Estimacion-teorica

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ESTIMACIÓN TEÓRICA DE LA HUELLA HÍDRICA DEL CULTIVO DE PAPA 
 EN VENTAQUEMADA, TOCA Y SAMACÁ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LIGIA PATRICIA VARGAS LÓPEZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA DE POSGRADOS 
MAESTRÍA EN INGENIERÍA AMBIENTAL 
2019 
2 
 
ESTIMACIÓN TEÓRICA DE LA HUELLA HÍDRICA DEL CULTIVO DE PAPA 
 EN VENTAQUEMADA, TOCA Y SAMACÁ. 
 
 
 
 
 
LIGIA PATRICIA VARGAS LÓPEZ 
 
 
 
Proyecto de grado para optar por el título de Magíster en Ingeniería 
Ambiental 
 
 
 
Directora 
GLORIA LUCÍA CAMARGO MILLÁN 
Ingeniera Química 
Magíster en Ingeniería Civil Área Ambiental 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA DE POSGRADOS 
MAESTRÍA EN INGENIERÍA AMBIENTAL 
2019 
3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tunja, 2019 
 
Nota de Aceptación: 
 
Aprobado por el Comité de 
Currículo en cumplimiento de los 
requisitos exigidos por la 
Universidad Pedagógica y 
Tecnológica de Colombia para 
optar por el título de Magíster en 
Ingeniería Ambiental. 
 
 
 
Ing. GLORIA CAMARGO M. 
Directora proyecto de grado 
 
 
_______________________ 
Jurado 
 
 
_______________________ 
Jurado 
 
 
 
 
 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“La autoridad científica de la Facultad de Ingeniería reside en ella misma, por lo 
tanto no responde por las opiniones expresadas en este proyecto de grado” 
 
 
 
Se autoriza su reproducción indicando su origen 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
DEDICATORIA 
 
A Dios, quien ha sido mi fiel compañero en el camino… 
 
A mis dos Moritas favoritos: Nico y Elkin por todo su amor, su comprensión y 
apoyo …. 
A mis padres Teodolindo y Elvira, quienes, con una historia de amor de 60 años, 
han sido el mejor ejemplo de amor, paciencia, alegría y lucha… 
A mis hermanos: Lucho, Rafa, Florecilla, Martucha, Olguis, Fredín y 
Dieguín… quienes siempre me motivaron para llegar a la meta a pesar de las 
dificultades... 
A mi Norita… a pesar de su ausencia… su recuerdo y su ejemplo de vida van 
conmigo en cada paso que doy … 
A mi amiga Paty Rodríguez por esta amistad eterna… 
A mi Nata que me permitió contagiarla de este sueño … 
A todos ellos dedico la culminación de esta etapa y el inicio de este sueño… 
porque éste… éste es tan solo el comienzo… 
 
 
 
 
 
 
6 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
La autora expresa sus agradecimientos a: 
 
Ingeniera Química Gloria Lucia Camargo Millán, MSc. en Ingeniería Civil. Área 
Ambiental, directora de este proyecto, por su asesoría y apoyo. 
Ingeniero Civil Helver Parra Arias, MSc. en Ingeniería Civil, por su asesoría y 
acompañamiento. 
Ingeniero Agrónomo Germán Cely Reyes, MSc en Ciencias Agrarias; por su 
orientación. 
Ingeniero civil Diego Suárez, por su asesoría en el área de Sistemas de Información 
Geográfica. 
Ingeniero Ricardo Riaño, Secretaría de Fomento Agropecuario de Boyacá. 
Arturo Ascencio, meteorólogo del IDEAM seccional Duitama. 
Ingeniera Agrónoma Dora Medina por su orientación. 
Departamento Administrativo Nacional de Estadística DANE, sede Tunja 
Federación de productores de papa FEDEPAPA. 
Entidades prestadoras del servicio de asistencia técnica Agropecuaria de los 
municipios de Toca, Samacá y Ventaquemada. 
A los productores de papa Gustavo Buitrago y Jorge Rubio por sus aportes. 
A los agricultores que a pesar de las adversidades continúan entregando su 
esfuerzo y dedicación a un cultivo fundamental para la seguridad alimentaria. 
A mis compañeros de viaje y cómplices en este sueño: Sandra Estupiñán, Diana 
Caicedo, Hugo Díaz, Nelson Sierra y Yesid Soto. Gracias por la compañía, el ánimo, 
la paciencia, las risas y los imborrables recuerdos que quedan del inicio y 
culminación de esta etapa… cuentan con una amiga siempre… 
A todas las personas que aportaron un granito de arena en la construcción de este 
proyecto. 
 
 
 
7 
 
CONTENIDO 
 
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 16 
1 OBJETIVOS .................................................................................................... 18 
1.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................... 18 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................... 18 
 
2. MARCO TEÓRICO ........................................................................................ 19 
2.1 SITUACIÓN DEL AGUA EN EL MUNDO....................................................... 19 
2.2 RECURSOS HÍDRICOS EN COLOMBIA ..................................................... 19 
2.2.1 Generalidades del recurso hídrico del país: ............................................. 20 
2.2.1.1 Aguas Superficiales: ................................................................................ 20 
2.2.1.2 Aguas Subterráneas: ............................................................................... 20 
2.2.1.3 Humedales, ciénagas y embalses: .......................................................... 20 
2.2.1.4 Glaciares: ................................................................................................. 20 
2.2.1.5 Páramos: .................................................................................................. 21 
2.2.2 Recursos hídricos en Boyacá. ................................................................. 21 
2.3 EL AGUA EN LA AGRICULTURA ................................................................. 22 
2.4 IMPORTANCIA DEL CULTIVO DE PAPA ..................................................... 24 
2.4.1 Generalidades .......................................................................................... 24 
2.4.2 Importancia del cultivo de papa en la seguridad alimentaria. ................... 26 
2.5 CONTAMINACIÓN DEL AGUA POR NITROGENO¡Error! Marcador no 
definido.…………….……………..26 
2.6 HUELLA HÍDRICA ......................................................................................... 28 
2.6.1 Generalidades. ......................................................................................... 28 
2.6.1.1 Huella Hídrica Azul:.................................................................................. 28 
2.6.1.2 Huella Hídrica Verde: ............................................................................... 28 
2.6.1.3 Huella Hídrica Gris. .................................................................................. 28 
2.6.2 Variables empleadas en la estimación de huella hídrica ......................... 29 
2.6.2.1 Información climática ............................................................................... 29 
2.6.2.2 Información del cultivo ............................................................................. 31 
2.6.2.3 Información de Suelo ............................................................................... 33 
2.6.3 Huella Hídrica y Gestión Integral del Recurso Hídrico. ............................ 34 
2.7 PROGRAMA CROPWAT 8.0 DE LA FAO. .................................................... 35 
2.8 ESTADO DEL ARTE ...................................................................................... 36 
2.8.1 Estudios de Huella Hídrica de Cultivos ..................................................... 36 
2.8.2 Huella hídrica cultivo de papa. .................................................................. 39 
2.8.3 Gestión del recurso hídrico. ...................................................................... 41 
2.8.4 Contaminación por Nitrógeno. .................................................................. 42 
 
3. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................. 44 
3.1 FASE 1. ESTABLECIMIENTODE OBJETIVOS Y ALCANCE ...................... 44 
3.1.1 Encuesta. ................................................................................................. 44 
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8 
 
3.2 CONTABILIZACIÓN DE LA HUELLA HÍDRICA DEL CULTIVO DE PAPA (S. 
tuberosum), EN LOS MUNICIPIOS DE VENTAQUEMADA, TOCA Y SAMACÁ. .. 46 
3.2.1 Bases de datos. ....................................................................................... 46 
3.2.2. Modelamiento en Cropwat 8.0. ................................................................ 49 
3.2.3 Cálculo de la Huella Hídrica Verde. ......................................................... 50 
3.2.4 Cálculo de la Huella Hídrica Azul. ............................................................ 50 
3.2.5 Cálculo de la Huella Hídrica Gris. ............................................................ 51 
3.2.6 Sistematización y tratamiento de la información ...................................... 52 
3.2.6.1 Corrección y llenado de datos. ................................................................. 52 
3.2.6.2 Interpolación. ........................................................................................... 52 
3.3 Análisis de sostenibilidad ............................................................................... 52 
3.4 Formulación de estrategias. ........................................................................... 52 
 
