Estratégias de adaptação às mudanças climáticas opções de gerenciamento de recursos hídricos para pequenos proprietários

Estratégias de adaptação às mudanças climáticas: opções de gerenciamento de recursos hídricos para os sistemas de cultivo de pequenos agricultores na África Subsaariana.
Este estudo avalia as estratégias adequadas de gerenciamento de recursos hídricos para os pequenos agricultores da África subsaariana para garantir que a produção agrícola possa resistir ao estresse causado pelas mudanças climáticas. Identifica um conjunto de princípios para orientar estratégias e programas de gestão de água agrícolas melhorados em África, incorporando sustentabilidade e desenvolvimento equitativo, estratégias de alocação de água, redução de riscos e diversificação, e interações e trade-offs com objetivos ambientais e de saúde. Exige uma maior atenção e investimento para melhorar a adaptação, especialmente pelos pequenos agricultores vulneráveis, e para aumentar os investimentos para apoiar a resiliência dos pequenos agricultores para lidar com a mudança climática e a variabilidade.
O relatório é dividido em seis capítulos. O Capítulo 1 apresenta uma visão geral e antecedentes do problema, os objetivos do estudo e os resultados esperados. O capítulo 2 centra-se na metodologia de estudo, em particular na coleta e análise de dados, bem como no escopo do estudo. O Capítulo 3 inclui uma avaliação das tendências atuais e da experiência passada, com foco particular nos recursos hídricos e sua utilização em África. É apresentada uma revisão das estratégias de adaptação às mudanças climáticas, bem como uma visão geral das práticas atuais em termos de projetos-piloto, agenda de pesquisa e intervenções de governança. O Capítulo 4 discute algumas das intervenções viáveis ​​identificadas no Capítulo 3. O Capítulo 5 destaca questões de governança, com ênfase nos quadros políticos e institucionais existentes e as reformas necessárias para melhorar a adaptação às mudanças climáticas. O Capítulo 6 resume as conclusões e recomendações do estudo.
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Estratégias de adaptação às mudanças climáticas para pequenos agricultores no Sertão brasileiro.
Jennifer Burney Email autor Daniele Cesano Jarrod Russell Emilio Lèvre La Rovere Thais Corral Nereide Segala Coelho Laise Santos.
Os modelos climáticos concordam que as regiões semi-áridas em todo o mundo tendem a sofrer uma maior variabilidade pluviométrica e maiores secas nas próximas décadas. Nas regiões dependentes da agricultura, tais mudanças ameaçam agravar a insegurança alimentar existente e o subdesenvolvimento econômico, e para empurrar a migração para as áreas urbanas. Na região semi-árida brasileira, o Sertão, a vulnerabilidade dos agricultores ao clima, passado, presente e futuro, decorre de vários fatores, incluindo práticas de produção de baixo rendimento e dependência de recursos hídricos escassos e estacionalmente variáveis. Usando dados climáticos locais interpolados, mostramos que, desde 1962, na Bacia do Jacuípe - uma das regiões mais pobres no estado do Sertão da Bahía, as temperaturas médias aumentaram.
2 ° C e as chuvas diminuíram.
350 mm. Durante o mesmo período de tempo, a produtividade média do leite - a principal atividade econômica rural no município - caiu enquanto no Brasil e em Bahía como uma produtividade total do leite aumentou dramaticamente. Este artigo desencadeia os fatores de vulnerabilidade climática da Bacia do Jacuípe em relação ao resto da Bahía. Em seguida, apresentamos os resultados de um conjunto de projetos-piloto da Adapta Sertão, uma coalizão de organizações que trabalham para melhorar a capacidade de adaptação dos agricultores que vivem na região semi-árida. Ao testar uma série de diferentes tecnologias e arranjos ao nível da fazenda, a Adapta Sertão mostrou que as intervenções focadas em dietas de animais equilibradas e sistemas de irrigação eficientes podem ajudar a reduzir (mas não eliminar) a dependência dos sistemas de produção do clima. Eles são, portanto, estratégias de adaptação viáveis ​​que devem ser testadas em uma escala maior, com implicações para regiões semi-áridas em todo o mundo.
Material suplementar eletrônico.
A versão on-line deste artigo (doi: 10.1007 / s10584-014-1186-0) contém material suplementar, que está disponível para usuários autorizados.
1 Importância das mudanças climáticas para os pequenos agricultores.
Os agricultores familiares do Brasil são responsáveis.
70% dos alimentos consumidos pela população brasileira (MDA 2018). Ao mesmo tempo, os pequenos agricultores 1 que vivem no Brasil semiárido também são considerados o setor mais vulnerável da sociedade brasileira aos impactos das mudanças climáticas (Simões et al., 2018). Esses impactos antecipados variam desde a produtividade reduzida até a imigração do trabalho devido ao aumento da tensão econômica (Lobell et al., 2008; Lobell et al., 2018; Assad et al., 2018).
Por que os pequenos agricultores são vulneráveis ​​às mudanças climáticas? Atualmente não existe um consenso aceito sobre as definições precisas de vulnerabilidade climática, resiliência ou capacidade de adaptação. A concepção ecológica original de resiliência (Holling, 1973), porém, se aplica aqui: um ecossistema de cultivo de pequenos agricultores resistente ao clima é aquele em que os agricultores prosperam, mesmo que as condições agroecológicas de base mudem. Por outro lado, um sistema vulnerável é aquele em que as mudanças do estado nas variáveis ​​climáticas ameaçam a viabilidade das fazendas de pequenos agricultores. Enquanto os agricultores podem ter algum grau de capacidade de enfrentamento (por exemplo, recursos que podem ser esgotados em um determinado ano para superar um choque climático), sua capacidade de adaptação - sua capacidade de se adaptar e prosperar em condições variáveis ​​- é o que impulsiona a resiliência no longo prazo (por exemplo, Berman et al., 2018).
