Produtividade económica da água de rega num contexto de escassez. O caso do olival super intensivo

A água é um recurso natural escasso sujeito a níveis crescentes de exploração em todo o mundo. Cerca de 1400 milhões de pessoas vivem atualmente em bacias hidrográficas com elevado stress hídrico ambiental, sendo o nível de stress particularmente relevante nos países do arco mediterrânico (Smakhtin et al., 2004). Este fenómeno de exploração excessiva é também comum no caso das águas subterrâneas, uma vez que milhões de poços correm o risco de secar se os lençóis freáticos baixarem (Jasechko e Perrone, 2021).

Por outro lado, as secas estão a tornar-se mais recorrentes e os seus impactos mais severos (Poljansek et al., 2017), o que, juntamente com outros efeitos esperados das alterações climáticas (CC), como o aumento das temperaturas e o aumento da pressão sobre os recursos hídricos (IPPC, 2016), aumenta a necessidade de gerir a água da forma mais eficiente possível para a sobrevivência e o bem-estar humanos.

Em zonas de maior risco e com menor capacidade de adaptação, as consequências das alterações climáticas podem tornar-se críticas e a segurança da água pode ter impacto na segurança alimentar da população (Flörke et al, 2018, ) e na rentabilidade das atividades económicas mais sensíveis à disponibilidade de recursos hídricos, como a agricultura (Pellicer-Martínez e Martínez-Paz 2018).

A agricultura sustentável intensiva é apresentada como uma alternativa técnica e economicamente viável para produzir alimentos saudáveis em quantidade suficiente para alimentar a população em crescimento, com uma gestão das culturas compatível com o ambiente, uma melhoria da biodiversidade e da paisagem e condições de vida mais favoráveis para os habitantes das zonas rurais (Garnett et al., 2013).

Num contexto de escassez de recursos hídricos, a gestão da água de rega deve ser adaptada à situação hídrica e económica das explorações, de modo a contribuir para maximizar a sua rentabilidade. Para tal, o agricultor pode atuar sobre três parâmetros: método de rega, estratégia de rega e programação da rega. O método de irrigação refere-se à forma como a água é aplicada: irrigação por sucção, irrigação por aspersão, irrigação gota a gota... A estratégia estabelece a forma como a irrigação deve ser aplicada, seja aplicando tanta água quanto a cultura necessita ou com irrigação deficitária. Finalmente, a programação da rega refere-se à utilização de um método adequado para estabelecer, com a maior precisão possível, quando deve ser efetuada a irrigação ao longo da estação de rega e com que quantidade de água.

Para este fim, a comunidade científica desenvolveu estratégias de irrigação deficitária que permitem uma redução significativa das entradas de irrigação com pouco ou nenhum impacto no rendimento das culturas. Estas incluem a irrigação deficitária sustentada, em que uma fração específica das necessidades da cultura é fornecida ao longo de toda a estação de irrigação (Goldhamer et al., 2006); ou a irrigação deficitária controlada, em que a fração fornecida varia em função da sensibilidade da cultura ao stress hídrico em diferentes fases fenológicas (Chalmers et al., 1981). Estas estratégias, juntamente com o conhecimento da cultura e a programação adequada da irrigação, permitirão aos agricultores maximizar os benefícios das suas explorações.

Neste contexto, o objetivo deste trabalho é estabelecer uma utilização da água de rega que maximize o lucro da exploração do agricultor em função das disponibilidades hídricas da exploração, do preço da água e da economia da cultura. Para o efeito, serão estabelecidas equações matemáticas para estimar as entradas de água de irrigação que maximizam o lucro com base na disponibilidade de água e nos custos de produção das culturas. O caso dos olivais super intensivos será utilizado como estudo de caso, utilizando a informação recolhida durante seis anos numa plantação comercial e a informação recolhida no trabalho de Fernández et al. (2020).

Este trabalho pretende responder à questão que um agricultor de regadio pode colocar a si próprio quando define o seu objetivo: O que pretendo maximizar? A produção, o lucro da minha exploração ou a produtividade económica da água de rega?