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .......................................................................... 53 
4.1. FASE 1: OBJETIVOS Y ALCANCE………………………………………..…….53 
4.1.1 Delimitación de la zona de estudio. ......................................................... 53 
4.1.2 Generalidades del cultivo. ........................................................................ 54 
4.1.2.1 Establecimiento del cultivo. ...................................................................... 54 
4.1.2.2 Desarrollo del cultivo. ............................................................................... 55 
4.1.2.3 Control fitosanitario. ................................................................................. 56 
4.1.2.4 Cosecha. .................................................................................................. 56 
4.1.2.5 Empleo de agua en el cultivo. .................................................................. 57 
4.1.2.6 Costos de producción. ............................................................................. 60 
4.2 FASE 2: CÁLCULO DE LA HUELLA HÍDRICA DEL CULTIVO DE PAPA .... 61 
4.2.1 Manejo información climática……………………………………………………61 
4.2.2 Modelamiento en Cropwat 8.0 ..................................................................... 62 
4.2.3 Huella hídrica verde. .................................................................................... 68 
4.2.4 Huella hídrica azul. ...................................................................................... 68 
4.2.5 Huella hídrica gris. ....................................................................................... 69 
4.2.6 Huella Hídrica General ................................................................................. 69 
4.2.7 Huella Hídrica Verde módulo programación de riego No Regar. ................. 70 
4.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS Y SOSTENIBILIDAD ...................................... 70 
4.3.1 Comportamiento variables climáticas.......................................................... 70 
4.3.1.1 Precipitación ............................................................................................ 70 
4.3.1.2 Temperatura ............................................................................................ 74 
4.3.1.3 Humedad Relativa ................................................................................... 78 
4.3.2 Huella Hídrica ............................................................................................. 78 
4.3.2.1 Huella hídrica verde ................................................................................. 78 
4.3.2.2 Huella hídrica azul ................................................................................... 79 
4.3.2.3 Huella gris ................................................................................................ 81 
4.3.2.4 Huella hídrica general .............................................................................. 83 
4.3.2.5 Huella Hídrica Verde módulo programación de riego No Regar .............. 84 
4.3.2.6 Evapotranspiración del Cultivo ................................................................. 87 
4.3.3 Análisis de Sostenibilidad ........................................................................... 88 
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9 
 
4.4 FORMULACIÓN DE ALTERNATIVAS ........................................................... 93 
5. CONCLUSIONES ............................................................................................. 95 
6. RECOMENDACIONES ..................................................................................... 98 
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 99 
ANEXOS .............................................................................................................. 110 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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10 
 
LISTA DE TABLAS 
pág. 
 
Tabla 1. Producción mundial de papa 2016 - 2017 ............................................... 24 
Tabla 2. Producción por departamentos para el año 2017 .................................... 25 
Tabla 3. Tamaño muestral ..................................................................................... 45 
Tabla 4. Variables requeridas para el modelo CROPWAT 8.0 de la FAO. ............ 47 
Tabla 5. Otras variables empleadas en la estimación de la Huella Hídrica ........... 48 
Tabla 6. Estaciones empleadas de la Red de Monitoreo del IDEAM. ................... 48 
Tabla 7. Módulos de CROPWAT 8.0 ..................................................................... 49 
Tabla 8. Variedades de papa predominantes en la zona de estudio. .................... 54 
Tabla 9. Producción en la zona de estudio Semestre A periodo 2011-2015 ......... 57 
Tabla 10. Valores Huella Hídrica Verde zona de estudio .......... …………………..68 
Tabla 11. Valores Huella Hídrica Azul zona de estudio ......................................... 68 
Tabla 12. Valores Huella Hídrica Gris zona de estudio ......................................... 69 
Tabla 13. Huella Hídrica 2011-2015 Zona de estudio. ......................................... 70 
Tabla 14. Huella Hídrica Verde Cropwat opción No regar periodo 2011-2015 ...... 71 
Tabla 15. Precipitación anual 2011-2015 Zona de estudio .................................... 74 
Tabla 16. Reducción de Rendimiento del cultivo periodo 2011-2015 .................... 85 
Tabla 17. Rangos y categorías del índice del uso del agua (IUA) ......................... 89 
Tabla 18: Caudales Medios Mensuales ríos Chorrera y Teatinos Periodo 
 2011-2015, zona de estudio ………………………………………………… ……….…… 91 
Tabla 19: Índice de Uso de Agua Periodo 2011-2015, zona de estudio…………. 92 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
LISTA DE FIGURAS 
pág. 
Figura 1. Uso de fertilizantes (Kg‧Ha-1). .............................................................. 27 
Figura 2. Distribución de la evapotranspiración en evaporación y transpiración en 
un cultivo anual. ..................................................................................................... 30 
Figura 3. Balance de agua en el suelo de la zona radicular .................................. 31 
Figura 4. Fases de la metodología de la WFN para estimación de la Huella Hídrica
 ............................................................................................................................... 44 
Figura 5. Recopilación de información primaria a través de encuestas en la zona de 
estudio. .................................................................................................................. 46 
Figura 6. Zona de estudio ..................................................................................... 53 
Figura 7. Rejadeada y deshierba del cultivo de papa en Samacá ........................ 55 
Figura 8. Preparación mezclas de producto para aplicaciones ............................. 58 
Figura 9. Río Chorrera municipio de Toca ............................................................ 58 
Figura 10. Uso de Reservorio Vereda Guantoque, Samacá ................................. 59 
Figura 11. Distribución costos de producción cultivo de papa en Boyacá. ............ 60 
Figura 12. Estacioners empleadas en el área de estudio ………………………….61 
Figura 13. Módulo ETo Penman Monteith . ........................................................... 62 
Figura 14. Módulo Precipitación Mensual. ............................................................ 63 
Figura 15. Módulo Cultivo. .................................................................................... 63 
Figura 16. Módulo Suelo. ...................................................................................... 64 
Figura 17. Módulo Requerimiento de Riego del cultivo. ........................................ 65 
Figura 18. Módulo Programación de Riego. .......................................................... 66 
Figura 19. Huella Hídrica verde opción No Regar Cropwat 8.0………………….. 67 
Figura 20. Precipitación mensual periodo de estudio 2011-2015 Vs promedio 
histórico 1992-2015 Estación La Copa municipio de Toca. ................................... 71 
Figura 21. Precipitación mensual periodo de estudio 2011-2015 Vs histórico 1986-
2015 Estación Villa del Carmen municipio de Samacá………………………………72 
Figura 22. Precipitación mensual periodo de estudio 2011-2015 Vs histórico 1986-
2015 Estación Nuevo Colón área municipio de Ventaquemada……………………73 
Figura 23. Temperaturas media máxima y media mínima del periodo de estudio 
2011-2015 Vs histórico 1992-2015.Estación La Copa municipio de Toca. .......... 75 
Figura 24. Temperaturas media máxima y media mínima del periodo de estudio 
2011-2015 Vs histórico 1992-2015. Estación La Copa municipio de Toca. .......... 75 
Figura 25. Temperaturas media máxima y media mínima del periodo de estudio 
2011-2015 Vs histórico 1986-2015. Estación Villa del Carmen municipio de 
Samacá. ................................................................................................................. 76 
Figura 26. Temperaturas media máxima y media mínima del periodo de estudio 
2011-2015 Vs histórico 1986-2015. Estación Villa del Carmen municipio de 
Samacá. ................................................................................................................. 76 
Figura 27. Temperaturas media máxima y media mínima del periodo de estudio 
2011-2015 vs histórico 1986-2015. Estación Nuevo Colón próxima al municipio de 
Ventaquemada. ...................................................................................................... 77 
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12 
 
Figura 28. Temperaturas media máxima y media mínima del periodo de estudio 
2011-2015 vs histórico 1986-2015. Estación Nuevo Colón . ................................ 77 
Figura 29. Resultados Huella Hídrica Verde zona de estudio 2011-2015 ............. 78 
Figura 30. Resultados Huella Hídrica Azul zona de estudio 2011-2015 ............... 79 
Figura 31. Resultados Huella Hídrica Gris zona de estudio 2011-2015 ................ 81 
Figura 32. Huella Hídrica y Rendimientos zona de estudio periodo 2011-2015 .... 84 
Figura 33. Reducción de rendimiento del cultivo sin suministro de riego ............. 85 
Figura 34. Huellas Hídricas verdes con riego Vs: sin riego 2011-2015 ................. 86 
Figura 35. Resultados Evapotranspiración del cultivo, Precipitación efectiva y 
Requerimiento de Riego, zona de estudio periodo 2011-2015 a partir ................. 87 
Figura 36. Socialización de resultados con productores de la zona de estudio .... 92 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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13 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
Anexo A. Formato Encuesta. Medio digital 
 