A literatura existente caracteriza a vulnerabilidade dos pequenos agricultores do Brasil no nordeste semi-árido em função de (a) a sensibilidade climática de seus sistemas de produção, (b) níveis globais de pobreza (ou seja, falta de capacidade de enfrentamento) e (c) fraquezas institucionais que levam à falta de capacidade de adaptação global (por exemplo, Simões et al., 2018). Do lado físico, os modelos climáticos mostram o enorme impacto potencial das futuras mudanças climáticas na hidrologia da região semi-árida do Brasil, afetando o fluxo do rio, o armazenamento de água e a produção irrigada (Krol e Bronstert 2007; Silva et al., 2018). Os modelos combinados com observações hidrológicas das bacias hidrográficas na área indicam a possibilidade de redução substancial da disponibilidade de água superficial (Montenegro e Ragab 2018) e um processo contínuo de secura ambiental (Rodrigues da Silva, 2004). Na verdade, estudos de modelagem integrados mostram que o gerenciamento de água é uma questão chave para o desenvolvimento e sustentabilidade da região semi-árida do Brasil (por exemplo, Krol et al., 2006).
Ao mesmo tempo, os agricultores da região nordeste do Brasil são pobres. Esta região recebeu mais de 50% do programa nacional de transferência de dinheiro contra a pobreza, "Bolsa Família", em 2018, apesar de representar apenas 25% da população (D'Andrade 2018). A provisão global de serviços no nordeste também é baixa (IGBE 2006). Como tal, os agricultores na área não têm capacidade de enfrentamento. Talvez de forma mais perversa, a adaptação às mudanças climáticas (incluindo a resiliência para os pequenos agricultores) ainda é discutida com maior frequência, como se fosse uma necessidade futura distante. Como tal, pouco foi feito para construir a capacidade de adaptação dos agricultores na região semi-árida, embora tenha sido alvo de pesquisas e desenvolvimento e políticas de longo prazo, ou para criar uma estratégia integrada de desenvolvimento e adaptação para os pequenos agricultores empobrecidos (Simões et al., 2018 ).
Neste artigo, fazemos quatro perguntas: (1) Como as mudanças climáticas nas últimas décadas impactaram o uso da terra e a produção agrícola no nordeste semi-árido? (2) O que essas mudanças de produtividade e uso da terra nos dizem sobre a vulnerabilidade dos agricultores às mudanças climáticas? (3) Entre as tecnologias e intervenções atualmente promovidas pelo governo (em vários níveis), como podemos quantificar quais efetivamente criam capacidade de adaptação entre os pequenos proprietários? (4) Finalmente, como os resultados dos testes dessas tecnologias podem informar um ambiente de política de desenvolvimento e adaptação integrado, mais avançado e orientado para o futuro, no nordeste e no Brasil como um todo?
Para responder a estas perguntas, o artigo prossegue da seguinte forma: a Seção 2 descreve o contexto e a metodologia do estudo; A seção 3 apresenta os resultados dos dados climáticos interpolados no nível do município e provoca a dinâmica da vulnerabilidade climática na região estudada. A Seção 4 examina os resultados de vários testes piloto de tecnologias destinadas a aumentar a resiliência climática dos pequenos agricultores e os avalia no contexto da vulnerabilidade regional. A seção 5 discute esses resultados no quadro de vulnerabilidade climática, e a Seção 6 oferece lições e conclusões políticas a serem extraídas do estudo.
2 Estudo de design e metodologia.
2.1 Região de estudo.
900,000 km 2 e mais de 20 milhões de pessoas. Os formuladores de políticas públicas têm se concentrado no Sertão devido à pobreza na região. Os indicadores econômicos e sociais regionais no semiárido brasileiro estão bem abaixo da média nacional, com um Produto Interno Bruto (PIB) anual per capita de.
R $ 2.000 a R $ 3.000 (US $ 1.000 a US $ 1.500 USD), que é até oito vezes inferior a áreas como a cidade de São Paulo, a capital industrial do Brasil (IBGE 2006). O Sertão é ainda caracterizado por um grande desequilíbrio na propriedade da terra, e a maioria dos empobrecidos são pequenos agricultores. No entanto, além das disparidades econômicas estruturais entre agricultores de pequena e grande escala, o Sertão está sujeito a condições ambientais difíceis. A precipitação média na região é de cerca de 600 mm por ano, mas varia enormemente ao longo do tempo e do espaço, com a variabilidade tornando o planejamento difícil para pequenos proprietários. O período de 2018 a 2018 apresentou a pior seca em 60 anos, com conseqüências devastadoras na economia local. Dado que os modelos climáticos concordam com uma série de mudanças futuras prováveis ​​na região - aumento da variabilidade e da seca da chuva, a intensificação do déficit hidrológico - compreensão e abordando as possibilidades de adaptação para as populações mais vulneráveis ​​da região é fundamental.
