Riego con aguas salinas y aguas de drenaje, control de impacto de

Jornadas sobre "Ambiente y Riegos:
Modernización y Ambientalidad”
Curso 14 - Riego con aguas salinas y aguas de drenaje, control de impacto de salinidad
Jornadas sobre "Ambiente y Riegos: Modernización y Ambientalidad”, La Antigua (Guatemala), 11 al 14 de agosto de 2008,
Red Riegos, CYTED y AECID
Riego con aguas salinas y aguas de drenaje, control de impacto de salinidad
Daniel Prieto
Estación Experimental Agropecuaria Santiago del Estero
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, Argentina; [email protected]
Resumen
La agricultura bajo riego tendrá un importante rol en el futuro como productor de alimentos
para un mundo en crecimiento, pero al mismo tiempo debido a la creciente competencia por el
agua, deberá jugar ese papel aumentando la productividad por unidad de agua utilizada y
utilizando aguas de menor calidad de la que ha dispuesto hasta el momento en la mayoría de
las regiones.
Conocer con exactitud cuales son los componentes de esas aguas de baja calidad, cuales sus
principales efectos sobre suelos y cultivos y cuales las prácticas de manejo que deben
adoptarse para garantizar una producción sustentable es entonces uno de los grandes desafíos
de todos los actores involucrados en la agricultura bajo riego.
El presente trabajo, recorre los aspectos conceptuales relativos a la calidad de las aguas de
riego y drenaje, sus efectos principales y las prácticas de manejo recomendadas.
Palabras clave: Aguas salinas, salinidad,sodicidad,aguas de drenaje.
1. Introducción
Para muchos analistas socio-económicos, la agricultura bajo riego tendrá en el futuro un rol
aún mayor que el que hoy tiene en la producción de alimentos. Paralelamente la creciente
competencia por el agua dulce entre sus diferentes usos hace presagiar que la agricultura bajo
riego deberá cubrir esa demanda creciente de alimentos utilizando igual o menos agua, es
decir aumentando su productividad, pero también que el agua a utilizar será de menor calidad.
Prepararse para ese escenario futuro de una agricultura sustentable con mayor productividad
con agua de menor calidad no es sin embargo el único desafío que enfrentan los actuales
especialistas de riego, muchas regiones enfrentan hoy el problema de tener que producir
utilizando aguas de baja calidad.
Conocer con precisión las características de las aguas de baja calidad y en particular con alto
contenido salino, sus efectos sobre el suelo y la productividad de los cultivos y las prácticas
de manejo necesarias para garantizar una producción sustentable bajos estas condiciones, es
un deber impostergable de todos los actores involucrados en la agricultura bajo riego y en el
manejo de los recursos hídricos en general.
La presente presentación realizar un El riego esta llamado para muchos La enorme escasez de
agua de buena calidad en muchas regiones del mundo, la creciente competencia por el agua
entre sus diferentes usos, hacen que la producción de alimentos en el presente dependa en
muchas regiones de la utilización de aguas
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2. Caracterización de las aguas
¿Qué es la calidad del agua?
La calidad de agua se refiere a las características de una fuente de agua que influye sobre su
aptitud para su uso específico. Es decir, en que grado la calidad cubre los requerimientos del
uso que se le piensa dar.
En la evaluación de la calidad de agua para riego se pone énfasis en las características
químicas, y en menor medida, físicas. Pero, como veremos, en la evaluación de un agua para
riego juegan también otros factores como el tipo de suelo, de cultivo y las condiciones
climáticas.
Por ésta razón y en función del estudio de situaciones reales, donde se emprendió el riego con
el agua de la mejor calidad disponible y que muchas veces no era suficiente, la tendencia
actual no es presentar un marco estricto de clasificación de la calidad del agua; sino
lineamientos generales para clasificarlas en función del uso específico que ha de dársele.
Entendemos por uso específico no sólo el riego sino también en qué suelo, en que cultivo y
bajo qué condiciones climáticas y económicas.
En función de lo anterior, analizaremos los efectos del agua sobre los suelos y los cultivos y
describiremos los principios para el manejo de situaciones complejas.
¿Por qué es importante estudiar la calidad del agua de riego?
El estudio de la calidad del agua para riego es un paso inevitable al emprender un proyecto de
riego. Un uso continuado de aguas de baja calidad, sin un manejo adecuado, puede provocar
un deterioro de la calidad de los suelos cuya recuperación llega a ser técnicamente dificultosa
y, en algunos casos, económicamente inviable.
La calidad de agua de riego determina los manejos necesarios del suelo, de los cultivos y del
riego para obtener una producción agrícola sostenible y, en casos extremos, condiciona el tipo
de cultivo que puede producirse.
¿Cómo se mide la calidad del agua de riego?
La calidad del agua de riego está íntimamente ligada al contenido total y al tipo de sales solubles.
Los indicadores más utilizados son los siguientes.
9 Sales totales.
9 Concentración absoluta de iones.
9 Concentración relativa de iones.
Sales totales Disueltas (STD) Este indicador se refiere a la cantidad total de sales disueltas. Es
un indicador muy utilizado y sus unidades más frecuentes son:
9 Gramos por litro (g/l) o miligramos por litro (mg/l), que expresan la masa total de sales
en gramos o miligramo por litro de agua.
9 Partes por millón (ppm), unidad que es equivalente a mg/l.
9 Miliequivalentes por litro (meq/l); en este caso la cantidad de sales presente se expresa
en miliequivalentes, es decir el peso en mg de un ion o compuesto que se combina o desplaza
1 mg. de hidrógeno. El miliequivalente de un ion o compuesto se calcula dividiendo el peso
atómico o molecular por su valencia.
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En la Tabla 1 presentamos el peso de los miliequivalentes de los iones y sales con mayor
presencia en las aguas utilizadas con fines de riego:
El contenido total de sales del agua, así como la de los suelos, es comúnmente expresada por
la conductividad eléctrica en virtud de la estrecha relación existente entre ambos.
Tabla 1. Relación entre miligramos y miliequivalente de los principales iones y sales.
