Estandarizado para el análisis y evaluación de sequía en la Cuenca del Río Cauto (Izaguirre et al., 2003).
3. Modelo agroclimatológico para corregir bajo condiciones cubanas el índices de humedecimiento modificado (Menéndez et al., 2003).
4. Sistema de Diagnóstico, vigilancia y alerta temprana de la sequía en Cuba entre los que se encuentran: Porcentaje Respecto a la Norma, Deciles, Índice de la Intensidad del Déficit o de Desviación Estandarizada y el Índice de Precipitación Estandarizado (Lapinel y Planos, 2006).

De lo anteriormente planteado se puede afirmar que los principales índices empleados en Cuba y en el resto del mundo para la cuantificación de sequías, se basan esencialmente en el análisis de la variable precipitación o precipitación con la evapotranspiración, por lo que el proceso de evaluación adolece de un carácter integral en relación con otros factores que intervienen de forma directa o indirecta en la aparición de este tipo de fenómeno como la disponibilidad de agua en el suelo y el rendimiento agrícola (Brown et al., 2009).

Espítia et al., (2001) destacan que la evapotranspiración representa un instrumento importante, no sólo en el diseño y mejoramiento de la eficiencia de los sistemas de riego; sino para el desarrollo de balances hidrológicos más precisos orientados hacia la determinación de los excesos de agua que pueden provocar inundaciones y los períodos de sequías severas y extremas que requieren de estrategias para la mitigación de los efectos negativos de este fenómeno climatológico.

Dragovic (1997) manifiesta que mediante el análisis conjunto de las condiciones climáticas y del suelo; especialmente el balance hídrico, es posible determinar el momento en que llega la situación de sequía, que permite la aplicación rápida de medidas oportunas para la atenuación de los efectos negativos.

De lo anteriormente planteado se deduce que la problemática de la investigación radica en las afectaciones provocadas por el fenómeno de sequías en el municipio de Venezuela de la provincia de Ciego de Ávila; por lo que el problema científico consiste en: ¿Cómo contribuir a la mitigación y adaptación de los impactos negativos de la sequía agrícola en las áreas del municipio Venezuela de la provincia Ciego de Ávila?; siendo el objeto de investigación el proceso de sequías y su relación con la agricultura y el campo de investigación es la mitigación y adaptación de los impactos negativos de la sequía agrícola en áreas del municipio Venezuela de la provincia Ciego de Ávila.

El diagnóstico realizado en el área de estudio demostró que las principales causas del problema están relacionadas con: pluviometría de 1180.35 mm, inferior a la norma del municipio de 1248.60 mm, relación entre la precipitación y la evaporación de 0.59 lo que demuestra un déficit hídrico, temperaturas medias anuales de 25.15oC superiores en 0,15 oC a la media hiperanual de 25.0oC, deficiencias en el manejo del suelo que afecta la conservación de la humedad, deficiente manejo del agua de riego, carencia de índices que permitan evaluar de forma integral la incidencia de la sequía y la no existencia de un sistema de gestión de sequía para la mitigación y adaptación de los impactos negativos de la sequía agrícola.

Por todo lo expuesto anteriormente se puede formular la siguiente hipótesis de investigación: si se propone un Sistema de Gestión de Sequía (SGS) sustentado en la utilización de nuevos índices para la evaluación de la sequía agrícola, los mapas de isolíneas de sequías, las curvas de intensidad, frecuencia y duración de las sequías y el análisis económico de la sequía mediante la matriz de riesgo; entonces se podrá contribuir a la mitigación y adaptación de los impactos negativos de la sequía agrícola en áreas del municipio Venezuela de la provincia Ciego de Ávila.

El objetivo general consiste en proponer un Sistema de Gestión de Sequía que contribuya a la mitigación y adaptación de los impactos negativos de la sequía agrícola en áreas del municipio Venezuela de la provincia Ciego de Ávila.

Los objetivos específicos establecidos fueron los siguientes:

1. Proponer nuevos índices para la evaluación de la sequía agrícola.
2. Construir las curvas de Intensidad, Frecuencia y Duración de la sequía.
3. Implementar un sistema informático que permita el incremento de la eficiencia en el manejo de la información para la evaluación de los tipos de sequías.
4. Diseñar un Sistema de Gestión de Sequía Agrícola.
5. Determinar el impacto económico producido por la sequía agrícola mediante el análisis de la matriz de riesgo en el cultivo de maíz.

La novedad científica está dada por la propuesta de un Sistema de Gestión de Sequía Agrícola conformado por los subsistemas tecnológicos, sociológicos y económicos que contribuyen a la mitigación y adaptación de los impactos negativos de la sequía en los sistemas agrícolas. El mismo tiene como aspecto fundamental los nuevos índices para la evaluación de la sequía agrícola que toman en cuenta la evapotranspiración de referencia, la variación de la reserva de humedad en el suelo, el aprovechamiento de las precipitaciones y el rendimiento agrícola alcanzado por el cultivo; así como la estimación del impacto económico de la sequía a partir del análisis de la matriz de riesgos en el cultivo del maíz.