Região de estudo. A ecorregião do Sertão do Brasil, o estado de Bahía, com a Bacia do Jacuípe (BDJ) em vermelho. As estações meteorológicas INMET mais próximas de BDJ são indicadas com pontos azuis. (Consulte SI para uma lista de municípios BDJ e estações INMET usadas nesta análise)
Nosso estudo se concentra no município de Bacia do Jacuípe (doravante BDJ), um território dentro do Sertão em Bahía que engloba 14 municípios contíguos em 10,612 km 2 (Fig. 1). BDJ é uma área predominantemente agrícola; Bahía também é um importante estado agrícola. No entanto, ao longo das últimas décadas, os padrões agrícolas do BDJ mudaram e não compartilhou a tendência geral de Bahía de aumentar a produtividade agrícola. Como tal, é um local ideal para entender e caracterizar a vulnerabilidade do clima dos pequenos agricultores e testar tecnologias e políticas com potencial para construir a resiliência.
Este trabalho foi realizado em conjunto com uma organização de guarda-chuva local, Adapta Sertão. Adapta Sertão (adaptasertao) é uma coalizão de organizações criadas em 2006 para identificar e testar possíveis estratégias de adaptação para pequenos agricultores, que de outra forma carecem de financiamento e suporte técnico e, então, implementá-los e disseminá-los em toda a região. O objetivo do Adapta Sertão é criar uma comunidade de ONGs, cooperativas de agricultores e instituições de pesquisa e políticas públicas que promovam a resiliência de longo prazo para pequenos agricultores. (O primeiro trabalho da coalizão foi descrito em Obermaier et al., 2009 e Simões et al., 2018; a organização é descrita com mais detalhes na Informação de apoio.)
2.2 Metodologia para detecção de tendências climáticas.
Como primeiro passo para a compreensão da vulnerabilidade climática regional, examinamos as tendências climáticas no BDJ ao longo do último meio século. Os dados climáticos foram provenientes de estações meteorológicas de propriedade e operadas pelo Instituto Nacional de Meteorologia do Brasil (INMET). Devido à ausência de estações meteorológicas dentro do BDJ (ver Fig. 1), os dados diários de insolação, precipitação e temperatura foram interpolados das 12 estações vizinhas mais próximas. Os dados foram interpolados para cada dia entre 1º de janeiro de 1962 e 31 de dezembro de 2018 e depois agregados ao longo do tempo e espaço para as estatísticas sazonais e anuais do município e do município. Além das métricas médias de temperatura e insolação e indicadores de precipitação total, também examinamos a intensidade da precipitação, usando índices comuns de taxa de precipitação (RR) para dividir a precipitação de BDJ em cinco categorias: dias secos (RR = 0 mm), dias úmidos (0 e lt RR ≤ 1 mm), dias úmidos (RR & gt; 1 mm), dias muito úmidos (RR ≥ 10 mm) e dias extremamente úmidos (RR ≥ 25 mm). Além disso, calculamos o número máximo de dias secos consecutivos a cada ano (medida da seca sazonal). Finalmente, além das tendências anuais, também examinamos tendências para três estações chuvosas em BDJ (identificadas empiricamente e corroboradas em entrevistas em grupos focais).
Para a análise de 1962 e 2018, os anos que faltam mais de 10% dos dados diários foram intencionalmente excluídos. Vários desses anos coincidem com severas secas durante a primeira metade da década de 1980 e novamente no início da década de 1990. As secas causaram que as estações meteorológicas INMET em torno de BDJ fechassem, o que significa que esta análise omite alguns eventos climáticos severos devido a dados insuficientes. No entanto, uma análise de sensibilidade foi realizada para determinar o efeito dessa diferença de dados na análise de tendências; os anos faltantes mostraram ter um impacto insignificante no analise geral das tendências do clima da BDJ.
2.3 Metodologia para testes de tecnologia de adaptação.
Pesquisas em regiões semi-áridas em todo o mundo investigaram diversas tecnologias e estratégias para lidar com secas persistentes e estresse hidrológico. Sistemas de colheita de água para irrigação suplementar, estratégias para maximizar a disponibilidade de água da planta e capacidade de captação de água da planta, sistemas de plantio de conservação, armazenamento de colheitas em excesso durante os bons anos, agricultura de conservação, estratégias de pastejo de baixo impacto, uso de plantas resistentes à seca Leucaena leucocephala e Opuntia ficus - indica para a produção de forragens e a agricultura de recessão na margem dos reservatórios mostraram ter pelo menos algum grau de sucesso (Lima, 1986; Rockström 2003; Archer 2004; Antonino et al., 2005; Dubeux et al., 2006; Jat et al. 2018; Mogotsi et al., 2018; Gutiérrez et al., 2018). O desafio fundamental, no entanto, permanece na identificação da combinação mais bem sucedida de possíveis estratégias e tecnologias em um contexto particular e em seu mecanismo de disseminação em uma escala muito grande para alcançar o maior número de agricultores. Realizamos pesquisas de base para identificar tecnologias candidatas para testar.
Em uma pesquisa de 350 pequenos agricultores em BDJ, surgiram dois padrões claros que orientaram a escolha das tecnologias de resiliência. A primeira foi a subutilização dos recursos hídricos existentes. A pesquisa revelou que a produção local de culturas em BDJ é quase inteiramente alimentada a chuva (no caso de grampos, principalmente milho e mandioca) ou irrigada a mão (vegetais): apenas 4 agricultores dos 350 pesquisados ​​utilizavam equipamentos de irrigação. No entanto, quase todos os agricultores pesquisados ​​tinham acesso a pelo menos uma fonte de água, embora estes fossem mais freqüentemente de natureza efêmera (com duração máxima de até 12 meses, mas freqüentemente seca por vários meses por vez). Esta subutilização de tecnologias de gerenciamento de água dos pequenos proprietários persiste apesar do fato de que, durante o último meio século, o governo brasileiro construiu centenas de pequenas barragens e poços de terra para ajudar a "suavizar" anualmente os recursos hídricos sazonais.