Ion
Na+
K+
Ca++
Mg++
ClSO4HCO3
CO3
mg / meq
23
39
20
12
35.5
48
61
30
Sal
NaCI
CaCI2
MgCI2
Na2SO4
CaSO4
MgSO4
Na(HCO)2
Ca(HCO3)2
Mg(HCO3)2
mg / meq
58.5
55.5
47.5
71
68
60
84
81
73
En la práctica, la conductividad eléctrica (CE) es la forma más utilizada para expresar el
contenido total de sales. La unidad de medición es el decisiemens por m (dS/m) a 25ºC. La
medida debe referenciarse a una temperatura, porque la actividad de los iones depende de la
temperatura.
Todavía es muy corriente la utilización de antiguas unidades de la CE como mmhos/cm o
micromhos/cm. La primera es utilizada para expresar el contenido salino de un suelo y es
numéricamente igual a dS/m. La segunda, micromhos/cm, es una unidad muy común para el
contenido de sales del agua, ya que la mayoría de las utilizadas con fines de riego se
encuentran por debajo o muy cerca de dS/m o 1 mmhos/cm.
Concentración absoluta de iones. La concentración absoluta de iones específicos en el agua se
expresa en la mayoría de los casos utilizando las unidades de concentración meq/l. Actualmente
es muy utilizada el milimol concentración (mmoc /l) que es numéricamente igual a meq/l.
Concentración relativa de iones. Como veremos más adelante, uno de los problemas más
preocupantes que trae aparejado el uso de aguas de baja calidad es el aumento de la
proporción de Na retenido en el complejo de intercambio de los suelos. Este proceso,
conocido como sodificación de los suelos, tiene importantes consecuencias negativas en las
propiedades físicas que afectan principalmente el movimiento del agua en el suelo.
Para evaluar la calidad del agua desde este punto de vista, se necesita conocer el contenido
relativo de los diferentes iones y, en especial, la relación entre el sodio y los principales
cationes bivalentes, Ca y Mg.
La composición de los cationes intercambiables en la Capacidad de Intercambio Catiónico
(CIC) del suelo, está relacionada fuertemente con la concentración de los cationes en la
solución del suelo. En una forma simple, esta relación se expresa por la Ecuación de Gapon:
Na
=K
γCa + γMg
Na
(1)
(Ca + Mg ) / 2
Referencias:
γ Na, γ Ca y γ Mg = Fracción equivalente de sodio, calcio y magnesio adsorbido en el complejo.
Na, Ca y Mg. = Concentración de sodio, calcio y magnesio en meq/l en la solución del suelo.
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K= Coeficiente de intercambio, constante para los diferentes tipos de arcillas y combinación
presente de cationes en el sistema suelo-solución del suelo.
El último término de la ecuación anterior, se conoce como la Relación de Adsorción de Sodio
(RAS). Internacionalmente es cada vez más común la referencia a este indicador como RNa.
Dado que γNa, + γCa + γMg, en la mayoría de los suelos del las regiones áridas es
prácticamente igual a la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC), la ecuación anterior
puede re-escribirse de la siguiente manera:
PSI
= K .RAS
100 − PSI
(2)
donde PSI es el Porcentaje de Sodio Intercambiable, o sea el porcentaje de posiciones de
intercambio ocupadas por el sodio.
De ésta última ecuación se deduce además que:
PSI =
100.K .RAS
1 + K .RAS
(3)
Para un rango amplio de los suelos del oeste de California, el Laboratorio de Salinidad del
USDA en Riverside ajustó la siguiente ecuación:
PSI =
100(0,0126 + 0,01475RAS )
1 + (0,0126 + 0,01475RAS )
(4)
Ecuación que ha dado lugar a un nomograma que ha sido muy utilizado para calcular el PSI a
partir del RAS de la solución del suelo. A su vez como la relación de adsorción de sodio de la
solución del suelo se equilibrará con la del agua de riego en el largo plazo, el RAS del agua de
riego es considerado un buen indicador del riesgo de sodificación del suelo y por lo tanto
también puede deducirse el PSI esperable en el largo plazo a partir del RAS del agua de riego
utilizando la ecuación o un segundo nomograma.
Si bien ésta afirmación de equilibrio entre el agua de riego y la solución del suelo es válida en
la mayoría de las situaciones, en ciertas condiciones pueden producirse cambios importantes
en las concentraciones de equilibrio estableciendo en el suelo una condición de equilibrio
diferente de la esperada en función del contenido iónico del agua de riego.
Los cambios más frecuentes se producen porque:
9 Por la alta solubilidad del sodio, su concentración en la solución del suelo es muy poco
variable, permaneciendo en equilibrio con el sodio intercambiable pese al aumento de
concentración debido a la evapotranspiración del agua, a la disminución de la misma por
dilución con la aplicación de agua o el lavado por el drenaje.
9 La concentración de calcio en la solución sin embargo, por ser este catión menos soluble,
está en permanente cambio hasta que alcanza un cierto equilibrio. Cambios que pueden
producir un aumento de su concentración por disolución de los minerales del suelo o una
disminución, por precipitación desde la solución en forma de carbonato de calcio o yeso.
La expresión original del RAS no tiene en cuenta estos cambios, por lo que su uso introduce
algún tipo de error en la evaluación del peligro de sodificación. Para tener en cuenta los
procesos de dilución y precipitación que se producen en el suelo por dilución de la solución
del suelo o presencia de CO2, o presencia de abundantes cantidades de calcio, carbonatos
(CO3), bicarbonatos (HCO3) o sulfatos (SO4), el Laboratorio de Salinidad del USDA propuso
(USDA, 1951) el Carbonato de Sodio Residual (CSR). Con el mismo objetivo Ayers y
Westcot 1976 introdujeron el concepto de RAS ajustado (RASaj.) propuesto originalmente por
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Rhoades, 1972 en cuyo cálculo se tenía en cuenta la concentración de CO3 y HCO3.
Unos años mas tardes, los mismos autores, (Ayers y Westcot, 1985), en función que trabajos de
Oster y Rhoades, 1977; Oster y Schroer, 1979 y Suárez 1981, demostraron que el procedimiento
de ajuste propuesto sobrestimaba el peligro de sodificación sugirieron el uso de un factor de
corrección de 0,5 para el RASaj, y recomendaron la utilización de un nuevo procedimiento
propuesto por Suárez en 1981 o, en su defecto, la utilización de la propuesta original de cálculo
del RAS.