Anexo B. Información climática. Medio digital 
 
Anexo C. Modelamiento en Cropwat 8.0. Medio Digital 
 
Anexo D. Cálculos Huellas Hídricas verde y azul zona de estudio. Archivo 
Excel en Medio digital 
 
Anexo E. Cálculo Huella Hídrica Gris. Medio digital 
 
Anexo F. Plegable socialización. Medio digital 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
RESUMEN 
 
El Sector Agrícola es el mayor consumidor de agua dulce en el mundo, seguido por 
el doméstico y el industrial. La agricultura ocasiona una alta presión sobre el recurso 
hídrico debido a las inadecuadas prácticas de producción, el vertimiento de residuos 
y la escasa sensibilización hacia la conservación y preservación de este importante 
recurso. 
La producción de papa en Colombia, es una de las actividades agrícolas más 
importantes y Boyacá se encuentra entre los departamentos del país con más altas 
producciones del tubérculo. Este cultivo emplea un gran número de familias, 
generando un alto número de jornales; sin embargo, el sistema de producción 
tradicional del cultivo conlleva a prácticas agrícolas poco amigables con el entorno 
y al uso indiscriminado de plaguicidas, fungicidas y fertilizantes, los cuales impactan 
los ríos y el agua subterránea a través de la escorrentía y la lixiviación. A través del 
indicador de Huella Hídrica de Hoekstra y Chapain (2011), como herramienta de 
Gestión ambiental y el uso de Cropwat 8.0 de la FAO, se identificó el uso y manejo 
del agua en la fase agrícola del cultivo de papa (S. tuberosum). 
En los municipios que conforman la zona de estudio: Toca,Samacá y 
Ventaquemada, se encontró un bajo acceso de los productores de papa a sistemas 
de riego lo que repercute en que el único suministro de agua a partir del cual se 
proveen los requerimientos hídricos a la planta, es a través de las precipitaciones. 
A esto se suma que los fenómenos de variabilidad climática ocurridos en el periodo 
de estudio 2011-2015, cambiaron los patrones normales del clima y siendo la papa 
un cultivo sensible al déficit y/o exceso hídrico, se vieron afectados aspectos de la 
producción como el rendimiento, variable que influye notoriamente en el cálculo de 
los valores de Huella Hídrica estimados. Los valores máximos y mínimos de Huella 
hídrica encontrados en la zona se presentaron en los años 2011 y 2015 
respectivamente. 
 
Palabras clave: cultivo de papa, requerimiento hídrico del cultivo, huella hídrica, 
recurso hídrico, Toca, Samacá, Ventaquemada. 
 
 
 
 
 
 
15 
 
ABSTRACT 
 
The Agricultural Sector is the largest consumer of fresh water in the world, followed 
by domestic and industrial. Agriculture causes a high pressure on the water resource 
due to inadequate production practices, the dumping of waste and the scarce 
awareness of the conservation and preservation of this important resource. 
Potato production in Colombia is one of the most important agricultural activities and 
Boyacá is among the departments of the country with the highest tuber production. 
This crop employs a large number of families, generating a high number of wages; 
however, the traditional production system of the crop leads to unfriendly agricultural 
practices with the environment and the indiscriminate use of pesticides, fungicides 
and fertilizers, which impact the rivers and groundwater through runoff and leaching. 
Through the Water Footprint indicator of Hoekstra and Chapain (2011), as an 
environmental management tool and the use of FAO's Cropwat 8.0, the use and 
management of water in the agricultural phase of potato cultivation was identified (S. 
tuberosum). 
In the municipalities that make up the study area: Toca, Samacá and 
Ventaquemada, a low access of the potato producers to irrigation systems was 
found, which results in the only water supply from which water requirements are 
provided to The plant is through rainfall. To this is added that the phenomena of 
climatic variability that occurred in the study period 2011-2015, changed the normal 
weather patterns and being the potato a crop sensitive to deficit and / or water 
excess, aspects of production such as performance, a variable that has a significant 
influence on the calculation of the estimated Water Footprint values. The maximum 
and minimum values of the water footprint found in the area were presented in 2011 
and 2015 respectively. 
 
Keywords: potato crop, crop water requirement, water footprint, water resource, 
Toca, Samaca, Ventaquemada. 
 
 
 
 
 
 
16 
 
INTRODUCCIÓN 
 
En la actualidad, ha empezado a cobrar importancia la adopción de acciones 
orientadas a lograr un desarrollo sostenible, optimizando los procesos productivos 
que garanticen una seguridad alimentaria con prácticas de conservación y 
recuperación del entorno y que disminuyan la presión sobre el recurso hídrico. El 
crecimiento de la población, el aumento en la demanda de alimentos, la 
contaminación ambiental y la producción agrícola, entre otros, han venido afectando 
el volumen de agua dulce disponible. 
Según la FAO (2012), la agricultura es el sector que más consume agua dulce (cerca 
del 70%), ejerciendo una fuerte presión sobre las fuentes hídricas. La afectación del 
recurso hídrico se recrudece con las prácticas agrícolas tradicionales de cultivo y el 
uso de fertilizantes cuyos residuos repercuten en la eutrofización y contaminación 
del agua dulce. 
En Colombia, el cultivo de papa es una de las actividades agrícolas más 
importantes; las labores de cultivo generan alrededor de 80.000 empleos directos y 
más de 230.000 indirectos incluyendo la comercialización. Los departamentos más 
productores son: Cundinamarca, Boyacá y Nariño donde el cultivo se ha convertido 
en un importante eslabón de la economía regional. Este cultivo es el que posee la 
más alta demanda por fungicidas e insecticidas y el segundo por uso de fertilizantes 
químicos, además su producción se desarrolla a través de tecnologías tradicionales 
que ocasionan una serie de impactos sobre el recurso hídrico. 
El departamento de Boyacá es uno de los mayores productores de papa en el país. 
Para el año 2.017 alcanzó una producción de 713.592 ton. cosechadas (Riascos, 
2017b). Entre sus municipios más productores se encuentran Ventaquemada, Toca 
y Samacá, poblaciones objeto del presente estudio y que poseen una tradición 
agrícola respecto a la producción del tubérculo. 
Las producciones de papa correspondientes al año 2015 en la zona de estudio son: 
Ventaquemada con 40.500 ton., Toca con 14.426 ton. y Samacá con 16.253 ton. 
Adicionalmente estos municipios cuentan en su jurisdicción con recursos hídricos 
de importancia ambiental, siendo fundamental determinar el uso y manejo de este 
importante recurso en las labores propias de la producción del tubérculo. 
Se aplicó la metodología de evaluación de la Huella Hídrica de Hoekstra y Chapain 
(2011) establecida en el Manual de la Red Internacional de Huella Hídrica Water 
Footprint Network (WFN), como indicador de gestión ambiental que permitió 
identificar el uso del recurso hídrico en la fase agrícola del cultivo de papa (S. 
tuberosum) a partir de componentes de tipo cualitativo y cuantitativo. Se formularon 
estrategias orientadas al manejo y uso racional del agua contribuyendo a la 
17 
 
reducción de la Huella Hídrica generada por la producción de papa y se socializaron 
los resultados del estudio con agricultores de la zona de estudio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1 OBJETIVO GENERAL 
 
Realizar una estimación teórica de la Huella Hídrica del cultivo de papa en los 
municipios de Ventaquemada, Toca y Samacá. 
 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
• Realizar un diagnóstico del uso y manejo del agua en el cultivo de papa (S. 
tuberosum) en los municipios de: Ventaquemada, Toca y Samacá. 
 
• Estimar las Huellas Hídricas azul, verde y gris del cultivo de papa (S. tuberosum) 
en los municipios de estudio, a través de datos históricos de los últimos 5 años. 
 
• Formular estrategias orientadas al uso racional del recurso hídrico en la 
producción del cultivo de papa (S. tuberosum) en los municipios de Ventaquemada, 
Toca y Toca. 
 
• Socializar los resultados del estudio a los productores de papa (S. tuberosum) de 
la zona de interés contribuyendo a una gestión integral del recurso hídrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19 
 
2. MARCO TEÓRICO 
 
 
2.1 SITUACIÓN DEL AGUA EN EL MUNDO 
 
Según Arévalo et al. (2012), el agua cubre aproximadamente el 75% de la superficie 
del planeta y sólo el 2.5% de ésta es agua dulce, representada en glaciares y aguas 
subterráneas. United Nations WATER (2015), afirma que el crecimiento poblacional 
en el mundo se está dando a un ritmo de 80 millones de personas al año, 
aumentando las necesidades de agua dulce a 64 mil millones de metros cúbicos 
anuales aproximadamente y que para el 2030, el mundo se enfrentará a un déficit 
del 40%. Según la ONU (2014), para el año 2050, se requerirá un 55% más de 
agua para satisfacer las necesidades de consumo de esa población en crecimiento. 
 
