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A Transition Toward Sustainability: Transicion hacia la Sustentabilidad. Integrated Approaches to Development and Environment in the Yaqui Valley, Sonora, Mexico Enfoques Integrados para el Desarrollo y el Medio ambiente en el Valle del Yaqui, Sonora, Mexico .
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A Transition Toward Sustainability:Transicion hacia la Sustentabilidad Integrated Approaches to Development and Environment in the Yaqui Valley, Sonora, Mexico Enfoques Integrados para el Desarrollo y el Medio ambiente en el Valle del Yaqui, Sonora, Mexico Yaqui Valley Sustainability Project Meeting Reunion del Projecto de Sustentabilidad del Valle del Yaqui October 26, 2004
100% 100% 100% 84% 64% 1956 1997 2002 1966 1981 Percentage represents the proportion of the area that is fertilized
Sustainability ScienceCiencia para la Sustentabilidad • Determinants of change • (Determinantes del cambio) • Climate (Clima) • Market prices (Precios de mercado) • Trade policies (Politicas de comercio) • Domestic policies (Politicas domesticas) • Structural change in the economy (Cambios estructurales en la economia) Resilience of agricultural system; Vulnerability of people and Ecosystems Capacidad de recuperacion de los sistemas agricolas; Vulnerabilidad de las personas y los ecosistemas Human- Biophysical Interactions (Interacciones Humano-Biofisicas)
Agricultural policy and production in the 1990’s - present:Is the Yaqui Valley resilient?Politica agricola y produccion de los 1990’s al presente: Tiene el Valle del Yaqui capacidad de recuperacion Farmer responses to economic liberalization policies and exogenous shocks Respuesta de los agricultores a las politicas de liberalizacion y a golpes externos
Mexican agriculture Yaqui Valley agriculture Policy reforms and exogenous shocks: 1991 to 1996 • Policy Reforms: Shift towards privatized markets • Trade liberalization: NAFTA (1994) • Removal of factor and output price supports • Decentralization of water market • Land reform = amendment of Article 27 • Exogenous Shocks: • Sharp rise in commodity prices (1996) • Pests = white flies (soybeans), Karnal bunt (wheat)
Agricultura Mexicana Agricultura del Valle del Yaqui Reformas Politicas y golpes externos: 1991 a 1996 • Reformas Politicas: Cambio hacia mercados privatizados. • Liberalization del Comercio: TLC (1994) • Remocion de los apoyos a precios de productos y factors? • Decentralizacion del mercado del agua. • Reforma agraria= cambios al Articulo 27 • Golpes Externos: • Sharp rise in commodity prices (1996) • Sanidad = mosca blanca (soya), carbon parcial (trigo)
Mexican agriculture Yaqui Valley agriculture Policy reforms and exogenous shocks: 1996 to 2001 • Policy Reforms: • Further tariff reductions • Reinstituted price supports (2000) • Exogenous Shocks: • World prices plummet with minimal recovery • Drought conditions • Wheat pests = Karnal bunt, aphids
Agricultura Mexicana Agricultura del Valle del Yaqui Reformas Politicas y golpes externos: 1991 a 1996 • Reformas Politicas: • Mayor reduccion en los aranceles • Reinstitucion de apoyos (2000) • Exogenous Shocks: • Los precios internacionales se desplomaron con una recuperacion minima. • Condiciones de sequia • Plagas de trigo = Carbon parcial y afidos.
$N / ha Ano Oto-Invi Prim-Ver 1994 -- 330 1995 400 440 1996 440 484 1997 484 556 1998 556 626 1999 626 708 2000 708 778 2001 778 829 Mexican Producer Support ProgramsProgramas de Apoyo para los Productores Mexicanos: Programa de Apoyos al Campo(PROCAMPO) • Shift from market price supports to decoupled income payments. (Cambio de apoyo a los precios de mercado a pagos sobre ingreso desacoplados) • Payments (Pagos)= $N/ha • Duration (Duracion)= 15 years (anos) • Payments remain fixed in real terms (Los pagos continuan siendo fijos en terminos reales) • Eligibility (Elegibilidad)= historical production (produccion historica) • 2003 = irrigated (riego) vs. rainfed (temporal)
Trigo Maiz Canola Cartamo Cebada 460 356 600 400 199 Mexican Producer Support Programs: Apoyos a la Comercializacion • Price Supports ($N/ton) through ASERCA Apoyos a los precios $N/ton atravez de ASERCA • Reinstituted in 2000/2001. Reinstaurado en 2000/2001 Sonora: **In the absence of price supports, wheat is not currently profitable. En la ausencia de apoyos el trigo actualmente no es rentable.