En el nuevo procedimiento de ajuste del RAS se corrige la concentración de calcio del agua
de riego en función del valor de equilibrio esperable debido al efecto del dióxido de carbono
(CO2), de los bicarbonatos (HCO3) y la salinidad (CE). El procedimiento asume la existencia
de una fuente de calcio - los carbonatos presentes en el suelo u otros minerales - y la no
precipitación del magnesio.
La nueva propuesta de ajuste del RAS surge de la aplicación de la siguiente expresión:
RASaju =
Na
(5)
(Cax + Mg ) / 2
Donde: Na = Concentración de sodio en meq/l en el agua de riego; Cax = Concentración corregida de
Ca en meq/l; Mg = Concentración de magnesio en el agua de riego expresada en meq/l.
Cax representa la concentración de Ca en el agua de riego modificada por la salinidad del agua
(EC), la relación HCO3/Ca (ambos en meq/l) a la presión parcial estimada de CO2 en la primeros
milímetros de suelo, (PCO2 = 0,0007 atm). La corrección se realiza utilizando la Tabla 2
Para utilizar la tabla, primero se determina la relación HCO3/Ca y la CE del análisis del agua,
con la concentración de los iones en meq/l y la conductividad en dS/m. Entrando con estos
valores a la tabla, interpolando si fuera necesario o tomando directamente los valores más
próximos a los determinados se lee del cuerpo de la Tabla 2 el valor de Cax. Este valor de
Cax representa los meq/l de Ca, que se esperan permanezcan en solución en el suelo en las
condiciones de equilibrio.
La discusión que antecede debe tenerse muy presente al evaluar los resultados de análisis de
agua para riego, ya que exige la verificación del RAS utilizado por el laboratorio que
realizó el análisis.
Para ejemplificar las diferencias entre la fórmula original y el ajustado el Box 1 presenta un
ejemplo extraído de los propios Ayers y Westcot (1989).
BOX 1. Cálculo de RAS original y ajustado.
Datos de laboratorio sobre una muestra de agua para riego:
Ca = 2.32 meq/l; Mg = 1.44 meq/l; Na = 7,73 meq/l (Suma de cationes = 11,49 meq/l)
= 0,42 meq/l;HCO3 = 3,66 meq/l (Suma de aniones = 4,08 meq/l)
CEe = 1.15dS/m
1 Ecuación original del RAS
RAS =
7,73
(2,32 + 1,44) / 2
= 5,64
2. RAS ajustado por el procedimiento de Ayers y Westcot, 1989.
Cax = 1,43 meq/l (de la Tabla ….con CE= 1,15 d/Sm y CO3/Ca=1,76
7,73
RASaju =
= 6,45
(1,43 + 1,44) / 2
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CO3
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Tabla 2. Corrección de la concentración de Ca en solución (Ayers y Westcot, 1985)
Conversión entre unidades.
Dado el uso de varias formas y unidades de expresar el contenido de sales del agua de riego para la
evaluación de los resultados de los análisis, le sugerimos que tenga en cuenta las siguientes
conversiones:
STD p p m = mg / 1
STD mg / 1 = CE (ds / m) x 640
STD (mg / 1) = CE (dS / m) x 800
EC (dS / m) = STD (g / 1) x 1.563
EC (dS / m) = STD (g/l) x 1.25
Concentración de iones mmolc / 1 = meq/l
Suma de cationes o aniones (meq /l) = CE (dS / m) x 10
Suma de cationes o aniones (meq /l) = CE (dS/m)x 12
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para CE entre 0.1 y 5.0 dS / m
para CE mayores de 5.0 dS / m
para STD <= 3.2 gr / 1
para STD <= 3,2 gr / 1
para CE entre 0.1 y 5.0 dS / m
Para CE mayores de 10
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3. Los potenciales efectos del uso para riego de aguas salinas
La calidad del agua con fines de riego se evalúa en función de la severidad de los problemas
que potencialmente puede causar su uso sobre los suelos en el largo plazo o, lo que es lo
mismo, en función de la amenaza que significa sobre la sostenibilidad de los procesos
productivos.
Antes de iniciar el análisis de los problemas, debemos puntualizar que pueden alcanzar
diferentes grados y ser modificados por el tipo de suelo, clima, cultivo y la propia capacidad
del usuario para manejar situaciones problemáticas.
Por esta razón no existen límites fijos para evaluar la calidad del agua para riego, sino que su
aptitud para un uso determinado ésta dado por las condiciones de utilización que son las que
determinan la posible acumulación de solutos o iones específicos que restringen directa o
indirectamente el crecimiento de los cultivos. Este concepto es fundamental porque coloca a
la evaluación de la calidad del agua de riego en el contexto de la producción del cultivo en
general.
¿Cuáles son los problemas que el agua de riego de baja calidad puede causar en suelos y
cultivos?
Los problemas de mayor importancia son la Salinización y la Sodificación de los suelos, a los
que se agregan la Toxicidad específica de algunos iones, o su acumulación en productos
comercializables con efectos en su precio de mercado.
Salinización
Existe un problema de salinización cuando las sales solubles se acumulan en la zona radical
de los cultivos hasta niveles o concentraciones que causan pérdidas de rendimiento.
Las sales que contribuyen a generar un problema de salinización son siempre sales solubles y,
por lo tanto, fácilmente transportables por el agua. Como el agua es el principal transporte, su
acumulación en la zona radical se produce por aporte directo del agua de riego o a partir del
ascenso desde capas freáticas cercanas a la superficie (este último proceso que se conoce
como salinización secundaria, es común en las regiones áridas y semiáridas y requiere un
excelente manejo del riego y en muchos casos de la introducción de drenaje parcelario).
Trataremos acá solo la salinización por aporte directo de sales al suelo a través del agua de
riego, con el objetivo de alcanzar su correcta evaluación y desarrollar pautas de manejo para
su utilización.
¿Cómo se produce la salinización de los suelos? Aún las mejores aguas de riego contienen
sales solubles, por lo que en cada aplicación de riego se están incorporando sales al suelo.