La contribución a la teoría está dada por:

- Deducción de modelos potenciales y polinomiales de segundo y tercer orden para la estimación de la intensidad máxima de la sequía en función de la duración.
- Definición en la localidad de estudio de los coeficientes de las ecuaciones de Talbot y Aparicio para la estimación de la intensidad máxima de la sequía en función de la duración y los períodos de retornos de 1, 2, 3, 7, 9, 14 y 28 años.
- La propuesta de una definición sobre Sistema de Gestión de Sequía Agrícola a partir de los resultados obtenidos y los aspectos teóricos referidos a la gestión de los recursos hídricos.
- La obtención de las curvas de Intensidad, Frecuencia y Duración (IFD) de la sequía para el municipio de Venezuela.
- La determinación de los escenarios lluvioso, normal y seco de las precipitaciones, así como los niveles de impacto alto, medio y bajo para el cultivo del maíz en el municipio Venezuela a partir de la técnica de los terciles.

La contribución a la práctica consiste en el desarrollo de un Sistema de Gestión de Sequía Agrícola que constituye una herramienta práctica para la mitigación y adaptación de los impactos negativos de la sequía en áreas agrícolas de localidades que tengan similares características a la zona de estudio.

Los resultados de la investigación responden a tres proyectos de investigación científica desarrollados por el Centro de Estudios Hidrotécnicos y el Departamento de Ingeniería Hidráulica de la Universidad Máximo Gómez Báez de Ciego de Ávila:

- Proyecto Ramal de Ciencia y Técnica (PRCT): Técnicas de Captación de Agua de Lluvia. Ejecutado en los años 2005-2010.
- Proyecto Territorial de Ciencia y Técnica (PTCT): Sistema de Gestión de Sequía para la utilización sostenible del agua en el ecosistema montañoso Turquino Bamburanao. Ejecutado en los años 2007-2013.
- Programa Nacional de Ciencia y Técnica (PNCT): Estrategia de adaptación al cambio climático para la protección de los recursos hídricos superficiales y subterráneos en la provincia de Ciego de Ávila. En ejecución, aprobado en el año 2013.

1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

En este capítulo se muestran los aspectos relacionados con la problemática de la escasez mundial del agua; los fundamentos teóricos y metodológicos sobre el fenómeno de sequías; los principales índices utilizados en el mundo para la evaluación de los diferentes tipos de sequías, los impactos negativos que provoca este evento en diversos sectores de la economía y la sociedad, haciendo énfasis en la sequía agrícola, la importancia de la agricultura de secano, la construcción de mapas de áreas vulnerables al fenómeno; así como las medidas que se emplean para la prevención y mitigación frente a sus efectos negativos.

1.1 Problemática de la escasez mundial del agua

El agua puede llegar a convertirse en el mayor conflicto geopolítico del siglo XXI, ya que se espera que en el año 2025 la demanda de este elemento tan necesario para la vida humana será un 56% superior al suministro (EcoJoven, 2010); lo que puede traer como consecuencia que quienes la posean podrían estar en peligro de amenazas bélicas.

La disminución drástica del recurso agua en el planeta y el cambio climático serán responsables del 20% del incremento de la escasez global de agua, la cual se manifestará en 180 países según su cantidad y calidad; entre los que se encuentran: Kuwait, Gaza, Emiratos Árabes, Bahamas y Qatar que son los de mayores necesidades por disponer de menores reservas de agua potable percápita (ONU, 2002); en contraposición con Finlandia, Canadá, Guyana Francesa, Islandia, Guyana, Surinam y el Congo-Kinshasa que son los países que poseen las mayores reservas de agua potable por individuo (TendenciasSociales, 2010).

La problemática mundial del agua quedó demostrada en países como Kenia localizada en el continente africano, donde la sequía generó en 2009 la mayor escasez de alimentos desde el año 2000 (ONU, 2010).

En el año 2009, en México la sequía afectó las producciones agrícolas en los estados de Puebla, Hidalgo, Aguascalientes, Michoacán, Guanajuato y Tlaxcala, donde ocurrieron pérdidas del 75% de las cosechas de maíz y la muerte de 50 mil reses. En Guatemala se perdió el 80% de la cosecha de maíz y la muerte de 17 personas (La Primerísima, 2010). En Venezuela se redujo el Salto del Ángel a solamente un hilo de agua (BBC Mundo, 2010).

Es difícil la estimación de la cantidad de agua que se necesita para mantener estándares de vida aceptables o mínimos; sin embargo, la ONU considera que cuando la disponibilidad percápita alcanza valores inferiores a mil metros cúbicos por habitantes en el año, la situación de escasez es crítica lo que amenaza la producción de alimentos, el desarrollo económico y afecta severamente los ecosistemas (Tecnociencia, 2005).

Actualmente más de 250 millones de personas se encuentran directamente afectadas por la desertificación y la sequía; en esta situación se encuentran cerca de 100 millones de personas en más de 100 países subdesarrollados, que son los más pobres y marginados (Gutiérrez, 2006).

En los últimos años la sequía ha adquirido una gran relevancia, no sólo por los daños que ocasiona; sino por la presencia cada vez mayor del fenómeno del calentamiento atmosférico asociado al cambio climático global, el cual contribuye al incremento de la frecuencia de sequías (Gallardo y Brown, 2005).

En determinadas zonas del planeta, el fenómeno del calentamiento global puede llegar a representar uno de los problemas más serios que enfrentará la humanidad, en especial los países ubicados en las zonas subtropicales, donde los altos niveles de radiación solar y evaporación se combinan con escasas precipitaciones y favorecen la recurrencia de períodos prolongados de sequía (Salati y Nobre, 1991). En el anexo 1.1 se muestra de forma resumida la influencia de la variabilidad climática en el fenómeno de las sequías, (Wilhite y Glantz, 1985).