Em segundo lugar, a pesquisa mostrou que a produtividade média do leite na região é de 7 l / vaca / dia durante o período de lactação do animal. A produtividade potencial do leite é muito maior; e esse "intervalo de rendimento" parece ser, pelo menos em parte, devido à alimentação inadequada. Os agricultores relatam comprar alimentos com proteínas enriquecidas, como o algodão ou a farinha de soja, com a esperança de aumentar a produtividade do leite, mas fornecem aos animais quantidades erradas, principalmente devido à falta de informações / assistência técnica. O resultado é que os agricultores podem administrar até 300% mais proteínas do que as necessidades dos animais, e muitas vezes de forma desequilibrada, o que resulta em produtividade substancialmente menor do leite e redução da receita agrícola. (Um padrão semelhante foi observado para a produção de carne (cabras), com os agricultores alimentando animais uma dieta não equilibrada e os animais não crescendo tanto quanto o esperado.)
Com base nesses padrões de atividade agrícola em todo o BDJ, o Adapta Sertão realizou testes-piloto de sistemas de irrigação em pequena escala para melhorar a produção de alimentos e de educação sobre práticas equilibradas de alimentação animal para aumentar a produtividade do leite e carne.
Irrigação.
Foram selecionados e monitorados regularmente dezesseis agricultores que usam sistemas de irrigação por gotejamento (de 40 total) por um período de 2-5 anos para entender os custos de renda, mão-de-obra e manutenção e operações, bem como os riscos associados à adoção de irrigação. Apenas oito desses agricultores conseguiram usar o sistema por mais de 12 meses continuamente durante esse período devido a restrições de água (2018-2018 foi um período de tremenda seca). Cinco dos agricultores que deixaram de usar um sistema de irrigação durante o teste piloto não dispunham de água suficiente para usá-lo mais do que algumas semanas por ano; os três agricultores restantes tiveram acesso à água, mas decidiram que não valia a pena procurar irrigação em suas próprias fazendas. Os dados dos usuários contínuos, bem como diagnósticos preliminares para preditores de uso bem sucedido são apresentados na seção de resultados abaixo.
Produção de leite.
Para realizar uma avaliação piloto de práticas equilibradas de alimentação de animais, a Adapta Sertão realizou um experimento de 2 meses com cinco agricultores diferentes. Três agricultores separaram alguns de seus animais de seu rebanho (6 vacas, o primeiro fazendeiro e uma vaca cada uma para o segundo e terceiro agricultores) e os alimentou em ambientes confinados (para monitorar a ingestão). Na primeira etapa, os agricultores usaram seus alimentos tradicionais para seus animais. Os técnicos registraram produção de leite por animal, valor do leite por litro e custo de alimentação por quilograma ao longo de 1 mês. No segundo estágio, os fazendeiros alimentaram-na com uma dieta otimizada para volumosos fornidos, energia e proteínas durante 1 mês. A produtividade do leite na nova dieta foi comparada à linha de base.
Os agricultores do BDJ têm duas raças principais de gado leiteiro - Sindi e Girolandia. Sindi são animais menores, com pico de produção de.
10 l por animal por dia sob dieta otimizada; Girolandia é maior e pode superar.
20 l por animal por dia com dietas otimizadas. A produção básica de leite em sistemas extensivos (100% de pastagem, sem suplementos de proteína / energia) é de cerca de 2-5 l por vaca por dia. Com alguns complementos de proteína, a linha de base aumenta para 5-7 l por animal por dia. Uma linha de base típica em BDJ, portanto, é suposto em torno de 7 l por dia; isto é, os animais recebem algumas proteínas além da forragem, mas a relação não foi otimizada.
Produção de carne.
Para testar o impacto das práticas de alimentação equilibrada na produção de carne, realizou-se um experimento similar com dois agricultores e 29 cabras (10 e 19 cabras das duas fazendas), comparando o aumento de peso com uma dieta equilibrada com as práticas de alimentação de linha de base. Os agricultores alimentaram as cabras por 1 mês como antes; Na segunda etapa, cada fazendeiro foi responsável por misturar o saldo de alimentação especificado, conforme ditado pela disponibilidade das variedades de forragem cultivadas em sua propriedade (por exemplo, cactos de pera espinhal, sorgo, etc.). A idéia era usar toda a forragem que o agricultor tinha disponível em sua propriedade e equilibrá-la com a quantidade certa de proteína e conteúdo energético. O uso de alimentos ricos em proteínas e energia comprados em varejistas locais (farelo de algodão e soja, milho) foi necessário para equilibrar a relação energia-proteína-volume. Ao usar uma comparação dos dados antes e depois da intervenção para cada animal, os potenciais benefícios do experimento foram medidos, incluindo a rentabilidade e a compreensão da capacidade de carga da produção de forragem dos fazendeiros.