Veamos algunos ejemplos con el objetivo de tener un orden de magnitud del aporte de sales
que se realiza:
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BOX 2.1. Cálculo de aportes de sales y verificación de relaciones empíricas
Ejemplo 1: Agua superficial: Agua del Río Dulce, Santiago del Estero, Argentina
Ca
Mg
Na
Suma
Cationes
meq/l
1,41
0,69
1,7
3,80
Sales totales = 288,5 mg/l
mg/l
28,2
8,3
39,1
75,5
Cl
HCO3
SO4
Suma
Aniones
meq/l
0,67
2,33
0,98
3,98
mg/l
23,8
142,1
47,1
212,0
CEa medido = 0,337 dS/m
Sabemos que cada mm de riego equivale a 10 m3/ha o 10.000 l/ha, por lo tanto por cada mm de riego aplicado
de esta agua de buena calidad estamos incorporando al suelo:
0,2885 gr/l x 10.000 l/ha = 2885 gr/ha = 2,885 Kg/ha
En el caso de Santiago del Estero, dónde el aporte bruto de agua en el año es del orden de los 2000 mm la
incorporación anual de sales es de 5,7 ton sales/ha.
Ejemplo 2: Agua de Pozo: Localidad Colón, Provincia de Buenos Aires (Urien 1995).
Muestra N° 4: Profundidad 65 a 70 m; CEa medido = 0,829dS/m; STD = 547 mg/l
En este caso el agua se utiliza para riego suplementario de maíz, estimándose una cantidad promedio neta de
150 a 180 mm/año, que considerando una eficiencia de aplicación (Ea) promedio de 85% significan: 180 a 210
mm/año de lámina bruta (x = 195 mm/año).
Esta aplicación de agua incorpora por lo tanto:
0,547 gr/l x 1.950.000 l/ha x año = 1,066 ton sales/ha año
Ejemplo 3: Ejercitamos conversiones rápidas aprendidas en la lección anterior
Supongamos que en ambos ejemplos solo conocemos la CE (CEa = 0,377 dS/m y 0,829 dS/m).
Podemos inferir los meq/l y los mg/l de sales totales utilizando las relaciones aprendidas en este capitulo:
Para el Río Dulce:
Concentración estimada en meq/l = Ce x 10 = 0,377 x 10 = 3,77 meq/l
Sales Totales calculadas 0,337 x 640 = 215,6 mg/l
Para el agua de Pozo de Colón, Buenos Aires.
Concentración estimada en meq/l = Ce x 10 = 0,829 x 10 = 82,9 meq/l
Sales totales calculadas 0,829 x 640 = 530,6 mg/l
Como vemos, los valores estimados no difieren mucho de los medidos.
Además del aporte directo de sales por el agua de riego, el otro proceso que contribuye a la
salinización del suelo, es la capacidad de selección de las plantas para con las sales. Al
absorber el agua del suelo, las plantas hacen que la concentración salina de la solución del
suelo aumente a medida que el suelo se seca. La repetición de este fenómeno acumulará
cantidades crecientes de sales, y la concentración finalmente limitará el normal crecimiento de
las cultivo, lo que es lo mismo, salinizará el suelo.
¿De que forma afecta la salinidad a los cultivos? La concentración alta de sales en la zona
radical reduce principalmente la disponibilidad de agua para las plantas, porque disminuye el
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potencial agua total (o aumenta la succión) al disminuir el potencial osmótico de la solución
del suelo.
Veamos un ejemplo que nos permita cuantificar la importancia del efecto: Consideremos la
disponibilidad de agua para las plantas en un mismo suelo en condiciones salinas y no salinas.
La curva hídrica del suelo se presenta en la Figura 1 y las constantes hídricas se detallan a
continuación:
Densidad Aparente (da) = 1,35 gr/cm3
Contenido de humedad: Capacidad de Campo (CC) = 25% en peso
Punto de Marchites Permanente (PMP): 12% en peso
Agua útil (AU) en peso: 13%; Agua útil (AU) en volumen 13 x 1,35 = 17,6%
Relaciones empíricas entre contenidos salinos a distintas humedades; CE cc = 2 CEe y CEpmp =
4 CEe
Referencias
CEcc = Conductividad Eléctrica (dS/m) de la solución del suelo a capacidad de campo
CEpmp = Conductividad Eléctrica (dS/m) de la solución del suelo en punto de marchites
CEe = Conductividad Eléctrica (dS/m) del extracto de saturación del suelo.
Figura 1. Curva Hìdrica
En condiciones no salinas, el potencial agua total (ψt) para una profundidad dada, puede
considerarse igual al potencial mátrico (ψm) ya que tanto el potencial osmótico (ψo) como el
neumático (ψp) pueden despreciarse. De acuerdo a la curva de la Figura 2.1 el contenido de
humedad a Capacidad de Campo es 25% y como sabemos el potencial – 33 kPa.
Bajo condiciones salinas, el potencial osmótico no puede despreciarse. Supongamos por
ejemplo el mismo suelo con una CEa de 6 dS/m. En este caso el potencial osmótico será:
CE cc = 2 x 6 dS/m = 12 dS/m
ψo = 16 x 12 dS/m = - 432 kPa
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y el potencial total o potencial agua al mismo contenido de humedad (25%) será
ψt = - 33 – 432 = 465 kPa
Esto significa que en el contenido de humedad, que en condiciones no salinas corresponde a
capacidad de campo, la succión del suelo aumentó de 33 a 465 kPa (14 veces) por efecto de la
salinidad. Interpolando las relaciones empíricas entre CEe, CEcc y CE pmp se puede calcular
que el aumento de la succión de aproximadamente 4 veces en un 50% del agua útil y 2 veces
75% de agua útil.
La Figura 2 muestra a través del desplazamiento de la curva hídrica, la variación en la
disponibilidad de agua para las plantas que puede esperaras para distintos contenidos salinos:
Figura 2. Desplazamiento de las Curvas hídrica con la salinidad
Respuesta de los cultivos a la salinidad
Si bien, como vimos, la salinidad reduce la disponibilidad de agua para los cultivos, estos
responden de diferentes formas. Algunos pueden producir rendimientos aceptables a niveles
de salinidad relativamente altos respecto de otros. Esta mayor tolerancia tiene que ver con una
mayor capacidad para realizar ajustes osmóticos que permiten generar los grandes gradientes
de potencial necesarios para extraer agua de loa suelos salinos.
