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IV Taller Internacional “La Modelización en el sector agropecuario”
Uso de modelos de optimizaciUso de modelos de optimizacióón con n con indicadores ambientales y econindicadores ambientales y econóómicosmicos
PE AEES 1732 “Evaluación del impacto económico de los Servicios Ambientales en los Sistemas de Producción y las externalidades asociadas: los casos de las ecorregiones
pampeana y chaqueña”
Engler, P. y Vicente, G. INTA EEA Paraná
Problema
•Avance de la agricultura, en especial del cultivo de soja.
•Generación de impactos negativos en el medio ambiente por parte de la actividad agrícola (balances negativos de nutrientes y de materia orgánica, erosión, contaminación, emisión de GEI, reducción de la biodiversidad, etc).
•Disponibilidad de técnicas de conservación. Algunas de gran difusión y adopción por parte de los productores, como es la siembra directa y otras que aún no cuentan con un grado importante de adopción, como las terrazas, rotaciones y fertilización.
ObjetivosObjetivosObjetivo General:Objetivo General:
Analizar el impacto económico y ambiental del funcionamiento de un sistema de producción agrícola en Entre Ríos.
Objetivos EspecObjetivos Especííficos:ficos:
� Modelizar la organización de la empresa a través de los insumos utilizados, los productos obtenidos y los resultados económicos y ambientales logrados.
� Analizar soluciones óptimas que compatibilicen resultados económicos y ambientales a través de la inclusión de alternativas tecnológicas conservacionistas adoptables por los productores.
ÁÁrea de estudio ZAH rea de estudio ZAH ““ParanParaná”á”
Superficie: Superficie: 884.412 ha 884.412 ha al 11,3% de la superficie provincialal 11,3% de la superficie provincial ..
Fuente: RIAN INTAFuente: RIAN INTA
Paraná
ZONA VIII
CaracterizaciCaracterizacióón de la zona de estudion de la zona de estudio� Paisaje ondulado y muy dinámico, con importantes procesos de
degradación de suelos, especialmente por erosión hídrica. � Pendientes: de moderadamente pronunciadas (2-4% de inclinación y
localmente hasta 8-10 %) a levemente pronunciadas (0,5-1 %). � Ambientes agroecológicos similares a la región pampeana con suelos
predominantes del orden Molisol y en menor medida del orden Vertisol.� Las actividades agropecuarias de relevancia: agricultura y ganadería de
carne y leche. � Agricultura:
- La superficie implantada: 562.848 hectáreas (63% del área total). - el 64% corresponde a oleaginosas y 36% a los cereales- participación de cultivos más importantes:
Soja: 63% Trigo: 20%Maíz: 10%
(Proyecto SIBER, BCER. 2010).
�� ProgramaciProgramacióón lineal n lineal multicriteriomulticriterio�� Modelos complementarios para calcular los indicadores Modelos complementarios para calcular los indicadores
ambientalesambientales
PasosPasos–– SelecciSeleccióón de variables a optimizar (indicadores n de variables a optimizar (indicadores econeconóómicos y ambientales).micos y ambientales).
–– ConstrucciConstruccióón del modelo (sistema representativo)n del modelo (sistema representativo)–– EstimaciEstimacióón de matriz de pago n de matriz de pago
MMéétodo a utilizartodo a utilizar
Modelo: ProgramaciModelo: Programacióón n multicriteriomulticriterio
USLEUSLEErosiErosióón (ERO)n (ERO)
Diferencia entre aportes Diferencia entre aportes y salidasy salidasBalance de fBalance de fóósforo (BP)sforo (BP)
Modelo de Modelo de ÁÁlvarez, 2006lvarez, 2006Balance de Carbono (BC)Balance de Carbono (BC)
TargetTarget MOTADMOTADRiesgo (RE)Riesgo (RE)
Margen bruto totalMargen bruto totalResultado econResultado econóómico (MBT)mico (MBT)
EstimadorEstimadorVariable a optimizarVariable a optimizar
DescripciDescripcióón del Sistema de Produccin del Sistema de Produccióónn
�� Sistema agrSistema agríícolacola�� Superficie total: 350 ha. Superficie total: 350 ha. �� Suelos Suelos MolisolesMolisoles y y VertisolesVertisoles�� Pendientes: en Pendientes: en MolisolesMolisoles de 3% y 200 metros de largo de 3% y 200 metros de largo
en en VertisolesVertisoles: 2% y 300 metros de largo.: 2% y 300 metros de largo.�� RRéégimen de tenencia: propietario gimen de tenencia: propietario –– arrendatario (40% arrendado).arrendatario (40% arrendado).�� Mano de obra: 2 EH familiar 1 EH asalariadoMano de obra: 2 EH familiar 1 EH asalariado�� Actividades agrActividades agríícolas: soja1 trigo/soja macolas: soja1 trigo/soja maíízz�� Siembra directa.Siembra directa.�� Rendimientos diferenciales segRendimientos diferenciales segúún se trate de n se trate de MolisolMolisol o o VertisolVertisol. 4% . 4%
menos para trigo en menos para trigo en VertisolVertisol respecto a un respecto a un MolisolMolisol, 10% menos para , 10% menos para soja y 17% menos para masoja y 17% menos para maííz.z.