1.2 Definiciones de sequías

La cuestión fundamental para la reducción de los impactos negativos de las sequías, consiste en definirla y seguir su evolución, lo que mejora la comprensión sobre este fenómeno (Sazonov, 1989). Según Petrasovits (1995) la sequedad es un término geo-socio-ecológico, mientras que la sequía es un término agro-socio- ecológico; por lo que considerar estas definiciones permite lograr una mayor precisión en su interpretación.

La sequía puede definirse como la ausencia prolongada o notable de precipitaciones o déficit de precipitación (Diccionario de Meteorología, 1986); mientras que la Organización Meteorológica Mundial (1986) la define como el valor de la precipitación anual inferior al 60% de la media durante más de dos años consecutivos.

Midment (1993) utilizó el concepto de caudal bajo para definir la sequía, la cual se refiere a un número consecutivo de meses donde los registros mensuales estén por debajo del 50% de la precipitación media hiperanual.

Ramírez y Brenes (2001) definieron la sequía como un desastre natural lento que no presenta trayectorias definidas y tiende a extenderse de manera irregular a través del tiempo y el espacio.

National Drought Mitigation Center (2003) definió la sequía como una condición anormal y recurrente del clima que ocurre en todas las regiones climáticas de la tierra, caracterizándose por una marcada reducción de la cantidad de precipitación que se presenta en una zona, y puede producir serios desbalances hidrológicos.

El Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación de España (2006) afirmó que los ecosistemas y los sistemas productivos pueden resistir una disminución de la precipitación de un 40% durante un año, pero se ven seriamente afectados cuando el fenómeno se repite durante dos o más años consecutivos.

No existe una definición precisa y universalmente aceptada para el fenómeno de sequías; por lo que la definición que se asuma debe considerar las características de la región y el impacto que ocasione, debido a su carácter eminentemente local (Brown et al., 2009). Estos autores definen la sequía como un período prologando de escasez de lluvia, donde la disponibilidad del recurso no sea suficiente para satisfacer las demandas de los diferentes usuarios en cualquier región, que traiga como consecuencia impactos negativos socioeconómicos y ambientales.

1.3 Tipología de las sequías

Para la comprensión de los procesos de sequías, se debe partir del análisis de las diferentes formas de su manifestación, entre las que se encuentran: la sequía meteorológica, hidrológica, hidráulica, agrícola, estacional, intraestival, permanente, económica y social (Gallardo y Brown, 2005); no obstante, es importante reconocer que las sequías que mayor impactos producen a la zona de Centroamérica y el Caribe son la meteorológica, la hidrológica, la agrícola y la socioeconómica. (Wilhite y Glantz, 1985; Ramírez y Brenes, 2001; Centella, 2003; CRID, 2005; Tecnociencia, 2005; Turcios et al, 2005; Rojas, 2004.

1.3.1 Sequía Meteorológica

La sequía meteorológica denominada también sequía climatológica se produce cuando la precipitación es inferior a lo esperado en una zona para un período de tiempo determinado. Se recomienda que para este tipo de sequía el período de análisis básico sea decenal o mensual (Hernández y Valdez, 2001).

1.3.2 Sequía Hidrológica

La sequía hidrológica se refiere a una reducción de los recursos hídricos (escorrentía superficial, corriente fluvial, nivel en los lagos y agua subterránea) por debajo de un nivel determinado para un período dado de tiempo (Barakat y Handoufe, 1998).

1.3.3 Sequía Socioeconómica

La sequía socioeconómica se desarrolla cuando las lluvias son insuficientes, repercutiendo sobre las comunidades y su economía en los aspectos relacionados con: energía hidroeléctrica, suministro de agua potable, suministro de agua a la industria; así con en el balance alimentario, de mercado y financiero de una región determinada (Tecnociencia, 2005). El conjunto de datos requerido para evaluar este tipo de sequía son:

- Población humana y tasa de crecimiento.
- Requerimientos de agua y alimentos.
- Severidad de los daños en el cultivo.
- Tipo de industria y requerimientos de agua.

1.3.4 Sequía Agrícola

La sequía agrícola, agronómica o edáfica se refiere al déficit marcado y permanente de lluvia que reduce significativamente la producción agrícola con relación a la normal o los valores esperados para una región dada. Si la disponibilidad de humedad en el suelo es menor que la cantidad requerida durante el ciclo de crecimiento del cultivo, se produce una afectación de la producción. Para algunos especialistas, es el déficit de humedad en el suelo relacionado con la reducción de la producción en la agricultura (Bootsma et al.1996; Barakat y Handoufe, 1998).

A partir de lo anterior se puede definir la sequía agrícola como una escasez permanente de agua en los cultivos que se encuentren bajo un régimen de riego o secano, que limite el crecimiento y desarrollo del cultivo (Gallardo y Brown, 2008).

Una combinación de sequías o una secuencia de sequías y actividades antrópicas inconscientes pueden conducir a la desertificación de áreas vulnerables, semiáridas y secas, debido a que la estructura del suelo y su fertilidad se degradan y los recursos bioproductivos disminuyen o desaparecen (Kundzewicz y Zbigniew, 1997)

1.4 Balance hídrico

El conocimiento del balance hídrico es el factor fundamental para conseguir un uso más racional de los recursos hídricos en el espacio y en el tiempo, debido al importante papel que desempeña en la predicción de los impactos negativos del cambio climático sobre los ecosistema (Unesco, 1984).

El balance hídrico diario en el cultivo del maíz se debe realizar tomándose en cuenta las condiciones meteorológicas, la retención de humedad, la permeabilidad del suelo y la evolución del cultivo durante su ciclo (Comerma et al., 1986).