3 Mudanças climáticas históricas e a dinâmica da vulnerabilidade no BDJ.
3.1 Tendências climáticas.
Tendências Climáticas na Bacia do Jacuípe, uma tendência média de 50 anos de temperatura e precipitação na Bacia do Jacuípe (BDJ), agregada a partir de dados climáticos interpolados do INMET. b Mudança na distribuição de precipitação entre 1962 e 2018. O número de dias úmidos (& gt; 1 mm de precipitação) diminuiu, enquanto o número de dias úmidos (precipitação de 0-1 mm) aumentou. Esta falta de chuva nutritiva se traduz em menor disponibilidade de água no solo. c tendências de temperatura de 50 anos na BDJ, por município, ° C / ano de tendência ajustada. D 50 anos de tendências de precipitação em BDJ, por município, mm / ano. Toda a região BDJ experimentou uma forte e significativa tendência de aquecimento e secagem ao longo do último meio século. Dados do INMET.
As comparações de mudanças relativas na precipitação e temperatura em BDJ demonstram pontos comuns e divergências entre seus 14 municípios. Todos os municípios BDJ estão ficando mais secos e mais quentes, com uma faixa de -5 a -10 mm de perda anual de precipitação e aumento de 0,038 a 0,042 ° C para a temperatura máxima diária média diária (Figuras 2c e d).
3.2 Tendências agrícolas e dinâmicas de vulnerabilidade.
Diagnosticando a vulnerabilidade climática. Produção e produtividade de leite na (alta) Bahía e (meio) a região Bacia do Jacuípe (BDJ) nas últimas 4 décadas. Em 1974, a produtividade do leite (rendimento) em BDJ foi maior do que para a Bahia como um todo. Ao longo do tempo, o rendimento caiu no BDJ, mas aumentou constantemente na Bahia. No BDJ, a produção não se recupera após um grande choque climático (1993). A produção de leite na Bahía como um todo sofre após o mesmo choque climático, mas mais rapidamente se recupera. (inferior) As variações de rendimento de ano para ano em BDJ são traçadas com desvios de temperatura e precipitação anuais da tendência (por exemplo, Fig. 2a). As linhas tracejadas indicam +/- 1 desvio padrão para precipitação (174 mm) e temperatura (1.1 ° C). Os resultados de regressão que mostram a relação entre clima e produtividade do leite são apresentados na Tabela S1. Dados do IBGE e do INMET.
Conforme mostrado na Fig. 3, tais fazendas leiteiras em pequena escala podem ser muito vulneráveis ​​a eventos climáticos extremos: na severa seca de 1993, por exemplo, toda a Bahía sofreu, com queda de gado e queda de produção de leite. A recuperação levou vários anos ao longo do estado. No BDJ, no entanto, a produção de leite foi dizimada: metade do gado morreu e a produção de leite em geral caiu 75%. Tanto a falta de crescimento da produtividade ao longo do tempo como o impacto desproporcional da seca no BDJ indicam falta de resiliência climática no BDJ em relação ao resto do estado. De fato, a temperatura e as precipitações são preditores estatisticamente significantes das variações nos rendimentos globais e nas variações ano a ano no rendimento (produtividade por vaca) entre os municípios do BDJ, mas não para a Bahia, durante este período de tempo (Fig. 3, parte inferior , e SI Tabela 1).
Esta vulnerabilidade climática tem suas raízes nos requisitos dietéticos do gado leiteiro. A produção de leite depende de três variáveis ​​na alimentação do gado: volume geral (grosso), conteúdo energético (calórico) e teor de proteína. A tentativa de cumprir essas restrições (particularmente o requisito de volume) em uma pequena pegada de terra significa que os agricultores dependem das chuvas para promover o crescimento da forragem, e as chuvas reduzidas podem facilmente levar ao sobrepastoreio e à posterior compactação e degradação da terra. Embora o Brasil exija legalmente que todos os agricultores mantenham 20% do habitat nativo em suas terras inalteradas, a aplicação é fraca ou inexistente (Sparovek et al., 2018). E, embora as técnicas agroflorestais que preservem as árvores e os habitats nativos possam levar a terras de produção mais produtivas a longo prazo, o incentivo para sobrecarregar existe a curto prazo, particularmente em um ano ruim (seca). Nos anos extremos, os agricultores enfrentam uma escolha terrível entre deixar seu gado comer o que quer que seja e deixá-los morrer.
Um exame de dados agrícolas (IGBE) nas últimas décadas no BDJ revela várias tendências notáveis. A área plantada com milho e mandioca (o principal alimento e culturas forrageiras) diminuiu significativamente em BDJ desde 1990 (Figura S1). Embora a produtividade (rendimento) tenha aumentado ligeiramente ao longo desse tempo (a produção global permaneceu essencialmente constante), essas tendências divergem da Bahía como um todo. Do outro lado do estado, a área da mandioca permaneceu bastante constante, com a produtividade aumentando ligeiramente (semelhante ao BDJ), mas a produtividade do milho no estado aumentou dramaticamente (Figura S1b). (Infelizmente, a produção abrangente de culturas nos dados do nível municipal não existe antes de 1990.)
Uso e vulnerabilidade do solo. Mudança do uso da terra no Brasil e BDJ. No Sertão, muita paisagem da Caatinga nativa foi convertida em pastagens, impulsionada pelo aumento da confiança na produção de leite para sustento. Este desmatamento exacerba clima regional e problemas de baixa produtividade. Dados de Meiyappan e Jain (2018)
É difícil identificar a causa exata da cunha entre os níveis de produtividade na Bahia como um todo (tanto culturas como animais) e níveis de produtividade no BDJ. No entanto, assumimos (em consonância com grande parte da literatura sobre este tipo de divergência) que uma relativa falta de acesso (tanto em termos de proximidade física como de meios econômicos) aos serviços de extensão, educação técnica e tecnologias de aumento da produtividade desempenha um papel importante Função.