El continente americano tiene una amplia riqueza hídrica al poseer el 46% de los 
recursos hídricos del planeta, la precipitación pluvial alcanza un promedio de 1.084 
mm anuales y la tasa de extracción del vital líquido varía desde menos de 1% hasta 
más del 15% (IICA,2014b). En contraste, en la Amazonía se presentan impactos 
negativos como la pérdida de cobertura forestaly el cambio en el uso del suelo, 
situaciones que repercuten sobre la evapotranspiración cuya consecuencia principal 
es la pérdida del equilibrio hídrico, visible en la escasez del vital líquido, sequías 
más prolongadas cuyo impacto afecta directamente áreas como la social y 
económica (CEPAL- UN, 2018). 
 
Según IICA (2014b), la agricultura es el principal sector económico al que se le 
adjudica el 70% de la extracción de agua dulce. La alta demanda del recurso 
hídrico, ocasiona una competencia que lleva a las naciones a implementar prácticas 
enfocadas a una gestión eficiente del agua, optimizando su extracción, captación, 
conservación, almacenamiento y reciclaje, para suplir las necesidades básicas que 
requiere una población en contante crecimiento. Sugiere, a la vez llevar a cabo 
sistemas de producción encaminados a cuatro áreas de acción: 1) utilización del 
agua por las plantas, 2) mejoras en la utilización del agua en las parcelas o unidades 
de producción, 3) mejoramiento de la conducción y el suministro de agua y 4) 
innovaciones en el manejo de las cuencas. 
 
2.2 RECURSOS HÍDRICOS EN COLOMBIA 
 
Colombia ocupa el séptimo puesto de los países con mayor disponibilidad de 
recursos hídricos renovables tras Brasil, Rusia, USA, Canadá, Indonesia y China. 
La distribución geográfica de la población, no coincide con la disponibilidad del 
recurso: el área hidrográfica del Magdalena – Cauca, que posee la mayor 
concentración de población (70%), no cuenta con mayor disponibilidad de agua 
(13%); caso contrario, en la Amazonía y Orinoquía cuya población representa el 
10% de la nacional, ostentan un alto volumen de agua aprovechable (Arévalo et al., 
2010). 
20 
 
Las unidades de análisis espaciales consideran los niveles de la zonificación 
hidrográfica del país en el orden nacional de la siguiente manera: 5 áreas 
hidrográficas, 41 zonas y 316 subzonas, para agua subterránea 16 provincias 
hidrogeológicas y 61 sistemas acuíferos. (IDEAM, 2014). 
 
2.2.1 Generalidades del recurso hídrico del país: 
 
Según la Política Nacional del Recuso Hídrico (Ministerio de Ambiente, Vivienda y 
Desarrollo Territorial, 2010), la oferta y disponibilidad de agua en Colombia se 
encuentra distribuida de la siguiente manera: 
 
2.2.1.1 Aguas Superficiales: Están representadas por cuerpos de agua lénticos 
y grandes ecosistemas de humedales. El recurso hídrico colombiano está 
compuesto por: una red fluvial superficial de 2.084 km3 de escorrentía al año, 
equivalente a un caudal de 67000 m3‧s-1; 38 km3 en ciénagas, lagunas, lagos y 
embalses y 7 km3 en reservorios y otros. Debido a la alta variabilidad espacial y 
temporal, en nuestro país existen zonas con abundante oferta natural y en otras es 
muy escasa. Los rendimientos hídricos en la región Magdalena – Cauca, presentan 
valores bajos entre 10 y 92 L‧km-2. Cerca del 80% de la población ubicada en la 
zona urbana, se abastece de fuentes de baja capacidad de regulación: arroyos, 
quebradas, riachuelos, entre otros, situación que definiría a estas poblaciones como 
altamente vulnerables debido al difícil acceso al recurso hídrico. (Ministerio de 
Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010), 
 
2.2.1.2 Aguas subterráneas: Colombia posee una alta disponibilidad de aguas 
subterráneas. En el Mapa Hidrogeológico de Colombia y en el Atlas Hidrogeológico, 
INGEOMINAS evidencia que aproximadamente el 75% del país posee zonas con 
un gran potencial de almacenamiento de agua subterránea en formaciones 
sedimentarias de edades Cuaternaria, Terciaria y Cretácica. (Ministerio de 
Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010), 
 
2.2.1.3 Humedales, ciénagas y embalses: Existen 5.622.750 ha. de estos 
ecosistemas, ubicados principalmente en los departamentos de Bolívar y 
Magdalena. Las lagunas comprenden una extensión de 22.950 ha., las sabanas 
inundables aproximadamente 9.255.475 ha (departamentos de Amazonas, Guainía 
y Guaviare), bosques inundables: .5.351.325 millones de has. (Orinoquia, 
Amazonia, bajo Magdalena y zona pacífica). (Ministerio de Ambiente, Vivienda y 
Desarrollo Territorial, 2010), 
 
2.2.1.4 Glaciares: El IDEAM reporta que en Colombia se encuentran seis masas 
glaciares de tamaño pequeño que ocupan un área de 48 Km2 (2% y 3% de 
Suramérica). En las últimas tres décadas y debido entre otras cosas al 
calentamiento global, se ha presentado una desglaciación con pérdidas de 3 a 5% 
de cobertura anual y una retracción de 20 a 25 m. por año. De continuar estas 
21 
 
condiciones, se calcula que en 30 ó 40 años, los nevados de nuestro país podrían 
desaparecer (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010). 
 
2.2.1.5 Páramos: Son fundamentales por sus funciones naturales de 
almacenamiento, captación, recarga de acuíferos, regulación hídrica y origen de los 
principales sistemas hídricos de abastecimiento. Este ecosistema de alta montaña 
tiene un área de 4’686.751 ha. y cuenta con un volumen 66,5 km3‧año-1, que 
corresponde a un caudal de 2109 m3/s. En alturas entre los 3000 y 4000 msnm, se 
encuentran 34 ecosistemas de páramo del país correspondientes a un área de 
1’933.000 Ha. (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010). 
 
El Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales IDEAM, entre los 
años 2005 a 2008, desarrolló actividades de seguimiento a la calidad de las fuentes 
hídricas a través de 1880 muestreos en 140 corrientes, 90 de las cuales pertenecen 
a la red básica del IDEAM. El objetivo del monitoreo fue calcular el Índice de Calidad 
del Agua para Corrientes Superficiales (ICACOSU) a través de variables como: 
porcentaje de saturación de oxígeno disuelto, sólidos totales en suspensión, 
demanda química de oxígeno, entre otros. (Ministerio de Ambiente, Vivienda y 
Desarrollo Territorial, 2010). 
 
En Colombia, la Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico 
(Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010), plantea un conjunto 
de estrategias y líneas de acción orientadas a fortalecer la adopción de tecnologías 
de ahorro, uso eficiente y sostenible del agua y concientizar a los ciudadanos hacia 
el desarrollo de prácticas sostenibles de uso del recurso hídrico. Entre dichas 
estrategias se encuentran: 
 
• Incrementar la utilización de tecnologías ahorradoras y de uso eficiente del 
agua. 
• Adoptar programas de reducción de pérdidas de agua y de mejoramiento de 
infraestructura obsoleta en los sistemas de abastecimiento de agua para 
cualquier uso. 
• Aumentar la ejecución los programas de uso eficiente y ahorro de agua en 
empresas de acueducto y alcantarillado, riego y drenaje, producción 
hidroeléctrica, entre otras. 
• Desarrollar e implementar mecanismos que promuevan cambios en hábitos de 
consumo no sostenibles en los usuarios del agua (incluye los distritos de riego). 
 
 
2.2.2 Recursos hídricos en Boyacá. Según la Gobernación de Boyacá (2015), la 
estructura ecológica principal del departamento corresponde a la cordillera oriental, 
relacionada con el sistema orográfico de los Andes, el cual, al atravesar la zona, 
forma dos sistemas hídricos articulados con los ríos Magdalena y Orinoco. En el 
departamento se encuentran cuerpos de agua importantes como las lagunas de: 
22 
 
Tota, Fúquene e Iguaque y la Ciénega de Palagua, las cuales aparte de ser riqueza 
hídrica, abastecen acueductos urbanos y rurales. Estas reservas hídricas 
presentan contaminación debido a la actividad agrícola la cual emplea grandes 
volúmenes de agroquímicos; por otro lado, se observa presión sobre el recurso 
hídrico debido a la alta extracción de agua (la cual es superior a lo que aportan los 
ríos) y al crecimiento acelerado de la población generando invasión de las rondas y 
pérdida de espacio de estas importantes y fundamentales fuentes de agua. 
 