Total harvested area in the Yaqui Valley: 1988 – 2002Area total cosechada en el Valle del Yaqui: 1988-2002 Area Total Cosechada (ha)
Spring-summer harvested area for cotton, maize, sorghum, and soybeans: 1988 – 2002Primavera – Verano area cosechada de algodon, maiz, sorgo, y soya: 1998 - 2002
Financial (Private) Financiero (Privado) Competitividad del sistema agricola en base a las tecnologias actuales, costo de insumos, valor de los productos, y transferencia de politicas Economic (Social) Economico (Social) Competitividad de los sistemas agricolas donde los valores son medidos por su costo de oportunidad social Sin transferencia de politicas Two Perspectives on ProfitabilityDos perspectivas en Rentabilidad Our Focus = policy distortions and market failures Nuestro Enfoque= distorciones politicas y fallas en el mercado Next Step = environmental externalities Siguiente Paso = Externalidades financieras
Financial Economic Divergence Costs ($N/ha) 8,823 8,823 0 Revenue ($N/ha) 10,824 7,152 3672 Yield (ton/ha) 5.98 5.98 -- Price($N/ton) 1,220 1,196 -- Support($N/ton) 460 0 -- Procampo($N/ha) 778 0 -- Profits ($N/ha) 2,001 -1,671 3672 Wheat Profitability: 2001 • Divergences in financial vs. economic calculations driven by output subsidies. • Price supports maintained the financial profitability of wheat in 2001. • Wheat was the only financially profitable crop in 2001.
Financiero Economico Diferencia Costos ($N/ha) 8,823 8,823 0 Ingreso ($N/ha) 10,824 7,152 3672 Rendimiento (ton/ha) 5.98 5.98 -- Precio($N/ton) 1,220 1,196 -- Apoyos($N/ton) 460 0 -- Procampo($N/ha) 778 0 -- Ganancia ($N/ha) 2,001 -1,671 3672 Rentabilidad del Trigo: 2001 • La diferencia entre los calculos financieros y economicos se derivan de los apoyos a los productos.Divergences in financial vs. economic calculations driven by output subsidies. • Los apoyos mantuvieron la rentabilidad financiera del trigo en 2001.Price supports maintained the financial profitability of wheat in 2001. • Trigo fue el unico cultivo que fue rentable financieramente en 2001. Wheat was the only financially profitable crop in 2001.
Real PROFITS for major crops in the Yaqui ValleyGanancias reales de los principales cultivos del Valle del Yaqui • Deflated using GDP deflator (1991 = 100) Sin inflacion? Usando el PIB como desinflador (1991=100) • Financial = trend towards negative profits in 2001 Financiero = tendencias hacia ingresos negativos en 2001 • Economic = largely negative showing effects of support programs Economico = principalmente negativo mostrando los effectos de los programas de apoyos. • Impacts on competitiveness of Yaqui Valley crops in world markets • Impactos y competitividad del Valle del Yaqui en cultivos y mercados mundiales.
Crop Water Use (mm3/ha) Cotton 10.0 Fall Maize 8.5 Summer Maize 8.5 Wheat 7.5 Sorghum 6.5 Safflower 5.0 Chickpeas 4.8 Water Productivity in 2001 • WP = (Value of output) / (total use of water) • Financial = includes price supports and PROCAMPO payments.
Cultivo Uso del Agua (mm3/ha) Algodon 10.0 Maiz de Otono 8.5 Maize de Verano 8.5 Trigo 7.5 Sorgo 6.5 Cartamo 5.0 Garbanzo 4.8 Productividad del agua 2001 • PA = (Valor del producto) / (uso total del agua) • Financiero = incluye apoyos y pagos de PROCAMPO. includes price supports and PROCAMPO payments.
Fin. Real Profits ($1000 US) % from wheat 1991 53,767 58 1996 87,928 59 2001 24,059 100 [112] Profitability Trends in the greater context of the Yaqui Valley Project • What are the implications for the Yaqui Valley of this growing dependence upon wheat production? • Environmental effects • Economic development • Ability to respond to policy changes and exogenous shocks • Crops: wheat, maize, sorghum, cotton, • soybeans • Profits are deflated with GDP deflator • (1991 = 100).
Fin. Real Ganancias ($1000 US) % de trigo 1991 53,767 58 1996 87,928 59 2001 24,059 100 [112] Tendencia de Rentabilidad en el Contexto • Cuales son las implicaciones para el Valle del Yaqui de esta dependencia creciente de la produccion de trigo? • Efectos Medio ambientales • Desarrollo Economico • Habilidad para responder a cambios en politica y golpes externos. • Cultivos: trigo, maiz, sorgo, algodon, • soya • Ganancias desinfladas con el PIB desinflador • (1991 = 100).