4 Tecnologias de teste para adaptação climática no Sertão.
Os resultados do experimento piloto de irrigação, bem como os experimentos de alimentação animal melhorados para a produção de leite e carne, são apresentados nas Tabelas S2, S3 e S4, respectivamente. (Note-se que todas as tabelas contêm valores monetários no Real brasileiro (R $), com 1USD.
4.1 Irrigação de pequenos agricultores.
O estudo piloto de irrigação da Adapta Sertão financiou pequenos sistemas de irrigação para 8 agricultores e seguiu seu progresso por vários anos, de 2007 para a seca de 2018-2018. Estes são alguns dos estudos econômicos detalhados mais longos dos sistemas de irrigação com pequenos agricultores disponíveis. Além disso, os agricultores financiaram a compra desses sistemas através da Adapta Sertão e estavam fazendo pagamentos de empréstimos durante o período de estudo. Isso difere drasticamente de muitos estudos existentes que examinaram os impactos de irrigação eficiente no contexto de projetos de desenvolvimento onde o equipamento foi dado aos beneficiários (por exemplo, Moyo et al., 2006, Burney e Naylor 2018).
A Tabela S2 apresenta os resultados da análise de investimentos harmonizados nesses sistemas. Os detalhes físicos sobre os sistemas de irrigação individuais são apresentados no topo da tabela, seguidos de custos fixos e operacionais. As receitas incluem tanto a venda de produtos dos jardins irrigados quanto o valor da produção consumida pelo agregado familiar. O lucro é calculado de várias maneiras: (1) receita total menos os custos totais desde a instalação; (2) lucro médio mensal, onde o lucro total é dividido em todo o período de tempo desde a instalação; e (3) lucro mensal médio em meses operacionais, onde o lucro total é dividido apenas entre os meses em que o sistema estava sendo usado. O Valor Presente Líquido (VPL) ea Taxa Interna de Retorno (IRR) são calculados ao longo de um período de tempo de 5 anos. Finalmente, incluímos a análise do trabalho onde documentamos o trabalho total e a parcela desse trabalho pelo proprietário do sistema. Então calculamos os retornos desse trabalho (R $ / h).
Conforme mostrado na Tabela S2, os sistemas estudados variaram em tamanho e tecnologia, embora todos fossem 1 ha ou menores. O tamanho ea geometria do sistema foram determinados em consulta com cada agricultor, levando em consideração o layout do solo, a fonte de água e as culturas desejadas. Neste estudo, os agricultores produziram uma variedade de vegetais e outras culturas usando esses sistemas, e escolheram quando e como operá-los. Os dados para análise de investimentos foram coletados durante visitas de técnicos às fazendas. A maioria dos sistemas foi rentável, e significativamente, mesmo quando não inclui o valor do trabalho para o agricultor. A taxa média interna de retorno foi de 53%. Durante o período em que os agricultores estavam usando os sistemas, sua renda era comparável com o salário local médio na região fora da agricultura (ou seja, professor da escola, funcionário social, etc.), ao incluir o custo de oportunidade do bombeamento mecânico de água.
Os agricultores com irrigação conseguiram produzir, consumir e vender muito mais alimentos do que o período sem irrigação (ver receitas na tabela S1). Vale ressaltar que os agricultores estavam vendendo uma grande porcentagem de seus produtos cultivados, mantendo uma média de 16% (por valor) para o consumo doméstico. Esses números concordam com estudos detalhados anteriores da produção de vegetais irrigados no desenvolvimento de comunidades semi-áridas (por exemplo, Burney et al., 2018). Os agricultores também relataram melhora substancial nos meios de vida, pois deixaram de gastar até 4 h por dia na busca de água. A maioria dos agricultores estava envolvida na produção de vegetais irrigados como uma atividade de meio período (por trás da produção de leite / carne), mas daqueles que assumiram a produção de vegetais como atividade principal (agricultores 4, 6, 7 e 8) Muitos superaram os outros agricultores.
Uma advertência importante a esses dados é que, em média, os sistemas de irrigação foram usados ​​apenas por 58% do tempo em que foram instalados. Os restantes 42% do tempo ficaram ociosos devido à falta de acesso à água. (Correspondentemente, o lucro em relação aos meses operacionais é aproximadamente um fator de dois maior do que o lucro em todos os meses desde a instalação.) A maioria dos agricultores BDJ usam pequenas barragens de barro chamadas açudes para irrigação. Por diferentes quantidades de tempo, estas barragens são secas durante a estação seca anual (de setembro a janeiro). Como tal, os agricultores BDJ que participaram deste experimento não poderiam irrigar o ano todo e, portanto, só atingiram uma fração de sua capacidade de produção. Secessões mais severas reduzem a produtividade. Durante a pesada seca de 2018, nenhum dos agricultores conseguiu irrigar porque todas as fontes de água se secaram; os agricultores não conseguiram produzir receitas suficientes de seus sistemas para efetuar reembolsos de empréstimos. Esses dados sugerem que a irrigação é fundamentalmente limitada como uma estratégia de adaptação pelo acesso geral à água. Isso é discutido em maior detalhe abaixo, e no SI.