La contaminación de los ríos en el territorio, es ocasionada por el aumento de 
residuos sólidos e inadecuada disposición final, aguas residualesque se vierten en 
los afluentes sin ningún tipo de tratamiento, la producción minera y las deficientes 
prácticas agrícolas en las que se aportan elementos como nitrógeno y fósforo al 
agua ocasionando eutrofización. El río Chicamocha se encuentra en estado crítico 
debido a la contaminación ocasionada por las ciudades de Tunja: 40%, Duitama 
30% y Sogamoso 20%. (Gobernación de Boyacá, 2015). 
 
Según García et al. (2012), los fenómenos de variabilidad climática tienen cada vez 
más intensidad sobre los recursos hídricos, por lo que es necesaria la generación 
de políticas orientadas a mitigar su afectación. La Gobernación de Boyacá cuenta 
con el Plan Integral de Cambio Climático de Boyacá (PICC Boyacá), el cual incluye 
un análisis general en temas de vulnerabilidad, adaptación y mitigación, un 
Portafolio de Perfiles de Proyectos priorizando: Recurso hídrico, Ecosistemas y 
Biodiversidad, Sector Agropecuario, Minero energético, Vivienda, Vías, salud y 
educación. (Gobernación de Boyacá, 2015). 
 
2.3 EL AGUA EN LA AGRICULTURA 
 
Se ha incrementado la competencia por el agua debido a la demanda de los 
diversos sectores incluida la agricultura, lo que implica una presión sobre las fuentes 
hídricas y el surgimiento de conflictos de índole social y económica. Las labores 
agrícolas están más limitadas por la escasez de agua debido a las precipitaciones 
insuficientes y a la no viabilidad de nuevos recursos. Las poblaciones más pobres 
experimentan un difícil acceso al agua, convirtiéndose en las damnificadas de una 
economía que busca una rentabilidad a corto plazo sin importar la afectación, en 
muchos casos irreversible de los recursos naturales. (FAO-Mundi Prensa, 2012). 
 
Según el Informe de la Organización de las Naciones Unidas (2008), diversos 
factores naturales y las actividades antrópicas, originan presiones sobre los 
recursos hídricos. La contaminación de las aguas superficiales en los países en 
vías de desarrollo, continúa en aumento debido a la presencia de contaminantes de 
uso agrícola, como pesticidas y nutrientes, los cuales son arrastrados por la 
escorrentía a ríos, lagos, humedales, aguas subterráneas, entre otros. Este tipo de 
contaminación ha cobrado importancia, debido a la degradación que produce en el 
agua dulce y la afectación progresiva de los ecosistemas acuáticos. En algunas 
zonas del Tolima, la Sabana de Bogotá y Codazzi (Cesar), se han detectado zonas 
23 
 
de acuíferos contaminadas por compuestos tóxicos y nocivos para la salud humana 
(IDEAM, 2014). 
 
La agricultura debe producir, para el 2050, cerca del 70% más de alimentos para 
garantizar una seguridad alimentaria que incluya a la población rural más pobre, 
emplear de manera racional los recursos naturales sin afectar el entorno a través 
de prácticas sostenibles que reduzcan la presión sobre el agua y la sobreexplotación 
del suelo y formular políticas económicas que propendan por una agricultura 
amigable con el entorno. (FAO-Mundi Prensa, 2012) 
 
Según Arévalo et al., (2012), los gobiernos, la sociedad civil y el sector privado están 
realizando acciones orientadas hacia una economía verde: implementando y 
optimizando tecnologías para aumentar la productividad sin que se afecten los 
recursos; efectuando ajustes y seguimiento a las políticas existentes y realizando 
actividades de transferencia de nuevas tecnologías dirigida a los productores. 
 
“La gestión sostenible del agua debe ser una acción prioritaria. El uso de tecnologías 
eficientes para el uso del agua en la agricultura, son fundamentales para la 
adaptación al cambio climático y la seguridad alimentaria” (Global Water Partnership 
GWP - Food and Agriculture Organization FAO, 2013) 
 
En el año 2013, el IICA llevó a cabo una investigación para determinar la situación 
en que se encuentra la gestión de los recursos hídricos y el agua en la agricultura. 
Dicho estudio arrojó que teniendo en cuenta la competencia que existe debido a la 
disminución del recurso y al aumento en la demanda del vital líquido, se requiere 
emplearlo de un modo más eficiente conservando su calidad, adoptar nuevas 
tecnologías que optimicen la captura y almacenamiento para evitar la escorrentía, 
mejorar el drenaje del suelo para evitar la acumulación y por ende la afectación de 
las producciones ocasionada por el exceso de agua. Se sugieren alternativas como: 
el manejo de manantiales, cosecha de agua, diversificación en los sistemas de 
riego, entre otros. (IICA, 2015). 
 
Arévalo et al, 2012 (citado por el CIAT 2016), afirma que en Colombia la agricultura 
emplea el 46.6% del agua, el sector energético el 21.6%, el pecuario 8.5% y el 
doméstico 8.2%. Que el uso y consumo de agua en las actividades agrícolas, está 
relacionado con las labores de riego, fertilización, control fitosanitario, lavado de 
equipos empleados en la producción y postcosecha. 
 
Según el MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO 
TERRITORIAL, 2010), el sector agrícola requiere 4,05 Km3 para el suministro de las 
necesidades de riego de los cultivos encontrados en los departamentos de Tolima, 
Boyacá, Cauca, Cundinamarca, Huila, La Guajira, Nariño, Norte de Santander, 
Santander y Valle del Cauca. Para suplir los requerimientos hídricos de las labores 
agrícolas, se emplean 16.760,33 millones de m3 (46,6% del nacional). Se calcula 
24 
 
que el 20% del agua extraída, retorna a las fuentes hídricas. El área fluvial de los 
ríos Magdalena y Cauca, posee el 67% de la demanda nacional. (IDEAM, 2014) 
 
2.4 IMPORTANCIA DEL CULTIVO DE PAPA 
 
Según Riascos (2017b), la producción mundial de papa para el año 2017 fue 
cercana a los 392 millones de ton., con un crecimiento del 1,8% respecto al año 
anterior. De esta producción China produjo más de 100 millones de ton., 
posicionándose como el mayor productor del tubérculo en el mundo. Colombia 
ocupó el puesto 30 en el ranking. 
 
2.4.1 Generalidades 
 
Tabla 1. Producción* mundial de papa 2016 - 2017 
 
PAÍS RANKING PARTICIPACIÓN 
(%) 
PRODUCCIÓN (ton.) 
* 
CHINA 1 26 100.421.820 
INDIA 2 12 47.481.779 
RUSIA 3 8 31.631.110 
UCRANIA 4 6 23.310.526 
EEUU 5 5 20.642.133 
ALEMANIA 6 3 10.013.562 
BANGLADESH 7 2 9.010.827 
POLONIA 8 2 7.635.909 
FRANCIA 9 2 7.240.275 
PAÍSES BAJ. 10 2 6.885.124 
COLOMBIA 30 0,7 2.751.837 
 
* Estimado 
 
Fuente: Estimación United States Department Agriculture (USDA) - Food And Agriculture 
Organization (FAO), cálculos Sistemas de Información y Estudios económicos 
FEDEAPAPA – FNFP. FEDEPAPA. (Riascos, 2017b). 
 
La papa se comercializa en fresco para consumo o semilla y para procesamiento 
(papa precocida congelada). Uno de los mayores inconvenientes en el comercio de 
papa es el aumento en las importaciones. (Riascos, 2017b). 
 
En Colombia más de 110.000 familias se dedican a la producción de papa, genera 
el mayor número de empleos en zonas de clima frío con cerca de 300.000 
(FEDEPAPA, 2017a). De los costos de producción por hectárea el 21,16% se 
emplea en fertilizantes, el 19,18% en mano de obra, el 14,49% en productos de 
control fitosanitario y en semilla el 11,67% aproximadamente (Ministerio de 
Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2004). 
 