Mexican agriculture Yaqui Valley agriculture Policy reforms and exogenous shocks: 2001 to present • Policy Reforms: • (No reform in WTO) • NAFTA: tariffs end Jan. 1, 2003 • Emergency payments to farmers via grain prices • Limitations on crop plantings due to water shortage • Exogenous Shocks: • Continuing drought, winter freeze in December 2003 • Wheat pests = Karnal bunt, aphids, rusts
Agricultura Mexicana Agricultura del Valle del Yaqui Reformas en Politica y Golpes Externos: 2001 al presente • Reformas Politicas: • (Falta de reformas en la OMC) • NAFTA: tariffs end Jan. 1, 2003 • TLC:aranceles terminan el 1 de Enero, 2003. • Pagos de emergencia a los agricultores atravez de los precios del grano. • Limitaciones en el area de siembra debido a la falta de agua. • Golpes Externos: • Continuing drought, winter freeze in December 2003 • Sequia continua, heladas de invierno en Diciembre 2003. • Plagas de trigo = Carbon parcial, afidos, royas.
Globalization • Mexico responding to U.S. price subsidies • Cropping patterns driven by price supports, not by natural resource constraints • WTO (September 10-14, 2003, Cancun) • Total failure, agriculture subsidies in rich countries will persist
Globalizacion • Mexico responde a los subsidios de precios en EUA. • Cropping patterns driven by price supports, not by natural resource constraints. Patron de Cultivos controlados por los apoyos, y no por la limitacion de los recursos naturales. • OMC (Septiembre 10-14, 2003, Cancun) • Fracaso total, los subsidios en los paises mas ricos persistiran
(a)Management Modeling Farmer Decision-making Irrigation District Decision-making …and (b) Embedded Physical Models Groundwater response to pumping Crop response to salinity and water Canal network model and salinity mixing Water Resource Management (Valley-Scale) A “Water Policy Modeling Tool” Has Been Developed Which Includes: **** ****
Modelo de Manejo Toma de desiciones a nivel Agricultor Toma de desiciones a nivel de Distrito de Riego …y (b) Modelo Fisico Integrado Respuesta del aquifero al bombeo. Respuesta del cultivo a la salinidad y agua. Modelo de la red de canales y mezcla para salinidad Manejo de Recursos Hidraulicos (Escala – Valle) Una “Herramienta para Modelar la Politica Hidraulica” ha sido desarrollada que incluye: **** ****
Model Parameters • Used current pumping capacity • Allowed Irrigation District to pump above current water rights for 1996-2004 • Calculated pumping costs at each well • Passed on pumping costs to users in water delivery fees Water Policy Modeling Tool Water Resource Management (Valley-Scale) EXAMPLE: Model Result Policy Question • During drought years (no reservoir water): • Higher water prices to users (from SRL pumping) • Many modules cannot use the water profitably for conventional crops What are the consequences of allowing increased groundwater pumping?
Parametros del Modelo • Usar la capacidad de bombeo actual • Permitir al Distrito de Riego bombear por arriba de los derechos de agua para 1996-2004 • Calculo de los costos de bombeo en cada pozo. • Pasar los costos de bombeo a los usuarios en cuotas de entrega de agua. Politica Hidraulica tambien Modelada EJEMPLO: Manejo de los Recursos Hidraulicos (Escala – Valle) Pregunta sobre Politica Resultado del Modelo Cuales son las consecuencias de permitir un incremento en el bombeo del acuifero? • Durante anos de sequia (sin agua de la presa): • Incremento en los precios del agua a usuarios (del bombeo del SRL). • Muchos modulos no pueden hacer un uso del rentable del agua para cultivos convencionales.