La Tabla 3 resume parte de la información disponible sobre la tolerancia de los cultivos
agrícolas, hortícola, o forrajeros y arbóreos a la salinidad.
Rendimiento potencial 0% indica la salinidad teórica del suelo a la cual el crecimiento del
cultivo cesa.
Esta tabla es una guía de tolerancia relativa de los cultivos. La tolerancia absoluta varía con el
clima, el suelo y las prácticas culturales.
Aunque se producen desviaciones por debajo del 50% de reducción del rendimiento en
general se acepta, como lo indican los datos de la tabla que el rendimiento de los cultivos
decrece linealmente con la salinidad, a partir de un cierto umbral que depende de cada uno de
ellos.
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La ecuación de la recta es:
Ψ = 100 − b(CEe − a )
Tabla 3. Tolerancia de los cultivos y rendimiento potencial bajo la influencia de distintos niveles de
salinidad de agua de riego (CEa) y del extracto de saturación del suelo (CEe). (Fuente: Ayres y
Wescot, 1985 y Rhoades, Kandiah y Mashali 1992).
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Tabla 3. (cont) Tolerancia de los cultivos y rendimiento potencial bajo la influencia de distintos
niveles de salinidad de agua de riego (CEa) y del extracto de saturación del suelo (CEe). (Fuente:
Ayres y Wescot, 1985 y Rhoades, Kandiah y Mashali 1992).
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Tabla 3. (cont) Tolerancia de los cultivos y rendimiento potencial bajo la influencia de distintos
niveles de salinidad de agua de riego (CEa) y del extracto de saturación del suelo (CEe). (Fuente:
Ayres y Wescot, 1985 y Rhoades, Kandiah y Mashali 1992).
Las dos últimas columnas de la tabla anterior dan los valores de los coeficientes a y b
propuesto por Rhodes, Kandaih y Mashali, 1992. El coeficiente a expresa el umbral de
tolerancia y el b, la pendiente a partir del umbral, la perdida de rendimiento por unidad de
incremento de la salinidad.
Debe tenerse en cuenta que la tabla anterior se refiere a la tolerancia de los cultivos una vez
establecidos ya que su tolerancia varía con su estado fenológico, así son generalmente
tolerantes durante la germinación pero se vuelven más sensitivos durante la emergencia y los
primeros estadios de crecimiento. Rhoades, Kandiah y Mashali 1992, presentan valores de la
tolerancia a la salinidad durante la emergencia de algunos cultivos.
Requerimientos de lavado de sales (lixiviación)
Hemos visto hasta el momento como se incorporan las sales al suelo con el riego; a través de
que proceso la salinidad limita el crecimiento de los cultivos y como éstos se diferencian en
su respuesta a la salinidad. Introduciremos ahora otro concepto muy importante para resolver
la utilización de aguas de alto contenido salino.
El agua es el principal medio de transporte de las sales solubles del suelo, por lo que puede
utilizarse la misma agua de riego o la lluvia para remover (“lavar”) parte o todas las sales del
perfil de suelo antes que su concentración afecta el normal crecimiento del cultivo regado.
En caso de realizar el lavado con riego, se debe aplicar una cantidad de agua de riego superior
a la requerida por el cultivo, de modo que este exceso percole en profundidad llevando
consigo todas o parte de las sales solubles. Este procedimiento que requiere indefectiblemente
de la existencia de una capacidad de drenaje del suelo (natural o artificial), se puede realizar
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en la práctica de diferentes formas (que veremos en detalle mas adelante). Aquí solo nos
detendremos en los aspectos teóricos del proceso.
La cándida de agua “extra” de riego que debe aplicarse se conoce con el nombre de
“Necesidades de Lavado (NL)” y su cálculo para las condiciones de clima, suelo y manejo del
cultivo constituye el primer paso para definir el tipo de manejo requerido por un agua salina.
Si las NL, para las condiciones de clima, suelo y cultivo a regar, exceden las posibilidades de
manejo, bien por rebasar las disponibilidades de agua o suponer una recarga excesiva de la
capa freática, la solución es seleccionar cultivos más resistentes a la salinidad que requieran
menor lavado o como veremos aceptar alcanzar menores rendimientos al potencial.
En el cálculo de las necesidades de lavado hay que considera por separado dos situaciones:
9 A largo plazo (un año o una estación de riego): en este caso no debe haber acumulación de
sales en la zona radical que de lugar a una salinización progresiva.
9 A corto plazo (durante el período de cultivo): la salinidad del suelo puede variar, incluso
aumentar pero no debe exceder el umbral de tolerancia de los cultivos.
Cálculo de las NL a partir de los balances de sales y agua
A largo plazo, la variación del contenido de humedad del suelo puede considerarse nula, por
lo que los balances de agua y de sales pueden expresarse de la siguiente manera:
I = (ET − P ) + (R − G )
(6)
ICa = RCr + GCg
(7)
Donde: I = Riego (mm); ET = Evapotranspiración (mm); P = Precipitación (mm); R =
Drenaje Profundo (mm); G = Ascenso capilar (mm); Ca = concentración de sales en el agua de
riego (meq/l); Cr = Concentración de sales del agua de drenaje (meq/l); Cg = concentración de
sales en el agua freática (meq/l).
Combinando ambas expresiones, se puede calcular el agua que debe percolar en profundidad (
R), o lo que el o mismo las Necesidades de Lavado (NL), para satisfacer ambos balances:
R=
(ET − P )Ca + G (Cg − Ca )
(8)
Cr − Ca
Para abarcar tanto las zonas con capa freática superficial o profunda resulta de mayor utilidad
definir el término de Percolación Neta (R*) como la diferencia absoluta entre el agua
percolada (R) y la que asciende por capilaridad (G) o sea que R* = R – G. Con este concepto
la expresión anterior se modifica de la siguiente manera:
R* = (ET − P )
(Cg − Cr ) G
Ci
+
(Cr − Ca ) (Cr − Ca )
(9)
Esta ecuación es la expresión más general para el cálculo de las necesidades de lavado de las
sales aportadas por el agua de riego y por la elevación capilar de agua freática.