25 
 
Las zonas productoras de papa en Colombia se caracterizan por dos períodos de 
lluvias (febrero a mayo y septiembre a noviembre), una temperatura promedio anual 
de 12 a 18ºC, una humedad relativa entre 70% y 90% y una precipitación promedio 
anual entre 700 y 2.000 mm al año. El suministro de agua requerido para el cultivo 
de papa está limitado por los periodos de lluvia, lo que obstaculiza la producción 
escalonada del mismo. Según la Guía Ambiental de la Papa (2004), las labores de 
riego se realizan generalmente cuando el suelo está seco, por lo tanto, no existen 
unos registros establecidos para llevar a cabo el control técnico de esta actividad. 
Se encuentra que menos del 7% del área sembrada tiene posibilidades de 
aplicación de riego y que existen deficiencias respecto a la frecuenciay tiempo de 
riego. En la etapa de cosecha se realiza el lavado del tubérculo en áreas próximas 
a las fuentes hídricas, ocasionando una contaminación del recurso. Menos de la 
tercera parte de los productores posee infraestructura para riego o tienen acceso al 
recurso hídrico. La disponibilidad de riego superficial para el departamento de 
Boyacá es de 24%. 
 
Según el Instituto Colombiano Agropecuario ICA (2011), la producción de papa en 
Colombia se lleva a cabo en las zonas altas de las tres cordilleras en cerca de 250 
municipios, siendo los departamentos más productores Cundinamarca, Boyacá y 
Nariño con el 80% del área sembrada. Los reportes indican que, en los últimos 5 
años, el área sembrada fue de 160.000 ha y la producción de 2.800.000 ton., para 
una producción por hectárea de 18 ton. Las labores de cultivo generan alrededor 
de 80.000 empleos directos y más de 230.000 indirectos incluyendo la 
comercialización. El Estudio Nacional del Agua 2014, en su reporte semestral de 
cultivos transitorios, reporta el área sembrada del cultivo de papa así: en el semestre 
B del año 2011 fue de 76.719,8 ha y para el primer semestre de 2012 fue de 
71.076,01 ha. 
 
Para el año 2017, la producción de papa a nivel nacional, alcanzó 2.751.837 ton., 
representando el 0,7% de la producción mundial. Los departamentos de 
Cundinamarca, Boyacá y Nariño son los mayores productores del tubérculo en el 
país con una producción del 84% del total nacional (Riascos, 2017b). 
 
Tabla 2. Producción por departamentos para el año 2017 
 
DEPARTAMENTO PRODUCCIÓN (ton) 
ANTIOQUIA 150.960 
BOYACÁ 713.592 
CUNDINAMARCA 1.075.360 
NARIÑO 530.000 
 OTROS (Cauca, Tolima, Caldas, 
Santander y Norte de Santander) 
281.925 
 
Fuente: Consejo Nacional de la papa – Sistemas de Información y Estudios Económicos 
Fedepapa – FNFP. (Riascos, 2017b). 
26 
 
 
Para el año 2017 Boyacá tuvo una participación porcentual del 26% en la producción 
nacional de papa (713.592 ton.), siendo el segundo mayor productor del país de 
Cundinamarca con el 40% (Riascos, 2017b). 
 
2.4.2 Importancia del cultivo de papa en la seguridad alimentaria. En el año 
2015, 193 países de la Organización de las Naciones Unidas ONU, trazaron una 
hoja de ruta orientada a alcanzar una igualdad económica, social y ambiental entre 
las naciones del mundo, surgiendo de este acuerdov17 Objetivos de Desarrollo 
Sostenible (ODS) y que forman parte de la Agenda 2030. Dentro de estos 
importantes objetivos, se encuentra el garantizar la seguridad alimentaria para 
contrarrestar el hambre en el mundo, responder a la demanda de alimentos de una 
población en crecimiento constante y producirlos bajo sistemas de producción 
amigables con el medio ambiente. Por esta razón, se apuesta a cultivos cuya 
producción sea alta en un mínimo de área establecida. El cultivo de papa es uno de 
ellos. 
 
La papa es el tercer alimento en importancia a nivel mundial en seguridad 
alimentaria (FEDEPAPA, 2017a), por esa razón la ONU proclamó el año 2008 como 
el Año Internacional de la papa. La papa forma parte de los diez alimentos más 
producidos en los países en vía de desarrollo debido a su importancia en el sistema 
de alimentación global ya que contribuye a los requerimientos energéticos y de 
nutrientes de más de dos mil millones de personas siendo producida y consumida, 
en su mayoría, por los productores de bajos recursos. (Consejo Nacional de la papa, 
2010). 
 
2.5 CONTAMINACIÓN DEL AGUA POR NITROGENO 
 
La Importancia del agua superficial en Colombia, se ve reflejada en los avances del 
Estudio Nacional del Agua 2018 (IDEAM, 2018), donde se afirma que el 5% de la 
riqueza hídrica mundial se concentra en el país. Por otro lado, respecto a las Aguas 
Subterráneas, UN- WATER (2015), afirma que éstas son las encargadas del 50% 
del abastecimiento de agua potable en el mundo y del 43% del agua empleada para 
el riego. 2.500 millones de personas dependen exclusivamente de estos recursos 
para satisfacer sus necesidades hídricas básicas. 
 
Entre las diferentes fuentes de contaminación del agua superficial y la subterránea, 
se encuentra el uso excesivo de productos de control fitosanitario y fertilizantes en 
la agricultura. Éstos últimos son una de las fuentes más importantes de entrada 
del nitrógeno al agua subterránea. 
Según la CEPAL (2018), la cantidad de fertilizantes aplicados en la agricultura 
durante el periodo comprendido entre el 2002 - 2014 en América latina, aumentó 
sustancialmente (Figura 1). Lo anterior debido a que algunos productores asocian 
27 
 
la cantidad de nutrientes aplicados con la productividad de los cultivos, sin tener en 
cuenta otras variables como el estado del suelo. 
 
Figura 1. Uso de fertilizantes (Kg‧Ha-1). 
 
 
Fuente: Segundo informe anual sobre el progreso y los desafíos regionales de la Agenda 
2030 para el Desarrollo Sostenible en América Latina y el Caribe. Santiago de Chile. 
(CEPAL,2018). 
El nitrógeno es uno de los nutrientes más importantes para las plantas. Los 
fertilizantes nitrogenados ocasionan una mayor lixiviación de nitratos (NO3-), su uso 
excesivo puede producir pérdidas de éstos hacia el subsuelo contaminando el agua 
subterránea (Medina y Cano, 2001). Esta lixiviación de nitratos se produce debido 
a que el nitrógeno es uno de los nutrientes más móviles en el suelo causando la 
eutrofización, la cual es resultado del exceso de nutrientes en aguas subterráneas 
y superficiales, ocasionando un desequilibrio nocivo para la salud humana y el 
entorno. Este enriquecimiento promueve el crecimiento excesivo de plantas 
acuáticas como las algas que, al descomponerse, disminuyen el oxígeno presente 
en el agua. 
 
La normatividad restringe los niveles de nitratos presentes en el agua potable debido 
a sus repercusiones en la salud humana. El nitrógeno se incorpora al suelo a través 
de fertilizantes artificiales en forma de nitrato (NO3-) y amonio (NH4+). El nitrógeno 
orgánico y el amoniaco se convierten en nitrato en la mayor parte de los suelos. La 
fijación de nitrógeno también realiza un aporte importante al convertir el nitrógeno 
atmosférico (el gas N2) en amonio (NH4+) a través de bacterias ubicadas en las 
raíces de cultivos leguminosos. Esta fijación depende del tipo de cultivo y del nivel 
de fertilización el cual al ser alto reduce la fijación (Franke et al., 2013). 
 
En las actividades agrícolas la disminución de nitrógeno se da a través de las 
semillas, la lixiviación, por nitrificación del suelo, volatilización, entre otros. Según 
Carmona (2010), el nitrógeno sufre diferentes procesos en el suelo: la 
28 
 
inmovilización-mineralización de la materia orgánica y la adsorción-desorción en 
forma de aniones por el intercambio de cationes. 
 
2.6 HUELLA HÍDRICA 
 
2.6.1 Generalidades. Según Hoekstra y Chapain (2011), la Huella hídrica es “un 
indicador global de apropiación de los recursos de agua dulce, es el volumen de 
agua utilizada para un producto a lo largo de la cadena de suministro”; el objetivo 
de esta herramienta es visibilizar la relación entre el uso y consumo de agua dulce 
con el propósito de formular estrategias que redunden en una gestion del recurso 
hídrico más eficiente. 
 
La evaluación de la Huella Hídrica está compuesta por 4 fases: 
 
• Establecer objetivos y alcance* 
• Contabilizar la Huella Hídrica. 
• Análisis de sostenibilidad. 
• Formular la respuesta. 
 