No quadro analítico utilizado para responder ao objetivo, a utilização da água é otimizada com base na maximização dos lucros da função de produção da cultura em função da água e da função de lucro associada. A função de produção é determinada através da comparação de pares de dados experimentais sobre o rendimento das culturas versus a água de irrigação fornecida, e a função de lucro através da incorporação de fatores económicos relacionados com a água (Geerts e Raes, 2009; Trout e Manning, 2019).

O limite superior da função de produção representa o fornecimento de água de rega que maximiza o rendimento (wm), ou seja, o limite para o excesso de rega. Quando a terra é o fator limitante, a função de lucro identifica o fornecimento de irrigação que maximiza o lucro, ou seja, quando o lucro marginal é igual ao custo marginal (wl). Assim, é maximizada a diferença entre a função de receitas, dada pelo rendimento ao preço de mercado, e a função de custo, que inclui os custos fixos, variáveis e de oportunidade. Se o fator limitante for a água, devido a restrições na exploração, o agricultor pode optar por utilizar menos água por hectare para irrigar uma área maior, maximizando o retorno económico da exploração de modo a que o lucro marginal por hectare, multiplicado pelo número de hectares irrigados, seja igual ao lucro total. Assim, a quantidade de água fornecida com irrigação sob restrições hídricas (ww) maximizaria os ganhos para essas condições.

O conjunto de equações para derivar a quantidade específica de água de rega necessária para uma otimização orientada foi desenvolvido por English (1990). De acordo com este autor, o ganho por hectare (zw) é definido como:

zw = Pcyw - Pww - Cw [Eq. 1]

em que Pc é o preço de venda da cultura, yw é a função de rendimento, Pw é o preço da água, w é a quantidade de água de irrigação utilizada e C representa todos os custos, exceto a água.

Por outro lado, o lucro da exploração (Zw) dependerá da área irrigada (A):

Zw = Azw [Eq. 2]

O valor de A é definido pela água total disponível para a exploração (Wt) e a água de rega utilizada (w), de modo que A=Wtw.

Assim, a quantidade de água que maximiza o lucro é determinada pela derivada da função de lucro em relação a w:

∂Zw/∂w = A ∂zw/∂w + zw ∂A/∂w [Eq. 3]

Quando a água é limitada, a utilização ideal da água (ww) é obtida igualando a derivada de Zw a zero.

Se o fator limitante for a terra, pode assumir-se que A é constante e o nível ideal de utilização da água (wl) seria demonstrado pela equação:

∂zw)/∂w = 0 [Eq. 4]

Embora a função de produção possa ter várias formas, na agricultura é comum encontrar funções de rendimento quadráticas e funções de custo lineares (Mesa-Jurado et al., 2010; Moriana et al., 2003; Expósito e Berbel, 2016) definidas como:

Yw = a1+b1 w+c1 w2 [Eq. 5]

Cw = a2+b2 w [Eq. 6]

Com base nestas equações, a quantidade de água de irrigação que maximiza o rendimento (wm) a partir da função de produção é definida por:

wm = -b1/2c1) [Eq. 7]

A quantidade de água de irrigação que maximiza o lucro, dependendo se o fator limitante é a terra (wl) ou a água (ww), é definida por:

wl = b2-Pcb1/2Pcc1 [Eq. 8]

ww = (Pc a1-a2/Pc c1)1⁄2 [Eq. 9]

Para a aplicação desta metodologia, foram utilizados dados experimentais de um olival super intensivo com um compasso de plantação de 4 m x 1,5 m, situado em Utrera, Sevilha. Foram estabelecidos quatro tratamentos de irrigação, três estratégias de irrigação deficitária controlada (RDI = regulated deficit irrigation) com as quais foram supridas 30%, 45% e 60% das necessidades da cultura e um tratamento irrigado a 100% das necessidades hídricas (FI = full irrigation). Considerou-se um preço de venda do azeite de 2,91 €/L e um preço da água de 0,08 €/m3 como valores médios para o período de análise. Todos os custos de produção foram avaliados a preços de mercado. Para obter mais detalhes sobre a experiência, consulte Fernández et al. (2020).