Si no existe elevación capilar (G=0 y R*=R) como, por ejemplo en todas aquellas áreas dónde
el nivel freático se encuentra a mas de 3 m de profundidad, solamente se necesita lavado para
eliminar las sales aportadas con el agua de riego, por lo que la ecuación anterior se simplifica
de la forma siguiente:
R=
Ca
(ET − P )
Cr − Ca
(10)
16
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Si expresamos las concentraciones de sales en términos de Conductividad Eléctrica (CE) y
teniendo en cuenta que en el largo plazo la concentración del agua de drenaje debe ser igual a
la de la solución del suelo a capacidad de campo y que esta es aproximadamente 2 veces la
conductividad del extracto de saturación (CEe), la expresión anterior se modifica de la
siguiente manera:
R=
CEa
(ET − P )
2CEe − CEa
(11)
A partir de esta fórmula podemos calcular la cantidad de agua de lavado o lixiviación
(expresada en mm) para una condición dada de clima (ET – P) y concentración de sales en el
agua de riego y extracto de saturación del suelo. A través de la CEe se introduce el tipo de
cultivo, ya que el valor a usar en la fórmula depende del cultivo y del nivel de rendimiento a
que aspiramos según se muestra en la Tabla 3.
Box 2.2 Ejemplo del cálculo de Necesidades de Lavado.
Ejemplo 4. Supongamos un cultivo de maíz con riego suplementario en una región donde la
lluvia anual alcanza los 1100 mm, las necesidades del cultivo (ETm) son 650 mm, se riega
con agua que tiene una CEa = 1dS/m y se aspira a alcanzar el 100% del rendimiento óptimo
en la región.
De la Tabla 3, obtenemos que la CEe máxima admisible para que el maíz rinda el 100% de su
rendimiento óptimo es 1,7 dS/m. Introduciendo los valores en la fórmula anterior, podemos
calcular que:
1
R = (650 − 1100)
= −187mm
(2 × 1,7 ) − 1
El signo negativo nos indica que en este caso el exceso de lluvia garantiza el lavado de las
sales aportadas con el agua de riego y, por lo tanto no es necesario un aporte extra de riego.
Ejemplo 5. Si la misma situación se diera en una región semiárida, con valores de lluvia del
orden de los 550 mm y ETm de 750 mm los resultados serían los siguientes:
1
R = (750 − 550)
= 83mm
(2 × 1,7 ) − 1
En este caso se requiere la aplicación de 83 mm de agua de riego extra para lavar las sales
incorporadas por el agua de riego.
La fórmula anterior supone un 100% de eficiencia de lavado, o sea que toda el agua de riego
entra en contacto con la solución del suelo. Sin embargo, la eficiencia de lavado no es 100%
ya que muchas veces una proporción del agua de riego circula a través de los macroporos del
suelo sin llegar a entrar en contacto con la solución del suelo, y por lo tanto sin posibilidades
de mover sales solubles.
Le eficiencia de lavado (fi) depende de la textura, de la estructura del suelo y del método de
riego. Suelos con textura arcillosa que se agrietan mucho tienen valores de fi más bajos que
suelos bien estructurados de textura mas franca. Cuanto mayor es la cantidad de agua aplicada
menor es el coeficiente, por lo que la eficiencia de lavado de la lluvia y del riego por
aspersión es mayor que la del riego por gravedad. Experiencias citadas por Martinez Beltrán,
1986 señalan que en suelos de textura arcillosa a franca y aplicaciones de lavado moderada
(20%) el valor de fi fue de 0,85, mientras que en suelos arenosos varió de 0,95 a 1,0. Otros
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valores aportados por la bibliografía mencionan valores tan bajos como 0,2 en suelo arcillosos
y 0,6 en francos limosos.
Fracción de lavado
La relación entre el total de agua aportada (I) y la de lavado (R) se conoce como “Fracción de
Lavado (FL)” esta última por definición se puede calcular a partir de la siguiente expresión:
FL =
R
I
(12)
En el largo plazo, la salinidad acumulada en el suelo alcanza un equilibrio en función de la
salinidad del agua de riego (CEa) y la FL. Con un mismo tipo de agua, cuanto mayor es la FL
menor será la concentración de equilibrio, pero al mismo tiempo mayor el gasto de agua y
mayor la capacidad de drenaje requerida.
La expresión anterior, dada en términos de Conductividad Eléctrica (CE) resulta muy útil para
evaluar el efecto que el agua de riego tendrá sobre la salinidad del suelo. Esa expresión es:
FL =
CEa
CEd
(13)
Dónde CEd expresa la salinidad del agua que drena en la parte baja del perfil.
Por ejemplo
Conductividad del agua: CEa = 1dS/m
Fracción de lavado FL = 0,15
Conductividad Eléctrica estimada del agua de Drenaje CEd = 1/0,15 = 6,7 dS/m
El ejemplo muestra con claridad que, utilizando para riego un agua con una conductividad de
1 dS/m con una fracción de lavado del 15% se establecerá un equilibrio de largo plazo que
implica un CE del agua de drenaje de 6,7 dS/m.
Sin embargo, esta concentración del agua de drenaje se produce en la parta baja del perfil, ya
que la salinidad del los suelos bajo riego con agua salina no es constante en profundidad, sino
que aumenta con ella como se muestra en la Figura 3:
Figura 3 Perfil de salinidad en profundidad
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El aumento de la salinidad en profundidad es consecuencia de que la FL no es homogénea
para todo el perfil del suelo, sino que disminuye en profundidad.
Por ejemplo, si consideramos el primer centímetro de suelo, casi la totalidad del agua aplicada
percola por debajo de esta profundidad y por lo tanto la FL a este nivel es muy próxima a 1. A
una profundidad mayor, el agua que llega es mucho menor (porque parte es retenida en la
parte superior del perfil de donde la planta utiliza el mayor porcentaje) y por lo tanto la FL es
mucho menor a 1.
Esta disminución de la FL en profundidad provoca que el lavado de las sales sea también
mayor en superficie e inferior en profundidad, generando el perfil de la figura anterior.
En realidad, hasta el momento hemos tratado el perfil del suelo como una unidad homogénea.