El balance hidrológico del suelo permite la determinación de la cantidad de agua almacenada en el perfil del suelo. La aplicación de este método debe comenzar al principio de la estación lluviosa con el uso de la capacidad máxima de almacenamiento o iniciar en la temporada de seca con la utilización del punto de marchitez permanente (Echagüe et al., 1991).

La comprensión del balance hídrico del suelo proporciona una visión más completa del sistema agrícola, donde el perfil del suelo representa el reservorio de agua en el cual ocurren ingresos y pérdidas dentro de un sistema cerrado (Micucci et al., 2002). En este sentido Brown et al., (2009) expresaron que este procedimiento tiene una correspondencia directa con las sequías, puesto que los balances negativos o déficit de precipitaciones son los causantes de la sequía agrícola, la cual produce un desequilibrio hídrico que perjudica los sistemas de producción.

El balance hídrico del suelo es una técnica que requiere del registro de la lluvia, de la lámina de agua aplicada al cultivo, de la lámina drenada, de la evapotranspiración del cultivo y de la determinación periódica del contenido de humedad en el suelo (Goyal y González, 1998).

La ecuación de balance hídrico a nivel de cuenca hidrográfica es la ley más importante en hidrología (García et al., 1975 y Llorens, 2003); pues permite estudiar diferentes procesos relacionados con la regulación de embalses, el suministro de agua, la planificación de riegos, la gestión de los recursos hídricos y la evaluación de la recarga en los acuíferos, que es uno de los parámetros hidrogeológicos más complejos de determinar (Barakat y Handoufe, 1998; Muñón et al., 1999 y Rébori, 2007).

La utilización del balance hídrico para la determinación de los porcentajes de sequías mensuales, ha demostrado que la intensidad de las sequías es baja en los meses correspondientes al período lluvioso; sin embargo, es de moderada a severa en el período seco (Carbone y Piccolo, 2002).

Aguilar et al., (2006) implementaron un modelo automatizado para el cálculo del balance hídrico para la región centroamericana. Este modelo es un índice del desarrollo del cultivo basado en la disponibilidad de agua durante el período de crecimiento, a partir de la relación entre la evapotranspiración y el requerimiento hídrico del cultivo; lo que permite predecir posibles daños en la producción de cosechas debido a la sequía.

1.5 Evapotranspiración de referencia

La evapotranspiración de referencia es un concepto desarrollado por Thornthwaite en el año 1949 para cuantificar la máxima evapotranspiración que puede producirse en condiciones favorables. En la actualidad han surgido divergencias referente a la utilización de este parámetro con fines prácticos, esencialmente en el aspecto relacionado con el proceso de determinación del uso consuntivo de los cultivos en sistemas agrícolas; sin embargo la mayoría de los investigadores coinciden en que es un elemento fundamental en el cálculo de la humedad real que necesitan los cultivos (Guijarro, 1989).

La evapotranspiración de referencia es una variable climática que expresa la demanda evaporativa de la atmósfera independientemente del tipo de cultivo y de su estado de desarrollo y manejo, interviene en todos las formas de estimación del balance hídrico en el suelo para la caracterización agroclimática. Un problema complejo que presenta el cálculo de esta variable es la necesidad de utilizar instrumentos específicos y observaciones precisas; por esta razón, surgieron un gran número de métodos para estimarla (Spescha et al., 2008).

La evapotranspiración es una combinación de la evaporación desde la superficie del suelo y la transpiración de la vegetación. Los factores que dominan la evaporación desde una superficie de agua son: el suministro de energía, el transporte de vapor y el suministro de humedad a la superficie de evaporación (Chávarri, 2000).

La evaporación es uno de los factores más importantes que intervienen en la evapotranspiración y depende del poder evaporante de la atmósfera, que a su vez depende de los siguientes factores: radiación solar, temperatura, humedad, presión atmosférica y el viento (Sánchez, 2006).

En el cálculo de la evapotranspiración de referencia pueden emplearse diversos métodos basados en la temperatura del aire y en la radiación solar como 16

Thornthwaite, Hargreaves Samani, Linacre, Jensen-Haise, Evaporímetro clase A y los combinados como el de Penman y Penman Monteith, que relacionan el balance de energía con el componente aerodinámico (González del Tánago, 2005).

Ortega (1995) realizó una investigación con el propósito de comparar la variación de los diferentes modelos más utilizados en la estimación de la evapotranspiración como: Blaney-Criddle, Evaporímetro Clase A y Penman-Monteith-FAO. Los resultados demostraron que el modelo de Penman Monteith-FAO fue el más eficiente pues posee la mayor cantidad de factores; sin embargo, otros modelos fueron estadísticamente similares a este, lo cual puede ser muy eficaz en áreas donde se realicen estudios de evaluación de la evapotranspiración de referencia y no haya la disponibilidad suficiente de datos.

Goyal y González (1998) demostraron que no todos los métodos utilizados en el cálculo de la evapotranspiración de referencia son igualmente precisos; no obstante Guevara (2006) reconoce al método de Penman Monteith como la herramienta más exacta para la estimación de este parámetro.

Para obtener valores efectivos en el cálculo de la evapotranspiración es importante que se posea la mayor cantidad de factores intervinientes, los cuales determinan en gran medida los resultados en los balances hídricos (Rey, 1984).