Os custos fixos, variáveis e de oportunidade estimados para cada tratamento de irrigação são apresentados na Tabela 1. Os custos variáveis incluem os fertilizantes, os tratamentos fitossanitários, a energia e o custo da água de rega, com diferenças entre os tratamentos 30RDI e 45RDI e o tratamento FI. Estas diferenças devem-se principalmente aos custos energéticos associados à utilização da água, sendo também visíveis em termos de custos de oportunidade. Ao nível dos custos fixos, não há diferenças significativas entre os tratamentos de irrigação.

Em termos de receitas, o tratamento FI é claramente superior ao RDI, não havendo grandes diferenças entre os três tratamentos de irrigação deficitária. No entanto, descontando os custos às receitas, os indicadores de benefícios sugerem que apenas o tratamento 45RDI é diferente do tratamento FI, não havendo diferenças entre os outros tratamentos.

Observando os indicadores de rentabilidade da água, a produtividade da água de rega, entendida como a relação entre o lucro e a água de rega utilizada, aumenta nos tratamentos de rega com menor consumo hídrico, não sendo observáveis diferenças entre os tratamentos RDI e o tratamento IF.

Tabela 1. Custos, receitas e indicadores económicos por tratamento de rega em olival super intensivo. São apresentados dados referentes a um tratamento em que se forneceu água suficiente para repor as necessidades da cultura (FI = full irrigation) e três tratamentos de irrigação deficitária controlada (RDI = regulated deficit irrigation) com entradas totais equivalentes a 30%, 45% e 60% de FI.

Estas estimativas, que permitem frequentemente ao agricultor tomar as decisões corretas, não têm, no entanto, em conta a disponibilidade de recursos hídricos na zona. Por conseguinte, complementar esta informação com estimativas da produtividade e da função de rendimento permitirá ao agricultor tomar melhores decisões sobre a escolha da estratégia de irrigação, bem como sobre a programação.

A Figura 1 mostra a função de produção estimada a partir dos dados experimentais, bem como a quantidade de água estimada para maximizar o rendimento (wm) ou o lucro quando o fator limitante é a terra (wl) ou a água (ww). A figura mostra duas funções de produção, uma estimada para os pares de valores médios de água de rega e de rendimento e a outra para os que têm o limite superior de 90%, recolhendo as observações que melhor estabelecem a função de produção. Estas duas funções de produção diferem na medida em que a função estimada para os valores médios caracteriza uma programação média da rega, enquanto a função do limite superior corresponde a uma programação eficiente da rega e em explorações onde outros fatores que influenciam a produção não são limitantes.

Figura 1. Função de produção de olival super intensivo na província de Sevilha. w: água de rega aplicada que maximiza o rendimento (wm), lucro quando o fator limitante é a terra (wl) ou a água (ww). Fonte: Adaptado de Fernández et al. (2020).

De acordo com a função de produção de ajuste padrão, o nível ideal de água de irrigação que satisfaz a procura da cultura e, portanto, maximiza o rendimento, wm= 4,985 m3/ha, estaria associado a um tratamento irrigado a 100% das necessidades da cultura. No entanto, uma estratégia de menor utilização de água proporcionaria um maior ganho, utilizando wl= 4,693 m3/ha, se a terra for o fator limitante, ou ww= 3,783 m3/ha se a água for o fator limitante.

Para o período analisado, as entradas de água de irrigação foram de 4720 m3/ha para FI e 2410 m3/ha para 45RDI (Fernández et al., 2018). Por conseguinte, a irrigação fornecida às árvores FI estava próxima das quantidades de irrigação necessárias para um lucro ideal quando a terra é o fator limitante, mas estava muito acima quando a água é o fator limitante. O valor de ww derivado é aproximadamente 80% da quantidade de água aplicada às árvores FI, ou seja, significativamente maior do que a recebida pelas árvores 45RDI.