En la practica esto no es cierto, y no solo por la presencia de diferentes horizontes, sino
también porque el patrón de extracción de agua por los cultivo genera diferencias de salinidad
al utilizar mayor proporción de agua desde los horizontes superficiales. Introduciendo estos
conceptos y tratando cada profundidad como una unidad independiente donde el agua
aplicada a cada una de ellas es la que drena de la superior se puede determinar con mayor
precisión el perfil de salinidad esperable con distintos tipos de agua y manejos.
El tratamiento del perfil como una unidad sobredimensiona las necesidades de lavado, lo que
nos da la seguridad desde el punto de vista de al salinidad, pero requiere de mas agua y
sobrecarga las necesidades de drenaje.
Sodificación
Como ya mencionáramos, la sodificación de un suelo se refiere al aumento de la
concentración relativa del Na respecto a lo cationes bivalentes mas comunes Ca y Mg en el
complejo de intercambio.
El efecto de esta predominancia del Na es el deterioro de las propiedades físicas de los suelos
que afectan la dinámica o el movimiento del agua y, en definitiva, su capacidad para mantener
una agricultura irrigada en el largo plazo.
Para evaluar la calidad del agua de riego desde este punto de vista, es necesario conocer el
porque del efecto negativo del Na sobre el suelo, en particular sobre la fracción coloidal de
este.
La Capacidad de Intercambio Catiónica (CIC) de los suelos es consecuencia de las cargas
negativas no compensadas de las partículas coloidales del suelo, arcillas y materia orgánica.
Por lo tanto la CIC depende de su cantidad y tipo presentes en el suelo.
La electro neutralidad se consigue a través de la presencia de cationes (Ca, Mg, Na, K, e H)
en la solución del suelo adyacente a las partículas sólidas que permanecen adsorbidas a la
superficie de los coloides. Estos cationes adsorbidos que se encuentran en un equilibrio
dinámico pueden ser desplazado o intercambiados por otros.
Por ejemplo, si se aplica al suelo una solución con una concentración alta de Ca, la cantidad
de Ca en el complejo de intercambio del suelo se incrementará a expensas de disminución
similar de otro catión que se verá desplazado.
La distribución espacial de las cargas negativas y positivas que es, en principio, análoga a la
que se genera en un condensador, se conoce con el nombre de “doble capa”. Los cationes en
movimiento libre en la fase líquida del suelo están sujetos a dos fuerzas opuestas:
1) Son atraídos hacia la superficie del sólido por el campo eléctrico que generar las
cargas negativas de estos.
2) Tienden a dispersarse homogéneamente en la solución del suelo por difusión.
19
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Como resultado de estas fuerzas opuestas se genera alrededor de las superficies de los
coloidales del suelo una zona de acumulación difusa de cationes que se conoce como la
“Doble Capa Difusa” (DCD) con una concentración de cationes y aniones como la que se
esquematiza en la Figura 4:
Figura 4 Distribuciòn de la concentración de cationes y aniones en la DCD
En la DCD los cationes son atraídos por la superficie del coloide, mientras que los aniones
son excluidos por su carga negativa. Esto explica el comportamiento contrario de las
concentraciones de ambos tipos de iones en la proximidad de la partícula mientras que a cierta
distancia, cuando la influencia de sus cargas es despreciable, la concentración de aniones y
cationes se encuentran en equilibrio y corresponde a la de la solución del suelo.
El “espesor” de la DCD está determinado por la valencia de los cationes presentes y la
concentración de equilibrio de la solución del suelo. Los cationes bivalentes como el Ca son
atraídos por la superficie de los coloides con más fuerza que los monovalentes como el Na.
Por lo tanto, al incrementarse la relación Ca/Na en la solución del suelo, la extensión
(distancia hasta que se manifiesta la carga de la partícula sólida) se reduce, mientras que en un
descenso de la relación Ca/Na incrementará el espesor de la DCD.
Por otro lado, cuanto mayor sea la concentración de equilibrio de la solución del suelo (mayor
contenido de sales) menor será la extensión de la DCD. Contrariamente, cuando menor sea el
contenido salino de la solución del suelo, la DCD se encontrará mas expandida.
El “espesor” de la DCD tiene un pronunciado efecto sobre el comportamiento físico del suelo:
interviene directamente en la conformación de los agregados del suelo, cuya estabilidad es
favorecida por la presencia de materia orgánica, carbonatos y yeso.
Si el suelo se encuentra a humedades relativamente altas, cercanas a capacidad de campo, la
DCD puede desarrollar su espesor potencial. Al disminuir la humedad, está puede llegar a
restringir la extensión de la DCD, particularmente en aquellas con alto contenido de Na. En
este caso se dice que la DCD se presenta “truncada”. Al re-humedecerse el suelo, la DCD se
expandirá rápidamente y, lo que es lo mismo, el suelo se expandirá. Esta expansión reducirá
el tamaño de los poros entre los agregados y, disminuirá la conductividad hidráulica del perfil.
Las fuerzas de expansión generadas provocan el desagregado del suelo y la dispersión de las
20
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partículas finas que, arrastradas por el flujo del agua, sellarán los poros de los horizontes
inferiores, lo que reducirá aun mas la permeabilidad del perfil al agua y el aire.
Teniendo en cuenta los efectos que mencionamos sobre el contenido y tipo de sales sobre el
“espesor” de la DCD y del efecto de estas sobre las propiedades físicas de los suelos,
comprenderemos que un suelo salino puede mostrar una muy buena estructura, aún con
valores altos de PSI. Al bajarse la concentración de sales totales, por lavado por riego o lluvia,
se favorecerán las condiciones de “expansión” de la DCD, provocando en ese caso la pérdida
de la estructura del suelo. Veremos también que la recuperación de las buenas condiciones
requiere la sustitución del Na por Ca en la DCD y, en una primera etapa, el incremento de la
concentración salina total del perfil.
Esta interacción de la salinidad y la sodicidad con las propiedades físicas se ve claramente en
la Figura 5:
Figura 5 Riesgo de problemas de permeabilidad en función del RAS y la CEa
Es evidente que a medida que la salinidad del agua de riego aumenta, el valore límite del RAS
del suelo a partir del cual se producirán efectos sobre la permeabilidad del suelo también
aumenta considerablemente.
Como vimos un alto nivel del PSI, combinado con baja salinidad en la solución del suelo, son
las condiciones que mas predisponen a un deterioro de la estructura del suelo. Esta condición
debe ser tenida en cuenta cuando se utilizan aguas de riego con RAS elevado en áreas con
lluvia, ya que el lavado en este caso se realiza por la lluvia, cuyo contenido iónico es
prácticamente despreciable.