Los tres componentes básicos para el cálculo de la Huella de agua son: 
 
2.6.1.1 Huella Hídrica Azul: Volumen de agua dulce extraído de una fuente 
superficial o subterránea, consumido para producción de bienes y servicios, 
cubriendo una demanda de agua no satisfecha a causa de un déficit en la 
disponibilidad de agua procedente de la lluvia. (Hoekstra y Chapain 2011). 
 
2.6.1.2 Huella Hídrica Verde: Volumen de agua lluvia que no se convierte en 
escorrentía, por lo que se almacena en los estratos permeables superficiales y así 
satisface la demanda de la vegetación;en otras palabras, es el agua lluvia 
consumida durante un periodo de producción. Esta agua subterránea poco 
profunda es la que permite la existencia de la vegetación natural y vuelve a la 
atmósfera por procesos de evapotranspiración. (Hoekstra y Chapain 2011). 
 
2.6.1.3 Huella Hídrica Gris. Volumen de agua necesaria para que el cuerpo 
receptor reciba el vertido contaminante asociado a la cadena de producción y/o 
suministro sin que la calidad del agua supere los límites permitidos por la legislación 
vigente (concentraciones normales y concentraciones máximas permisibles) 
(Arévalo y Campuzano 2013). La Huella gris tiene un carácter teórico o contable. 
(Hoekstra y Chapain 2011). 
 
El Centro Internacional de Agricultura Tropical CIAT (2016), describe conceptos 
clave relacionados con los diferentes métodos de cálculo de la Huella Hídrica: 
 
29 
 
Estimar la huella hídrica: se realiza a partir de la recolección y análisis de 
información secundaria como bases de datos, para determinar un valor lo más 
aproximado posible al valor real. 
Medir la huella hídrica: hace referencia a la implementación de protocolos y 
herramientas para cuantificar directamente en campo el uso y consumo de agua en 
las diferentes fases de un proceso. 
 
Evaluar la huella hídrica: Abarca el conjunto de actividades para cuantificar y 
localizar la huella hídrica de un proceso, evaluar la sostenibilidad ambiental, social 
y económica, formular estrategias de respuesta para su disminución. 
 
En sistemas agrícolas la cuantificación de la huella hídrica presenta ventajas como: 
la cuantificación en el uso y consumo de agua, conocimiento sobre el manejo del 
recurso hídrico, identificación posibles riesgos de un sistema productivo ante una 
situación de déficit hídrico, apoyo en el proceso de toma de decisiones, gestión de 
procesos y participación en la formulación de políticas de sostenibilidad ambiental y 
productiva orientadas al ahorro del agua (CIAT, 2016). 
 
Para realizar el cálculo de la Huella Hídrica de un cultivo, se requiere información 
de: clima, parámetros del cultivo, suelos, tasas de aplicación de fertilizantes, 
rendimientos y normas locales de calidad ambiental de agua, entre otras (Hoekstra 
y Chapain 2011). Las bases de datos empleadas para la evaluación de la Huella 
Hídrica, se obtienen del Registro Único Ambiental (IDEAM), encuestas, censos, 
estadísticas oficiales del Sistema Estadístico Nacional del DANE, Superintendencia 
de Servicios Públicos Domiciliarios, entidades del Sistema Nacional Ambiental, 
Encuesta Nacional Agropecuaria, Encuesta Anual Manufacturera, Encuesta Anual 
de Servicios y Encuesta Ambiental Industrial. (IDEAM, 2015). Además de las 
anteriores, se emplean como fuentes de información primaria y secundaria, los 
entes y funcionarios relacionados con el sector agropecuario. 
 
2.6.2 Variables empleadas en la estimación de huella hídrica 
 
2.6.2.1 Información climática 
 
▪ Temperatura máxima y mínima. Dentro de las variables climáticas que 
requiere la fórmula FAO Penman-Monteith, se encuentra los valores de 
temperatura máxima y mínima promedio mensual en °C. (FAO, 2006). Valores 
de temperatura máxima y mínima de aire de igual manera son válidos para el 
cálculo de la Evapotranspiración de referencia (ETo). 
 
▪ Humedad Relativa. El valor de la presión real (promedio) de vapor en 
kilopascales (kPa), se requiere como dato de entrada para la aplicación de la 
ecuación FAO Penman- Monteith. Cuando el valor de la presión de vapor real 
no se encuentre disponible, éste puede derivarse de la humedad relativa 
máxima y mínima (%). (FAO, 2006). 
30 
 
▪ Velocidad del viento. Se emplea para el cálculo de la Evapotranspiración de 
referencia (ETo) a través de la fórmula de Penman-Monteith. La velocidad del 
viento se expresa en m‧s-1 y es medido a 2 metros de altura desde el nivel del 
suelo. (FAO, 2006). 
 
▪ Insolación directa. Luz solar expresadas en número de horas. (FAO,2006). 
El programa CROPWAT 8.0 calcula la radiación empleando la información de 
insolación, la cual es necesaria para el cálculo de la Evapotranspiración de 
referencia (ETo). FAO (2010). 
 
▪ Radiación solar. Expresada en megajoules (MJ) por m2 día. Esta información 
puede obtenerse de la duración real de la luz solar diaria promedio, la cual es 
expresada en horas por día. (FAO, 2006). Esta variable es calculada por el 
programa CROPWAT 8.0 de la FAO. 
 
▪ Evapotranspiración de referencia (ETo). Se define evapotranspiración a la 
pérdida de agua a través de dos procesos: la evaporación (del suelo) y 
transpiración (del cultivo). Se refiere a la tasa de evapotranspiración de una 
superficie de referencia, que ocurre sin restricciones de agua. Se calcula 
empleando información de parámetros climáticos como temperatura, humedad 
relativa, brillo solar y velocidad del viento. El método de FAO Penman-Monteith 
se recomienda como el único método estándar para la definición y el cálculo de 
la evapotranspiración de referencia. (FAO, 2006). 
 
Según FAO (2006), en la siembra la evapotranspiración sucede a través de la 
evaporación en casi el 100%, en cambio, cuando la cobertura vegetal es plena, la 
evapotranspiración se da a través de la transpiración en más del 90% (Figura 2). 
 
Figura 2. Distribución de la evapotranspiración en evaporación y transpiración en un 
cultivo anual. 
 
Fuente: Evapotranspiración del cultivo. Guías para la determinación de los requerimientos 
de agua de los cultivos 56. (FAO 2006). 
31 
 
La evapotranspiración puede calcularse a partir de un balance de agua en el suelo 
(Figura 3). A través del riego y la precipitación se suministra agua a las raíces; una 
parte regresa a la superficie mediante la capilaridad, otra se transporta 
horizontalmente por flujo sub-superficial al sistema radicular y otro tanto se desplaza 
por la superficie del terreno a través de la escorrentía. Una parte se pierde por 
escurrimiento superficial, percolación profunda y por mecanismos como la 
evaporación del suelo y la transpiración del cultivo. (FAO, 2006). 
 
Figura 3. Balance de agua en el suelo de la zona radicular 
 
 
 
Fuente: Evapotranspiración del cultivo. Guías para la determinación de los requerimientos 
de agua de los cultivos 56. (FAO 2006). 
▪ Precipitación efectiva. Hace referencia al volumen de agua proveniente de la 
precipitación que es aprovechada por el cultivo, es decir no se pierde por 
escorrentía superficial o percolación profunda (FAO, 2010). La precipitación 
efectiva y el rendimiento del cultivo, son los valores requeridos para el cálculo 
de la Huella hídrica verde. 
 
2.6.2.2 Información del cultivo 
 
▪ Coeficiente único del cultivo (Kc). Es un valor dependiente de las 
características anatómicas, morfológicas y fisiológicas de la planta que varía 
según el estado vegetativo de la planta y del clima determinado. Los valores de 
Kc son calculados para las etapas de crecimiento del cultivo. (FAO, 2006). 
 
▪ Etapas de crecimiento. Con el desarrollo del cultivo, tanto el área del suelo 
cubierta por la vegetación como la altura del cultivo y el área foliar variaran 
paulatinamente. Este periodo de crecimiento puede ser dividido en cuatro etapas: 
32 
 
inicial, de desarrollo del cultivo, de mediados de temporada y de final de 
temporada. (FAO, 2006). 
 
→ Etapa inicial. Comprende desde la fecha de siembra hasta el momento en 
que el cultivo alcanza aproximadamente el 10% de cobertura del suelo. Su 
longitud depende del tipo de cultivo, la variedad, la fecha de siembra y el 
clima (FAO, 2006). 
 
→ Etapa de desarrollo. Desde el momento en que el cultivo alcanza el 10 % 
de cobertura hasta el momento de alcanzar el estado de cobertura efectiva 
completa, el cual para la mayoría de los cultivos ocurre al inicio de la floración 
(FAO, 2006). 
 