Water Resource Management (Valley-Scale) Future Applications 1. Operation Rules Long-term aquifer management rules (using groundwater model) 2. Explore combined hydrologic/economic impacts of: • Water marketing and contracts • Changes in crop prices/ subsidy structure • Canal lining
Manejo de los Recursos Hidraulicos (Escala – Valle) Aplicaciones Futuras 1. Reglas de operacion Reglas del manejo del acuifero a largo plazo (usando el modelo del acuifero) 2. Explorar el impacto combinado de los aspectos hidrologicos/economicos • Contratos y venta de agua. • Changes in crop prices/ subsidy structure • Cambios en el precio de cultivos/estructura de apoyos • Revestimiento de canales
OPERACIÓN SUSTENTABLE DEL SISTEMA DE PRESAS MULTIPLE DEL RIO YAQUI
El Sistema de Presas del Rio Yaqui ha sido afectado por causas naturales (sequias) y casas antropogenicas
La Cuenca del Yaqui se ha Enfrentado con una Sequia Severa desde 1996 (SPI 24 Meses) Presente Sequia
1992 2003
Asignacion Historica en el Distrito de Riego No. 041, Rio Yaqui Analisis Historico de las Captaciones-Extracciones En el sistema de presas del Yaqui. A pesar de la sequia las extracciones son mayores que las captaciones 5401.8 MCM 10,622.0 -2,905.0
Short-term Model Objective function Multi-objective function Constraints Reservoirs storage constraints Releases constraints Continuity constraints Irrigation constraints Urban use constraints Long-term Model Risk criteria a) Reliability(how likely the Yaqui system is to fail) b) Vulnerability(how severe the consequences of failure may be) c) Reversibility(how quickly the Yaqui system recovers from failure) Equity criteria Yaqui River Hydrologic-Agronomic-Economic Model
Modelo a Corto Plazo Funcion Objetiva Funcion Multi-Objetivo Restricciones Restricciones de Almasenamiento de presas Restricciones de Extracciones Restricciones de Continuidad Restricciones de Riego Restricciones de Uso Urbano Modelo a Largo Plazo Criterio de Riesgo a) Confiabilidad(cual es la probabilidad de que el sistema del Yaqui falle) b) Vulnerabilidad(que tan severas pueden ser las consecuencias de un fracazo c) Reversibilidad(que tan rapido se puede recobrar el sistema del Yaqui de un fracazo. Criterio de Equidad Modelo Hidrologico-Agronomico-Economico del Rio Yaqui
Las Reglas de Operacion de las Preseas del Rio Yaqui han sido Desarrolladas
Influencia de las Actividades Agricolas del Valle del Yaqui en lo Procesos del Ecosistema Marino del Golfo de Mexico: 50 km El Valle del Yaqui – Golfo de California
El Golfo de California es vulnerable a los escurrimientos de nitrogeno (N) de la agricultura El N del Valle del Yaqui causa grandes floraciones de algas las cuales son visibles en imagenes de satelite.
16 de 20 eventos de riego estan asociados con floraciones de algas.
Vulnerabilidad Global al N Figura de Tyrell and Law (1997) Tasa bajas de nitratos:fosfatos en el oceano globalNature 393: 793-796 • Other subtropical and tropical oceanic regions face similar problems: Arabian Sea, Bay of Bengal, Benguela upwelling system, South China Sea, Eastern Tropical Pacific • Otras regiones oceanicas subtropicales y tropicales enfrentan problemas similares: Mar Arabigo, Bahia de Bengal, Sistema de “upwelling” Benguela, Mar del Sur de China, Pacifico Tropical del Este • Los problemas potenciales son desconocidos.
Depth (meters) Zona Costera Laguna del Tobari Una serie de perfiles de densidad de agua y velocidad fue realizado el 2000, 2002, 2003 en las entradas del Tobari, con la meta de conocer como es el procesamiento de la ciculacion del agua en las bocas. Una batimetria se realizo para obtener una descripcion actualizada del fondo. Equipo usado: ADC y CTD de perfiles Bathymetry, 2002
October, 2002 inflow outflow March, 2003 outflow inflow d d b b c c a Septiember, 2002 Los patrones de circulacion son predominantemente por mareas. Mas especificamente el intercambio residual en la laguna del Tobari es dominado por rectificacion por mareas y modificadas por vientos en el otono y probablemente en el invierno Velocity cm/s Que es vacio? El papel de los gradientes de densidad de los flujos (residuales) de submarea, es probable que sea minimo pero su influencia durante periodos de alta descarga de los canales agricolas esta todavia por establecerse El principal componente de velocidad de las corrientes residuales mostro un flujo para afuera neto de hasta 12 cm/s de magnitud, en la porcion derecha de la seccion de la boca (viendo en direccion a tierra) y un flujo para dentro del otro lado durante Octubre 2002. Los patrones de intercambio persistieron en Marzo 2003 pero los flujos netos fueron mas debiles. El caracter unidireccional de los flujos netos a profundidad fue observado en ambos casos. Flujos submarea (a) fueron mas fuertes en las mareas de primavera (b) y mas debiles en mareas “neap” (c) en el verano y otono “records”, pero tambien infulenciado por presistentes vientos del noroeste. Velocity cm/s
1973Classified Image 50 Km