4.2 Alimentação animal equilibrada.
Antes das intervenções, nenhum dos fazendeiros de leite ou de cabra recebeu treinamento em cálculos alimentares para o seu gado; conseqüentemente, nenhum deles estava alimentando seus animais um equilíbrio apropriado de forragem, carboidratos (energia) e proteína. Com a consulta para a raça particular de animais, foram planejados planos de alimentação. A produção de leite animal eo ganho de peso foram monitorados antes e após a introdução da alimentação balanceada; Os resultados são apresentados nas Tabelas S3 e S4 para o leite e a carne, respectivamente.
Table S3 presents the results for the dairy cow experiment. Baseline values of productivity and feed costs (the non-optimized baseline feeding practices) are presented, as well as values at the end of the pilot period. At the end of 1 month, milk productivity increased, on average, by 52 % (Table S3 ). Net income from milk production also rose dramatically (49 % average). Although productivity rose for all cows, one cow saw net income decrease; it was later determined that this cow was nearing the end of her lactation period when the experiment began. (Excluding this cow from the analysis results in an average productivity increase of 57 % and a profit increase of 65 %).
The data for the meat experiment (Table S4 ) are similarly impressive. For reference, pastured goats typically gain 1 kg/month, so the 30- and 45- day weight gains represent changes 4 or 5 times the baseline expectation. At the end of 45 days, one farmer’s goats had gained an average of 2.8 kg of muscle mass (meat), or an increase of 19.5 %; the other farmer’s goats had gained 4.3 kg (26 %) more meat after 30 days. The two farmers earned a net profit per animal of $129 and $148, respectively. These profits are directly proportional to the additional muscle mass gained by the animals (as payment is based on weight of meat when butchered).
These data for the returns to a fairly straightforward diet optimization are encouraging; limitations to this study and policy implications are discussed in detail below.
5 Discussion.
This study aims (i) to outline the impact of climate change on key local food chains of the Bacia do Jacuipe county, Bahia; and (ii) test and evaluate the contribution that efficient irrigation and a balanced animal feed could have in increasing farmers’ resilience in the study area. This is necessary step to start building a database of strategies and technologies shown to work locally and that could incorporated, in a bottom-up fashion, into specific development and climate change adaptation programs.
The drip irrigation study here represents some of the longest data on the use of irrigation in developing communities and is thus immensely valuable. These data suggest that irrigation is only a moderately effective adaptation strategy, since in the worst years, lack of reliable water access precluded use. This study has further underscored that irrigation with ephemeral water sources is inherently risky and may not be economically viable during drier periods. (This corroborates earlier work, e. g. Burney and Naylor 2018 .) To be a successful adaptation strategy, irrigation thus requires additional work to secure water access year-round, through storage, access to groundwater, or construction of larger catchments. The Brazilian government has undertaken several projects to construct water cisterns for smallholders in the Sertão and elsewhere; an obvious departure point for future research would be to test the effectiveness of irrigation in conjunction with cisterns. It would be important to understand whether such cisterns outperform the acude s.
However, if access to a stable water supply is secured such that farmers are able to use systems year-round, the data from this pilot project are very promising. Including the value of garden products consumed at home (as an offset cost), the median net profit to date for all eight farmers is R$1,361. Assuming variable costs remain similar, after payback of the initial capital investment median annual profit is over $3,300. The Net Present Value (NPV) of all of the systems (10 %, 5 years) is positive (median = $8,403), and all systems have an Internal Rate of Return (IRR) over 10 %, a common metric for development projects reflecting the likely cost of capital through private channels. If used year-round, payback time for the systems ranges from just under 1 year to just over 3 years (for the PV system).
The milk and meat trials were very successful. Overall, these results heavily support extension and education on balanced feeding practices, since this simple education pilot to help farmers optimize their cattle feed had profound impacts on productivity and profit. The milk trial was too short and small to include any impacts on landcover, but these data suggest that dairy farmers in the Sertão should be able to intensify production profitably, and at the same time lessen impact on the environment. However, programs built around improved feeding practices will have to come with an understanding to the limits farmers’ land impose on voluminous roughage. That is, technical advisers to dairy farmers should help farmers maximize their own forage production and then size their herd accordingly. Many pastoralists in the area have started producing new forage crops, like palma forageira (prickly pear cactus), which improves the volume of roughage available without contributing to the rampant problem of overgrazing and subsequent habitat loss, deforestation, drying, and soil compactification. Future research should study, in a controlled manner, the impact use of palma has on productivity and landcover. This would be an important contribution to the literature exploring the possibilities of simultaneous economic and environmental sustainability in smallholder production systems.
6 Policy relevance and conclusions.
Northeastern Brazil has long featured a top-down policy-led approach, where the Federal and State governments collaborate to address specific needs. Gutiérrez et al. ( 2018 ) made one of the most detailed and comprehensive description of policies and programs that are currently used to alleviate droughts impacts in semi-arid Brazil. These range from water truck programs to insurance, well drilling, cash transfer (“Bolsa estiagem”) and credit, among others. Although all of these programs have been justified as emergency measures, these actions come without clear discussion about what kinds of technologies should be bought with government funds to decrease the impact of drought. Moreover, the categorization of these interventions as “emergency” actions means they are put in place when conditions are already straining smallholders, and none of these policies are put into a longer climate change perspective. Resilience is not about response to any one particular climate event, but is instead built through time—especially during good rainy years, when the farmer has time and resources to organize his/her farm to face longer droughts.