�� No existe una rotaciNo existe una rotacióón diferente segn diferente segúún se trate de n se trate de MolisolesMolisoles o o VertisolesVertisoles..
¿¿CCóómo llegamos a este sistema?mo llegamos a este sistema?
�� Tratamiento del CNA 02.Tratamiento del CNA 02.�� Encuestas del aEncuestas del añño 2006.o 2006.�� Informantes calificados: mInformantes calificados: méétodo todo DelphiDelphi..
La matriz de ProgramaciLa matriz de Programacióón Linealn LinealActividades mActividades máás importantes: tecnologs importantes: tecnologíía tradicional y a tradicional y
conservacionistaconservacionista
�� Cultivos: trigo, soja2, soja1 y maCultivos: trigo, soja2, soja1 y maííz z �� TecnologTecnologíía actual: nivel medio de fertilizacia actual: nivel medio de fertilizacióón fosforada y sin n fosforada y sin
curvas de nivel curvas de nivel �� TecnologTecnologíía a ““conservacionistaconservacionista””: mayor nivel de fertilizaci: mayor nivel de fertilizacióón n
fosforada y curvas de nivelfosforada y curvas de nivel�� Las actividades corresponden a suelos Las actividades corresponden a suelos MolisolesMolisoles y y VertisolesVertisoles
Total: 40 actividadesTotal: 40 actividades
Indicadores ambientalesIndicadores ambientales�� La erosiLa erosióón n EcuaciEcuacióón Universal de Pn Universal de Péérdida de Suelo (USLE)rdida de Suelo (USLE)
PPéérdida de suelo = K*LS*C*R*Prdida de suelo = K*LS*C*R*P
K: K: erosionabilidaderosionabilidad del suelodel suelo C: efecto cobertura del cultivoC: efecto cobertura del cultivoLS: factor de grado y longitud de la pendienteLS: factor de grado y longitud de la pendiente R: energR: energíía erosiva de las lluviasa erosiva de las lluviasP: efecto de prP: efecto de prááctica de manejo del cultivo (SD=1)ctica de manejo del cultivo (SD=1)
K=f (tipo de suelo)K=f (tipo de suelo)LS=f (curvas; tipo de suelo)LS=f (curvas; tipo de suelo)C= f (cultivo, tipo de suelo, curva, fertilizaciC= f (cultivo, tipo de suelo, curva, fertilizacióón)n)R y P son constantesR y P son constantes
�� El Balance de Carbono: Modelo de El Balance de Carbono: Modelo de ÁÁlvarez 2006lvarez 2006
BC=R*CAHBC=R*CAH--CO*CMCO*CM--ppéérdidas por erosirdidas por erosióónn
R: rendimientoR: rendimientoCAH: coeficiente de aporte de humus de los residuosCAH: coeficiente de aporte de humus de los residuosCO: carbono orgCO: carbono orgáánico del suelonico del sueloCM: coeficiente de mineralizaciCM: coeficiente de mineralizacióón de la materia orgn de la materia orgáánicanica
R=f (cultivo, tipo de suelo, curva, fertilizaciR=f (cultivo, tipo de suelo, curva, fertilizacióón)n)CAH = f (cultivo)CAH = f (cultivo)CO=f (tipo de suelo)CO=f (tipo de suelo)CM = constanteCM = constante
Indicadores ambientalesIndicadores ambientales
Balance de fBalance de fóósforosforo
Balance = ReposiciBalance = Reposicióón n –– (Extracci(Extraccióón + Pn + Péérdida por erosirdida por erosióón)n)
ReposiciReposicióón = f (composicin = f (composicióón del fertilizante, dosis de n del fertilizante, dosis de fertilizacifertilizacióón)n)
ExtracciExtraccióón = f (cultivo, curva, fertilizacin = f (cultivo, curva, fertilizacióón, tipo de n, tipo de suelo) suelo)
PreciosProductosInsumos
Mano de obraServicios
Precios
Actividad.Agrícolas
Tiempo ocup.Tecnología
Costos Direc.Ingresos
Margen Bruto
IndicadoresAmbientales
erosiónbalance de C
y balance de P.