1.6 Impactos de las Sequías

Para evaluar los impactos negativos de las sequías, se debe tener en cuenta los efectos que se producen en el área geográfica donde se presentó el fenómeno (Mayorga y Hurtado, 2006). El levantamiento realizado por Jiménez (1996) en Centroamérica en el período de 1994 a 1996, encontró que las zonas más afectadas fueron: el oriente del Salvador, el sur, oriente y sudeste de Guatemala, la región pacífica de Nicaragua, las regiones del sur, centro y occidente de

Honduras, la provincia de Guanacaste en Costa Rica y Panamá. Los mayores impactos se manifestaron en cuanto:

- Seguridad alimentaria por el aumento del precio de los productos.
- Reducción en la disponibilidad del agua para el consumo humano y animal.
- Reducción de la demanda de servicios de comercialización.
- Salida de divisas para reponer la producción y adquirir insumos.
- Recuperación del crédito.

En el anexo 1.2 se muestra una síntesis de los principales impactos socioeconómicos y ambientales de las sequías (National Drought Mitigation Center, 2003).

La FAO (1996) argumentó que producto a las sequías la agricultura utiliza cerca del 70% del agua fresca del mundo. De los 260 millones de hectáreas de tierras irrigadas del planeta, 80 millones están afectados por salinización, lo que causa severas reducciones de la fertilidad del suelo. Esto queda afirmado en estudios realizados por WEHAB Working Group, (2002).

Según el IPCC (2001) así como Croshaw y Advisor (2008) las áreas con grandes déficit de agua aumentan en el Norte de África y en el Este de Asia; pronostican que para las dos próximas décadas la población en los países en vías de desarrollo necesitará un 17% más de agua para la producción de alimentos.

Las sequías y la desertificación han alcanzado el 25% del total del área de tierras del mundo y el 70% de las tierras secas a nivel global; siendo predecible la continuación de este proceso (ONU, 2002).

La tendencia de los episodios de sequías van en aumento; pues en la década de los años 70 representaba el 15% de la superficie terrestre; sin embargo, en la actualidad alcanza el 30% y seguirá aumentando si no se toman medidas oportunas (Greenpeace, 2006).

El impacto de las sequías sobre la Pampa Húmeda en Argentina ha provocado afectaciones en los cultivos de cereales y en la economía de los productores, debido a que los eventos secos cada año tienen mayor duración e intensidad (Minetti et al., 2007; Ferraris, 2009).

Kantolic (2009) comprobó que una sequía durante el período de fructificación de la Soya puede reducir drásticamente el número de granos y producir caídas en el rendimiento; si la sequía se revierte y las condiciones son óptimas durante el llenado, existe una compensación parcial a través de incrementos en el peso de los granos; pero si la sequía persiste, la caída del rendimiento se agrava por caídas en el peso. Una sequía que afecte sólo el período de llenado de granos suele tener un impacto mucho menor sobre el rendimiento, ya que disminuye el peso de los granos sin afectar su cantidad.

Solano et al., (2005) realizaron un diagnóstico de la duración e intensidad de 14 procesos de sequía agrícola en el período comprendido desde 1951 a 2005 en territorio cubano, demostrando un incremento significativo en el comportamiento del fenómeno desde la segunda mitad del siglo pasado, como se muestra en la tabla 1.1.

Tabla 1.1 Diagnóstico de los procesos de Sequías Agrícolas (1951-2005).

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1.7 Evaluación de la sequía

La comunidad científica internacional ha creado un sistema de alarma que involucra a todos los países afectados de forma directa o indirecta por las sequías; sin embargo, el estado de alerta persiste poco tiempo, desaparece después de desvanecerse las evidencias del desastre, no se controlan las acciones tomadas para contrarrestar el fenómeno y se pierden las experiencias (Shinohara et al., 1995).

Menéndez et al., (2003) confirman que es necesario desarrollar métodos de evaluación y pronósticos aplicables a la vigilancia agrometeorológica, que permitan suministrar continuamente información confiable y oportuna a los agricultores.

Las estrategias para enfrentar el impacto de las sequías en áreas agrícolas están directamente relacionadas con la atención a las producciones de los cultivos (Vargas y Cepero, 2006) y dependen de las condiciones sociales, económicas, culturales y físicas existentes en la localidad (Durán, 2002; Carbone y Piccolo, 2002).

1.7.1 Índices de sequías

Actualmente existen diferentes índices para cuantificar la severidad de las sequías a nivel mundial; el objetivo de los mismos es monitorear y proporcionar información sobre regiones afectadas por este fenómeno. Un ejemplo de esto es el Índice de Severidad de la Sequía de Palmer (ISSP), frecuentemente usado, aunque presenta limitaciones; pues asume que la capa superficial del suelo es capaz de almacenar hasta una pulgada de agua (25 mm) y lo considera como valor constante para todos los casos, en tanto que la segunda capa sub-superficial puede almacenar toda la capacidad potencial del suelo (Crespo, 2005). En los anexos 1.3, 1.4 y 1.5 se puede observar el procedimiento de cálculo del ISSP.

Los índices de sequías se aceptan para la determinación de áreas afectadas por el fenómeno, sin embargo, es necesario tener en cuenta que se logre una adecuada correspondencia entre el índice elegido y el tipo de sequía analizada; pues la mayor parte de los índices propuestos hasta el momento solo determinan sequías meteorológicas (Gallardo y Brown, 2008 y Blanco et al., 2007).