Climate records show that over the last 50 years, average annual precipitation in BDJ has decreased by more than 300 mm (−30 %) and average daily temperature has increased by approximately 2 °C (twice the global average for the latter). These changes have altered smallholder life, pushing farmers into pastoralism as staple crop production has become less and less profitable. Nevertheless, this shift has not protected smallholders from climate vulnerability. Recent records show extreme sensitivity of livestock to climate in BDJ: rising temperatures, decreasing rainfall and increasing deforestation rates expose livestock to ever-increasing environmental stress, thereby reducing their productivity. Milk production has already decreased significantly in BDJ. Such conditions make it difficult for farmers to grow their own feedstock. Worst of all, forecast climate trends threaten to further undermine the region’s agriculture and livestock industry—the primary source of economic productivity. The severe drought of 2018–2018 highlights the socio-economic vulnerability of the region.
The Adapta Sertão coalition has tried to understand, through applied research at a farm level, how balanced animal feeding practices and the use of water-efficient irrigation systems can break this vicious cycle of low agricultural productivity and environmental degradation. Our pilot results on efficient irrigation and improved animal feeding practices show tremendous promise, and highlight important considerations for policymakers. First, irrigation and feeding practices are both profitable, but fundamentally limited by water availability (total stored capacity for irrigation, and production of forage for livestock). Programs to augment smallholder water access, through catchments or groundwater access, are therefore key for maximizing returns to irrigation investments. It is important that where such programs are introduced, groundwater extraction be regulated based on the recharge rate of the aquifer so as not to deplete groundwater resources, as has happened elsewhere in Bahia. Likewise, extension programs to promote balanced feeding practices must be accompanied by programs that help smallholders grow more forage on less water and a smaller land footprint, and help them rehabilitate degraded lands for better forage productivity. Such programs must be accompanied by institutions and policies that will enable farmers to more easily access supplemental protein and calorie feeds. (For example, farmers in BDJ were able to access these feeds through farmer cooperatives, which may need to be strengthened in other regions.) Both irrigation and balanced feed initiatives could be integrated with comprehensive soil management programs.
The magnitude (and strong statistical significance) of climate trends in BDJ in recent decades underscores the need for policy support in mainstreaming specific strategies and technologies (like the ones outlined in this study). The process outlined here—understanding localized climate impacts and the region-specific dynamics of smallholder vulnerability—should be undertaken across the Sertão, where climate trends and conditions may differ. Policies and programs rooted in these findings can then help simultaneously make farmers more resilient to climate change impacts and sustain the local bioma—the caatinga—at the basis of regional agricultural production.
The federal definition “smallholder” is based on socioeconomic status and rural classification, and varies according to region. In this study area, smallholders are defined as owning less than 70 ha of land. All of the farmers fit this criteria, and live on their farms (they are small family operations). As such, we use the terms smallholder and family farmer interchangeably here.
Agradecimentos.
This project was supported by the Climate Development and Knowledge Network (CDKN).
Supplementary material.
Referências.
Informações sobre direitos autorais.
Open Access This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License which permits any use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author(s) and the source are credited.
Autores e afiliações.
Jennifer Burney 1 Email author Daniele Cesano 2 Jarrod Russell 1 Emilio Lèvre La Rovere 3 Thais Corral 2 Nereide Segala Coelho 4 Laise Santos 4 1. University of California San Diego (IRPS) San Diego USA 2. REDEH-Rede de Desenvolvimento Humano Rio de Janeiro Brazil 3. Cento Clima/UFRJ Rio de Janeiro Brazil 4. Cooperativa Ser do Sertão Pintadas Brazil.
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Climate Change Adaptation Strategies: Water Resources Management Options for Smallholder Farming Systems in Sub-Saharan Africa.
Climate change, population growth, increasing water demand, overexploitation of natural resources and environmental degradation have significantly degraded the world’s freshwater resources. In sub-Saharan Africa (SSA), the number of countries where water demand outstrips available resources is increasing. Many African countries experience either water stress (less than 1,700 m3 per capita per annum) or water scarcity (less than 1,000 m3 per capita per annum) or both. Moreover, food insecurity remains endemic throughout much of Africa, with climatic factors such as rainfall variability a major cause. For example, in 2006, 25 African countries required food aid, largely due to recurring drought. Poverty and food insecurity are linked to low agricultural productivity aggravated by climate change and variability. As 1970 Nobel Peace Prize Laureate Norman Borlaug stated, ‘Humankind in the 21st century will need to bring about a Blue Revolution to complement the Asian Green Revolution of the 20th century… New science and technology must lead the way.’…
Foresight For Development - Funding for this uniquely African foresight site was generously provided by Rockefeller Foundation. Email Us | Creative Commons Deed | Terms of Conditions.

Climate change adaptation strategies water resources management options for smallholder

Climate Change Adaptation Strategies: Water Resources Management Options for Smallholder Farming Systems in Sub-Saharan Africa , Rockefeller Foundation, 2018.
Failure to consider and adapt to climate change will reduce the impact of otherwise efficient and effective agricultural development initiatives. As this study points out, smallholders are extremely vulnerable to climate change. This study reviews water resource management and adaptation strategies and offers suggestions for future intervention.
Access the report here.
FAO discusses climate-smart food security practices.
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New Issue Paper from the Global Donor Platform Looks at the Role of Agriculture in Climate Change Negotiations.
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FAO Makes Recommendations for Climate Change Adaptation.
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Investments in Agricultural Productivity Have Potential to Offset Effects of Climate Change on Agriculture in Africa.
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Progress Towards Alleviating Poverty Threatened by Global Crisis, says UN.
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