RiesgoCálculo
MB desde2000 a 2009
Matrizde PL
ResultadosEconómicos Ambientales
AgricInd.amb.
Riesgo
Matriz
Resul.
Hoja 1 Hoja 2 Hoja 3 Hoja 4 Hoja 5 Hoja 6
El modelo en planilla de cEl modelo en planilla de cáálculolculo
ResultadosResultados
100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%TOTALTOTAL
32%32%32%32%26%26%64%64%20%20%MaMaíízz
MMááx.x.MBMB
TrigoTrigo
SojaSoja (de 1(de 1ºº y 2y 2ºº))
Uso del suelo (ha)Uso del suelo (ha)
34%34%34%34%37%37%18%18%25%25%
34%34%34%34%37%37%18%18%55%55%
MMíín.n.RERE
MMíín.n.EROERO
MMááx.x.BPBP
MMááx.x.BCBC
Variable a optimizarVariable a optimizar
En todos los casos la tecnología corresponde a curvas de nivel y altas dosis de fertilización (tecnología conservacionista) a excepción
del Balance de Fósforo)
ResultadosResultados
-0,81-0,811,49-2,65-1,17BP (kg)
100100242126121RE ($)
0,470,473,550,670,91ERO (tn)
-1,27-1,27-3,63-0,75-2,39BC (tn)
1.6701.6701.3581.5401.920MB ($)
HaHaHaHaHa
MMíín.n.RERE
MMíín.n.EROERO
MMááx.x.BPBP
MMááx.x.BCBC
MMááx.x.MBMB
Variable a optimizar
ConclusionesConclusiones�� La programaciLa programacióón lineal resulta adecuada para realizar modelos n lineal resulta adecuada para realizar modelos
que acoplen las cuestiones ambientales con las econque acoplen las cuestiones ambientales con las econóómicas; y micas; y evaluar el impacto de cambios en el grado de intensidad de uso evaluar el impacto de cambios en el grado de intensidad de uso de los recursos en los sistemas de produccide los recursos en los sistemas de produccióón y aproximar el n y aproximar el valor de los bienes y servicios ambientales asociados con las valor de los bienes y servicios ambientales asociados con las medidas de evitar su degradacimedidas de evitar su degradacióón.n.
�� Conflicto: dimensiConflicto: dimensióón ambiental n ambiental -- econeconóómica existe.mica existe.
�� A pesar de ello se pueden compatibilizar los resultados A pesar de ello se pueden compatibilizar los resultados econeconóómicos de las empresas a la vez que se logran mejorar los micos de las empresas a la vez que se logran mejorar los resultados ambientales (balances de nutrientes, materia resultados ambientales (balances de nutrientes, materia orgorgáánica y los niveles de erosinica y los niveles de erosióón).n).
Restricciones mRestricciones máás importantess importantes
�� TierraTierra�� RotaciRotacióón trigo/soja2n trigo/soja2�� Mano de obraMano de obra�� Capital operativoCapital operativo�� MMááximo crximo crééditodito�� Margen brutoMargen bruto�� Restricciones ambientalesRestricciones ambientales
balance de carbonobalance de carbonobalance de fbalance de fóósforosforocantidad de tierra erosionadacantidad de tierra erosionada
Total: 48 restriccionesTotal: 48 restricciones
La matriz de ProgramaciLa matriz de Programacióón Lineal n Lineal ((cont.cont.))
DescripciDescripcióón situaciones de las actividades n situaciones de las actividades agragríícolas: sobre indicadores Econcolas: sobre indicadores Econóómicos e micos e
Indicadores AmbientalesIndicadores Ambientales
IE: mayor costo y mayor ingresoIE: mayor costo y mayor ingreso
IA: Balance de fIA: Balance de fóósforo sforo
IA: balance de CarbonoIA: balance de Carbono
FertilizaciFertilizacióón fosforadan fosforada
IE: Costo de curvas de nivel y mayor ingresoIE: Costo de curvas de nivel y mayor ingreso
IA: erosiIA: erosióónn
IA: balance de C y de PIA: balance de C y de P
Curvas de nivelCurvas de nivel
Impacto sobre indicadorImpacto sobre indicadorTecnologTecnologíía a conservacionistaconservacionista
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