1.7.2 Relación de índices de sequías utilizados a nivel mundial

González (2005) realizó una síntesis de los principales índices utilizados a nivel mundial entre los que se encuentran:

- Índice de Visotskii, desarrollado en el año 1905: se utiliza para determinar la efectividad de la lluvia.
- Índice de Martonne, desarrollado en el año 1926: se utiliza para determinar aridez.
- El índice de Thornthwaite, propuesto en el año 1931: expresa la relación entre la precipitación y la evaporación.
- El índice de Ivanov, desarrollado en el año 1948: relaciona la precipitación y la evapotranspiración anual.
- El Índice de la Humedad del Cultivo, propuesto por Palmer en el año 1968: se utiliza para evaluar las condiciones de humedad a corto plazo en áreas agrícolas.
- Índice de Sly, desarrollado en el año 1970: se utiliza para la clasificación climática de las sequías.
- El Porcentaje de la Precipitación Normal, propuesto en el año 1981: se refiere a la relación que existe entre la precipitación acumulada y la precipitación media anual para una región expresada de manera porcentual.
- El Índice de Suministro de Agua Superficial, propuesto en el año 1982: evalúa las condiciones de humedad del suelo.
- El Índice de Aridez de Palfai, desarrollado en el año 1984: se utiliza para caracterizar la intensidad de la aridez a partir de un número reducido de parámetros meteorológicos e hidrológicos.
- El Índice Climático, propuesto en el año 1985: se utiliza para caracterizar la aridez del paisaje; se estima mediante la razón de la precipitación y la evapotranspiración de referencia.
- Los Deciles, desarrollado en el año 1987: se utiliza para el análisis estadístico de las series de los acumulados de lluvias mediante la distribución de percentiles.
- El Índice de Riesgo de Sequía o Normalizado de Precipitaciones, desarrollado en el año 1993: se basa en la probabilidad de lluvias, en cualquier período de tiempo para cuantificar el déficit de precipitaciones.

En Cuba como en el resto del mundo se trabaja principalmente con los índices de sequías meteorológicas los cuales no explican con exactitud el déficit hídrico en los cultivo agrícolas; no obstante Vázquez y Lapinel, (2007) utilizaron el índice de aridez para delimitar las diferentes zonas climáticas en función de la sequedad.

Gallardo y Brown (2009) propusieron tres nuevos índices para la evaluación de las sequías agrícolas: índice Potencial Hidroedafológico, índice de sequía Agrícola e índice de sequía Agronómica los cuales presentan una serie de parámetros que les dan mayor integralidad y pueden ser utilizados sin dificultad en ecosistemas agrarios.

1.8 Importancia de la agricultura de secano

La agricultura de secano es aquella en la que los cultivos sólo reciben el agua que aportan las lluvias; constituye una práctica común en las regiones donde la precipitación anual es inferior a 500 mm y se basa principalmente en técnicas de cultivo específicas que permiten un uso eficiente y eficaz de la limitada humedad del suelo (Quaranta, 2007).

En el mundo predomina la agricultura de secano, la cual se práctica en 83 % de las tierras cultivadas y produce más de 60 % de los alimentos del mundo. En las regiones tropicales con escasez de agua, este tipo de agricultura se práctica en más de 95 % las tierras cultivadas, pues en estas zonas el riego convencional de cultivos para la producción de alimentos resultaría muy costoso y apenas justificable en términos económicos (FAO, 2008). Esta se caracteriza porque la precipitación que es la principal fuente de humedad es aprovechada para la producción, sin interferir en el funcionamiento del cultivo, ni causar problemas de erosión (López-Castañeda, 2003).

La disponibilidad de agua en la agricultura de secano es el principal factor limitante de la producción. La cantidad de lluvia establece el balance hídrico y la distribución de la precipitación define el rendimiento del cultivo porque la lluvia se presenta en forma irregular, causando deficiencias hídricas en las plantas en las etapas críticas de desarrollo (Inifap, 2014).

En México, el 80 % del área agrícola se cultiva en condiciones de secano; en la década de los años noventa, el maíz se sembró en condiciones de riego, ocupó una superficie de 1.1 millones de hectáreas, produjo 6.3 millones de toneladas y tuvo rendimiento de grano de 5.9 t ha-¹. En condiciones de secano, se sembró una superficie de 6.8 millones de hectáreas, produjo 13.9 millones de toneladas y tuvo un rendimiento de grano de 2 t ha-¹ (López-Castañeda, 2005).

En Guatemala el mayor porcentaje de siembra (>80%) se realiza bajo condiciones de temporal y varían según la ubicación de la localidad referente a la altitud sobre el nivel del mar. El rendimiento promedio nacional de maíz es bajo (1.77 t ha-¹ ) y constituye un indicador de los diferentes factores agrosocieconómicos, culturales y ambientales que influyen en la producción y productividad del maíz (Fuentes, 2002).

En Cuba, el maíz antes del triunfo de la Revolución era cultivado fundamentalmente por campesinos de las provincias orientales, convirtiéndose a partir de los años 70 en un cultivo tradicional a nivel nacional (Acosta 2009). En el país la superficie anual cultivada está entre 77 000 y 100 000 hectáreas, destacándose las provincias de las regiones centrales y orientales (FAO, 2008).

En la provincia de Holguín la mayor parte de las siembras de maíz se realiza en áreas de secano (76,5 %) y en los meses de invierno, época que coincide con el nivel más bajo de precipitaciones en el año; esta es una de las provincias que ha experimentado los mayores embates de la sequía, lo que se ha reflejado negativamente en los rendimientos alcanzados por este cultivo en los últimos cinco años, con valores promedios de 0,40 t.ha-¹ en condiciones de secano (Ferraz et al., 2013).