Para a função de produção estimada para o limite superior de 90% (Figura 2), que representa a melhor gestão possível da irrigação, o fornecimento de irrigação para atingir o rendimento máximo é wm= 3,981 m3/ha, enquanto o lucro máximo seria atingido com wl= 3,845 m3/ha se a terra for o fator limitante, e com ww= 2,648 m3/ha se a água for o fator limitante. Esta quantidade representa 56% da irrigação fornecida às árvores FI, ou seja, entre os tratamentos de irrigação deficitária de 45RDI e 60RDI. Estes resultados sugerem que a utilização de estratégias de RDI proporcionaria o melhor benefício agrícola em condições de escassez de água.

Figura 2. Estimativa das funções de produção, lucro, lucro marginal e lucro médio para as observações com limite superior de 90% destacadas na Fig. 1. Fonte: Adaptado de Fernández et al. (2020).

Considerando os resultados da função de produção com limite superior de 90% como um todo, pode concluir-se que, sob restrições de disponibilidade de água, a estratégia 60RDI será a mais aconselhável se a programação da rega for adequada e se todos os outros fatores que afetam a produção estiverem próximos do ideal. Se o agricultor não possuir as ferramentas ou os conhecimentos necessários para programar corretamente a estratégia de RDI, então a aplicação de uma estratégia de FI seria menos arriscada e, provavelmente, a melhor opção.

Esta análise deve, no entanto, ser complementada por fatores locais, como a disponibilidade e o preço da água de irrigação. A título de exemplo, se tivermos uma exploração agrícola de 10 hectares sem restrições hídricas, e considerando que podemos efetuar a melhor programação de rega possível, o lucro máximo da exploração (22 975 €) seria atingido com a quantidade de água de rega wl. No entanto, se tivermos uma dotação de 1500 m3/ha, ou 15 000 m3 para toda a exploração, podemos regar de forma a aplicar wl a 3,9 ha e obter um lucro de 8960 € para toda a exploração, ou utilizar a quantidade de água de rega quando a água é o fator limitante (ww) para poder regar uma maior superfície (5,7 ha) com uma menor entrada de água (2648 m3/ha), obtendo assim um maior lucro para a exploração (10 640 €).

Note-se que a estimativa da água de rega para os fatores limitantes de terra e água foi obtida tendo em conta os preços da água (0,08 €/m3) e preços de venda do azeite (2,91 €/kg). No entanto, estes preços da água e do azeite influenciam as estimativas de wl e ww se o preço da água for inferior ao ponto de limiar de rentabilidade, que para uma função de produção média é de 0,33 €/m3. De acordo com a função de produção estimada para 90% do limite superior, o ponto de equilíbrio do preço da água ascende a 0,78 €/m3. Por conseguinte, os preços da água acima do limiar de rentabilidade gerariam perdas para qualquer utilização da água.

A tomada de decisões do agricultor em relação à irrigação na exploração melhorará com a gestão dos indicadores biofísicos e económicos. No entanto, a utilização de indicadores de lucro ou de produtividade da água de rega, por si só, não é suficiente para identificar a melhor opção de rega, devendo ser combinada com a situação específica de cada exploração, em termos de disponibilidade de água e de preço, com informações derivadas das funções de produção e de lucro do produto em causa. Isto implica ter em conta o valor de mercado dos fatores de produção e dos produtos, bem como as restrições ambientais locais com impacto na gestão da irrigação. Este procedimento permite a análise de cenários sobre a melhor opção de irrigação, dependendo se é a terra ou se é a água o fator limitante. Quando aplicado a um olival super intensivo, quando a água é o fator limitante e o agricultor possui os conhecimentos e as ferramentas para programar a rega de forma eficiente, a opção mais rentável é uma estratégia de rega deficitária controlada que fornece cerca de 60% das necessidades hídricas da cultura.

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