→ Etapa media. Comprende el tiempo entre la cobertura completa hasta el 
comienzo de la madurez, el cual generalmente está indicadopor el 
amarillamiento o senescencia de las hojas, su caída o la coloración marrón 
del fruto hasta el grado de reducir la evapotranspiración del cultivo (ETc) en 
relación con la evapotranspiración de referencia (ETo) (FAO, 2006). 
 
→ Etapa final. Desde la maduración hasta la cosecha (FAO, 2006). 
 
▪ Factor respuesta al rendimiento (Ky). Describe la reducción relativa de la 
productividad en función a la reducción de la Evapotranspiración del cultivo (ETc), 
generada por la falta de agua. Los valores de Ky son específicos de cada cultivo 
y pueden variar durante la temporada de crecimiento del mismo. La reducción de 
la productividad debido al déficit de agua es relativamente pequeña durante los 
periodos de desarrollo vegetativo y de maduración, siendo mayor durante los 
periodos de floración y formación del fruto (FAO, 2006). 
 
▪ Fecha de siembra y de cosecha. A través del programa CROPWAT 8.0 e 
información de la fecha de siembra, se calcula la fecha de cosecha. (FAO, 2010). 
 
▪ Fracción de agotamiento crítico. Hace referencia al punto crítico del nivel de 
humedad en el suelo a partir del cual ocurre estrés por falta de agua, afectando 
la evapotranspiración del cultivo y su producción. (FAO;2010). 
 
▪ Profundidad radicular. Se refiere a la profundidad en el suelo hasta donde 
llegan las raíces de una planta con el objetivo de obtener agua y nutrientes. 
 
▪ Altura del cultivo. La altura del cultivo tiene influencia en el valor de la 
resistencia Aerodinámica (ra) de la ecuación de Penman-Monteith, así como en 
la transferencia turbulenta del vapor del agua desde el cultivo hacia la atmosfera 
(FAO, 2006). 
 
33 
 
▪ Volumen de fertilizantes aplicados. Valor requerido para el cálculo de la huella 
hídrica gris. En las actividades agropecuarias se aplican fertilizantes compuestos 
(Nitrógeno, Fósforo y Potasio); del volumen aplicado se determina la fracción que 
se lixivia y que se convierte en carga contaminante llegando a las aguas 
superficiales o subterráneas (Hoekstra y Chapain, 2011). 
 
▪ Rendimiento. Valor que permite medir la productividad de un cultivo. Se obtiene 
al dividir la producción obtenida dividida en el área de siembra. Según Hoekstra 
y Chapain, 2011). 
 
2.6.2.3 Información de Suelo 
 
▪ Tipo de suelo. El suelo funciona como un sistema de almacenamiento de agua; 
de acuerdo a las propiedades físicas que posee, se determina la cantidad de 
agua que puede retener para suplir las necesidades hídricas de las plantas, la 
cantidad que sale del sistema y el posible impacto sobre fuentes hídricas y agua 
subterránea debido a la infiltración y lixiviación de productos de uso agrícola 
(CIAT, 2016) 
 
▪ Humedad de suelo disponible total (Capacidad de Campo -Punto de 
Marchitez Permanente). Igualmente, llamada: Agua Disponible Total. 
Representa la cantidad total de agua disponible para el cultivo. Se define como 
la diferencia en el contenido de humedad del suelo entre la Capacidad de campo 
(CC) y el Punto de Marchitez Permanente (PMP). Esta variable se encuentra 
relacionada con la textura, la estructura y contenido de materia orgánica del 
suelo. (FAO, 2010). 
 
▪ Tasa máxima de infiltración de la precipitación. Representa la lámina de agua 
que puede infiltrar en el suelo en un período de 24 horas, se calcula en función 
del tipo de suelo, la pendiente y la intensidad de la precipitación o del riego (FAO, 
2010). 
 
▪ Profundidad radicular máxima. Normalmente depende de las características 
genéticas de los cultivos, aunque a veces el suelo y ciertos horizontes alterados 
pueden restringir la profundidad radicular máxima (FAO, 2010). 
 
▪ Agotamiento inicial de humedad de suelo (% de ADT). Indica el grado de 
ausencia de agua del suelo al inicio de la época de cultivo. En algunos casos sólo 
se puede hacer una estimación de la condición inicial de humedad del suelo en 
función del cultivo anterior, de los períodos de descanso precedentes o de la 
estación seca. (FAO, 2010). 
 
▪ Humedad de suelo inicialmente disponible. Contenido de humedad del suelo 
al inicio de la temporada de cultivo. Se calcula como el producto del Agua 
34 
 
Disponible Total (ADT) por el Agotamiento inicial de humedad del suelo (FAO, 
2010). 
 
▪ Fracción de lixiviación y escorrentía. Porcentaje de productos químicos 
aplicados al suelo que se infiltran y percolan hasta llegar al agua subterránea. 
Esta fracción se minimiza a través de la reducción en la aplicación de las 
sustancias químicas y el mejoramiento de las técnicas de aplicación, evitando la 
escorrentía en el terreno y que percolen o se lixivien al sistema de agua. 
(Hoekstra y Chapain, 2011). 
 
▪ Concentración máxima. El cálculo de la huella hídrica gris requiere los valores 
de concentraciones máximas permisibles que se encuentran en las normas 
ambientales de calidad del agua. El esquema de calidad de agua varía 
dependiendo de la sustancia en estudio y de la fuente hídrica. (Hoekstra y 
Chapain, 2011), 
 
▪ Concentración natural. Representa la concentración que se produce en un 
cuerpo de agua si no existieran perturbaciones humanas. La capacidad de 
asimilación de una fuente hídrica está condicionada a la diferencia entre el 
máximo permisible y la concentración natural de una sustancia (Hoekstra y 
Chapain, 2011), 
 
▪ Requerimiento hídrico del cultivo. Volumen de agua necesario para 
compensar las pérdidas de agua ocasionadas por la evapotranspiración. Se 
estima a partir de parámetros climáticos, información de suelo y de cultivo 
empleando para su cálculo el programa Cropwat 8.0 (FAO, 2010). 
 
2.6.3 Huella Hídrica y Gestión Integral del Recurso Hídrico. La Huella Hídrica 
como herramienta de Gestión Integral del Recurso Hídrico, permite realizar un 
análisis de oferta y demanda del agua, el cual se realiza en los Planes de 
Ordenación y Manejo Ambiental de una Cuenca Hidrográfica (POMCA), ya que se 
calculan los consumos de agua reales de los diferentes sectores, permite visualizar 
la presión de la actividad agropecuaria sobre el recurso hídrico y la zonificación 
ambiental. Aporta información relativa al ordenamiento territorial, involucra nuevos 
indicadores que permiten el análisis de la sostenibilidad del recurso, complementa 
los análisis necesarios para los Planes de Ordenamiento del Recurso Hídrico y 
determina los contaminantes críticos a nivel de cuenca hidrográfica. (Agencia Suiza 
para el desarrollo y corporación (Arévalo y Campuzano 2013). 
 
En relación con el comercio internacional de productos, se obtuvo que un 16% del 
agua consumida a nivel mundial se utilizó en la fabricación de productos de 
exportación. Este porcentaje podría incrementarse con la cada vez mayor liberación 
del comercio mundial. Por tanto, es importante que se considere la dependencia 
hídrica internacional en la planificación regional y en la formulación de políticas de 
cooperación que eviten conflictos por el recurso hídrico (Tolón y Lastra, 2013). 
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Estas investigaciones proponen la socialización y difusión del concepto de Huella 
Hídrica, que permita al individuo convertirlo en parte de su cotidianidad y creando 
una conciencia que estimule el sentido de pertenencia frente a la sostenibilidad del 
agua. El concepto de consumo sostenible debe fortalecerse en programas de 
educación ambiental orientados a los niños y jóvenes quienes tendrán en sus manos 
la responsabilidad del manejo de los recursos y su sostenibilidad (Arévalo, 2012). 
 
Según Arévalo et al. (2014), la huella hídrica se incorporó por primera vez como 
instrumento de apoyo a la gestión integral del recurso hídrico en el Estudio Nacional 
del Agua 2014, del IDEAM. En este trabajo se estimó la huella hídrica azul y verde 
de 316 cuencas hidrográficas para el año 2014, se calcularon índices de escasez 
de agua azul y verde y análisis de flujos de agua virtual de seis productos de 
exportación. El estudio incluye además la huella hídrica verde y azul de sectores 
como el agropecuario,