La Estrategia Internacional para aumentar el rendimiento de maíz consiste en formar una plataforma para la coordinación y alianza entre la Red de Semilleros, formada por empresas de producción y comercialización de semilla de maíz mejorado en zonas de secano y la Red Colaborativa de Investigación, compuesta por proyectos de investigación de instituciones de investigación avanzada en mejoramiento del maíz, para desarrollar variedades mejoradas e híbridos para zonas de secano. En conjunto estas dos redes forman el Consorcio Internacional para el Mejoramiento del Maíz para América Latina llamado IMIC-LA, cuyos mecanismos de cooperación están dirigidos a mejorar la productividad del maíz en zonas de secano (MASAGRO, 2011).

1.9 Mapas de Sequías

Los impactos de la sequía agrícola se pueden determinar a partir de los índices de sequías; teniéndose en cuenta la relación de los resultados productivos obtenidos en áreas de cultivos con mapas temáticos, los cuales permitirán tomar las medidas oportunas para la mitigación y adaptación ante la ocurrencia de este fenómeno (Meher-Homji, 1991; Salati y Nobre, 1991).

Hernández et al., (1993) utilizaron el índice de Severidad de Palmer para la determinación áreas vulnerables a los impactos de sequías en diferentes 24 localidades de México bajo diferentes escenarios de cambio climático. Estos autores aplicaron también el índice Déficit de Precipitación Normalizada para la identificación de las zonas de riesgos de sequías.

Ramírez y Brenes (2001) demostraron la necesidad de conocer la distribución espacial de áreas de riesgo de sequías, lo que obliga a contar con mapas temáticos como herramienta imprescindible en la gestión de emergencias contra este fenómeno debido a que a pesar de presentar este evento trayectorias definidas tienden a extenderse de manera irregular a través del tiempo y el espacio.

La Secretaria para el Desarrollo Rural (2003) determinó que los mapas temáticos son herramientas técnicas para la integración y estandarización de la información cartográfica y estadística existente sobre peligros hidrometeorológicos como: huracanes, tormentas tropicales, inundaciones, sequías, heladas, nevadas y vientos; siendo necesario disponer de instrumentos de información que permitan establecer estrategias de intervenciones en escenarios de sequías e inundaciones (D’Ercole y Demoraes, 2001).

La ONU (2004) propuso la utilización de mapas temáticos para el análisis de las áreas geográficas más vulnerables a los procesos de sequía y desertificación; por su parte Menéndez et al., (2003); Gázquez et al., (2004) y Etxeberría et al., (2005) demostraron que los mapas de sensibilidad constituyen un método eficaz en la evaluación de los impactos negativos de las sequías y pueden ser aplicables a otros fenómenos naturales como: aridez y cambio climático a escala subregional, regional y continental (Hinojosa, 2005; Lobo et al., 2005; Methol y Vila, 2005).

MET- Alarn y Cosude (2005) desarrollaron una metodología para el proceso de estandarización de criterios y leyendas en los mapas temáticos de sequías y demostraron que el índice de Desviación de la Precipitación respecto a la Normal podría ser factible para ser aplicado en este proceso.

Birkel (2005) indicó que la actualización de los mapas temáticos de sequía debe ser como mínimo con datos mensuales; sin embargo, en estudios realizados por Gallardo et al., (2008) se comprobó que en zonas agrícolas se logra mejores resultados cuando la información que se utiliza es decenal; de manera tal que permita realizar un balance hídrico más preciso a partir del contenido de humedad que transita el suelo durante el ciclo vegetativo del cultivo.

Casero y Trueba (2006) confirmaron que los mapas de zonas afectadas por sequías, permiten identificar las áreas de mayor inseguridad alimentaria; los mismos sólo tienen un carácter orientador; por lo que deben ser validados mediante estudios sobre el terreno que contribuyan a su mejoramiento y se aproximen lo más posible a la situación real.

1.10 Criterios y elementos para la confección de mapas de sequías

La vigilancia, la alerta temprana y el pronóstico son elementos que forman parte de un sistema tecnológico para la mitigación de los impactos negativos que ocasionan las sequías. El funcionamiento de un sistema de esa naturaleza se sustenta en dos direcciones básicas: el diagnóstico de la sequía y la estimación de su evolución (Lapinel y Planos, 2006). El sistema de mapas para amenazas de sequías debe regirse según Andrade et al., (2006); así como Estrella y Vargas (2008) por los aspectos siguientes:

- Posibilidad de almacenamiento, organización y análisis espacial de los datos referentes a las sequias.
- Capacidad de identificar áreas con criticidad hídrica.
- Establecimiento de criterios para definir áreas con niveles de riesgos.
- Identificación de los recursos existentes en los productores agropecuarios.
- Evaluación del grado de utilización de información climática como una herramienta para afrontar adversidades.
- Evaluación de la disponibilidad de tecnología por parte de los productores agropecuarios.
- Identificación de estrategias exitosas aplicadas por los productores ante un evento de sequía.
- Capacidad de minimizar los impactos negativos sobre las actividades económicas.

La Comisión Europea y Comunidad Andina (2009) expusieron que la representación espacial del riesgo asociado con amenazas por fenómenos naturales es una herramienta que permite orientar y priorizar el diseño de programas y proyectos de reducción de riesgos; así como identificar aquellos elementos que por su localización pueden sufrir daños o pérdidas como consecuencia de la acción de la amenaza.

SIA (2010) propone un sistema global de índices de sequía para la construcción de mapas, los cuales proporcionan una visión generalizada del estado de explotación de las cuencas hidrográficas y determinan los puntos donde existen problemas relacionados con la sequía.

Barbosa et al., (2002) demostraron que los mapas garantizan a los usuarios información actualizada del estado hidrológico dentro de un sistema climático; lo que permite a los agricultores adoptar las medidas acertadas en situaciones de alerta por sequías.

1.11 Curvas Intensidad, Frecuencia y Duración

Las curvas de Intensidad Frecuencia y Duración (IFD) son representaciones gráficas de la relación existente entre la intensidad, la duración y la frecuencia o período de retorno de la precipitación (Mintegui y López, 1990; Benítez, 2002). En la construcción de las curvas IFD se emplean comúnmente el método matemático a partir de la metodología de Aparicio (1997) que relaciona en una misma ecuación las tres variables de intensidad, duración y frecuencia en una familia de curvas y el método gráfico de Témez (1978); estas curvas permiten estimar los valores de las variables IFD en lugares que no posean información pluviométrica (Pizarro et al., 2001).

La función de Gumbel es el análisis estadístico más empleado de forma satisfactoria en el estudio de valores máximos y mínimos de los eventos naturales, a pesar de la distribución espacial aparentemente errática de los eventos pluviométricos extremos (Beguería y Lorente, 1999; Pizarro, 2004).

En la literatura aparecen procedimientos muy avanzados para el pronóstico de sequías como es el caso del modelo predictivo de sequías desarrollado por González (2005) a partir de modelos climáticos globales (GCM) los cuales permiten elaborar un sistema de alerta temprana para anticipar sequías; sin embargo, no se conocen trabajos que aborden la construcción de curvas de IFD de sequías como herramienta de análisis de la incidencia futura de este fenómeno en una región determinada.

1.12 Conclusiones parciales del capítulo

- La sequía se interpreta como un período prologando de escasez de lluvia, donde la disponibilidad de los recursos hídricos es insuficiente para satisfacer las demandas de los diferentes usuarios y provoca impactos negativos desde los puntos de vista socioeconómicos y ambientales.
- La carencia de una evaluación integral de la sequía como se aprecia en la literatura consultada, exige la necesidad de realizar análisis que consideren todos los aspectos relacionados con la ocurrencia del fenómeno, desde una perspectiva eminentemente local.
- El análisis integral de la sequía agrícola requiere del desarrollo del balance hídrico y la determinación de la evapotranspiración de referencia. Los estudios realizados en Cuba para el análisis de este tipo de sequía no han tenido en cuenta el uso del balance hídrico en el suelo.
- En Cuba se utilizan diversos índices para la evaluación de la sequía meteorológica; sin embargo, son escasos los trabajos publicados en relación con la sequía agrícola, la cual depende de múltiples variables; por lo que resulta necesario buscar nuevos índices que se puedan utilizar en Cuba que logren una integralidad en el análisis en condiciones de un sistema agropruductivo.
- No se conocen resultados relativo a la construcción de curvas de intensidad, frecuencia y duración de sequías como herramienta para el pronóstico de este evento en la agricultura.
- La gestión de sequías forma parte del proceso de gestión del agua; sin embargo, en la investigación bibliográfica realizada no se encontraron evidencias de la existencia de un Sistema de Gestión de Sequía que se oriente hacia la mitigación y adaptación de los impactos negativos en empresas agrícolas.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

El presente capítulo expone los materiales, métodos, procedimientos y criterios empleados en la obtención de los resultados investigativos. Fundamenta la determinación de modelos apropiados para el cálculo de la evapotranspiración de referencia, el procedimiento para la propuesta de tres nuevos índices de sequías agrícolas, el proceso para la elaboración de mapas temáticos, la construcción de las curvas de intensidad frecuencia y duración de sequías, la propuesta del Sistema de Gestión de Sequía y la estimación de los impactos económicos provocados por la sequía agrícola en el cultivo del maíz mediante el análisis de la matriz de riesgo.

2.1 Localización del área de estudio

La investigación se desarrolló en la Cooperativa de Crédito y Servicio (CCS) Capitán San Luis, situada en el Municipio Venezuela al Sur de la provincia Ciego longitud Oeste. El mismo pertenece a la Cuenca Sur y los sectores hidrogeológicos CA-II-1 y CA-II-2.

2.1.1 Condiciones del suelo

En el área objeto de estudio predomina el suelo Ferralítico Rojo Típico, descrito a partir de los perfiles 182 y 183 de la hoja cartográfica Venezuela número 4481-III- C de coordenadas N 215.45 y E 720.08 que abarcan un área de 1033.5 ha. Según Hernández et al., (1999) en la nueva versión de clasificación de los suelos de Cuba este tipo se correlaciona con un Oxisol de la Soil Taxonomy (Soil Survey Staff, 2003). Las propiedades hidrofísicas fundamentales del suelo en estas localidades se presentan en la tabla 2.1 para una profundidad promedio de 0-60 cm según Ortega et al., (2006).

Tabla 2.1 Propiedades hidrofísicas del suelo.

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En la tabla 2.2 se observa que los valores de infiltración en este tipo de suelo fueron altos (Ortega et al., 2006) y se corresponde plenamente con las características físicas de este suelo.

Tabla 2.2 Velocidad de Infiltración del suelo.

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2.1.2 Relieve

Una parte del área se encuentra enmarcada en la llanura Júcaro-Morón, con relieve predominantemente llano donde la pendiente promedio es de 0.1 %; aunque presenta algunas áreas de submontañas. La altitud promedio es de 25 msnm.

2.2 Variables meteorológicas

En la investigación se utilizó una serie de 36 años desde 1976 a 2012 para el cálculo de la evapotranspiración de referencia (ET o) donde se emplearon las siguientes variables climáticas:

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