Los efectos adversos del PSI sobre las propiedades físicas de los suelos y los procesos que
actúan son conocidos y varían con la textura y tipo de arcilla. Generalmente se considera un
PSI de 15% como el límite para clasificar a un suelo como sódico, pero este es un valor
arbitrario.
Por ejemplo, se conoce que los suelos arenosos pueden alcanzar un PSI de 25%, sin mostrar
efectos evidentes sobre su estructura. En suelos francos a franco-limosos, con contenidos de
arcillas (illita) de 10% o menos y PSI mayores de 20% no se han observado horizontes
limitantes para el movimiento del agua. Por otro lado, suelos con alto contenidos de arcillas
2:1 (motmorillonita) presentan síntomas evidentes ya a PSI tan bajos como 5%.
Los efectos negativos son mucho mas graves cuando el alto PSI se alcanza en las primeros
centímetros del suelo, porque estas profundidades son las que están más sometidas a procesos
de secado-mojado e impacto mecánico, que aceleran el deterioro de la estructura.
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Toxicidad
Los problemas de toxicidad ocurren en las plantas cuando un ión absorbido se acumula en las
hojas, por efecto de la transpiración hasta un nivel de daña la planta. El grado de daño
depende del tiempo, la concentración, la sensibilidad del cultivo y el consumo de agua.
Los iones tóxicos más comunes en las agua de riego que pueden causar daños en forma
individual o combinadas son: el Cloro (Cl), el Sodio (Na) y el Boro (B)
Existen diferencias en la sensibilidad de los diferentes cultivos: en general, los cultivos
anuales son menos sensibles que la mayoría de los cultivos arbóreos y forestales.
Cloro La toxicidad mas común a partir del agua de riego es la producida por el cloro. Este
elemento no es adsorbido en el suelo. Se mueve fácilmente en la solución del suelo, es
absorbido por la planta y circula en ella hasta acumularse en las hojas. Si esta concentración
sobrepasa la tolerancia del cultivo, aparecen en las hojas claros síntomas de toxicidad que
incluyen hojas quemadas y necrosis de tejidos.
El cloro y el sodio pueden ser absorbidos también directamente desde el follaje, cuando se
riega por aspersión en períodos de alta temperatura y baja humedad relativa.
En los cultivos sensitivos, los síntomas ocurren cuando la concentración de cloro alcanaza los
0,3 a 1,0% del peso seco, aunque algunos árboles frutales muestran síntomas importantes en
el límite inferior del rango. La información disponible se resume en la Tabla 4:
Sodio Los síntomas de esta toxicidad son quemado de hojas, muerte de tejidos en la periferia
de la hoja, los mismos aparecen primero en las hojas mas maduras y progresan sucesivamente
hacia el centro y hacia hojas las más jóvenes.
En lo cultivos sensibles (en general árboles frutales) los síntomas de toxicidad debidos al Na
aparecen a niveles de 0,25 a 0,50% en peso seco. Estos problemas pueden ser modificados o
reducidos, si existe suficiente Ca disponible en el suelo o indirectamente con fertilizaciones
cálcicas.
En la Tabla 5 presentamos una clasificación de cultivos en función de su tolerancia a distintas
concentraciones de Na.
Boro El boro es un elemento esencial para el crecimiento de los cultivos. Se requiere en
cantidades relativamente bajas y se vuelve rápidamente tóxico cuando dichos valores se
sobrepasan.
Para algunos cultivos, una cantidad del orden de los 0,2 mg/l de boro en el agua puede ser
esencial, sine embargo se vuelve tóxico a concentraciones de 1 a 2 mg/l.
El agua superficial raramente contiene suficiente boro como para causar problemas a los
cultivos. Los problemas con el boro se originan, en general, a partir del suelo y del agua
subterránea, especialmente cercanas a fuentes termales o fallas geológicas. El boro es tóxico
para la mayoría de los cultivos, sin embargo existe una diferencia importante entre los
cultivos, en cuanto a su tolerancia a este elemento.
Los síntomas de toxicidad por boro, que normalmente aparecen primero en las hojas más
viejas son: amarillamiento, machoneado, progresivo marchitamiento y necrosis desde el borde
hacia el centro de la hoja a medida que aumenta la concentración.
La mayoría de los síntomas aparecen después de que la concentración del boro en los tejidos
de al hoja exceden de 250 a 300 mg/kg de peso seco. Una particularidad de este elemento es
que no todos los cultivos acumulan el ión en el tejido foliar. Algunos frutales de pepita y
carozo son seriamente dañados por el boro, pero no llegan a concentrar cantidades
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importantes en la hoja, como para ser detectado con las técnicas de laboratorio comúnmente
accesibles. En estos cultivos no queda otro remedio que confirmar el alto contenido de B a
través del análisis del suelo y aguas de riego.
Tabla 4. Tolerancia de cultivos agrícolas al Cl (Fuente: Rhoades, Kandiah y Mashali, (1992)
La toxicidad del boro puede ser descripta, como en el caso de la salinidad, en función de un
valor límite a partir del cual se produce una reducción lineal del rendimiento.
En la Tabla 6 le presentamos la información disponible en relación a al toxicidad del boro
El boro se presenta con frecuencia en concentraciones tóxicas junto con otras sales que
también se encuentra en los suelos salinos. Puede ser lavado, pero se mueve en forma mucho
más lenta que los otros iones tóxicos. Requiere, por lo tanto, cerca de tres veces mas agua que
el Cl y el Na, lo que hace muchas veces impracticable el lavado.
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Tabla 5. Tolerancia relativa de varios cultivos y porcentaje de Na intercambiable
Las soluciones prácticas a un problema de B en el agua de riego, pasan por lo tanto en el
cambio hacia cultivos tolerantes y/o la búsqueda de otra fuente de agua alternativa que pueda
al menos mezclarse con la de alto contenido del elemento.
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Tabla 6. Límite de tolerancia al boro de los principales cultivos agrícolas
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Tabla 6. (Cont) Límite de tolerancia al boro de los principales cultivos agrícolas
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4. Criterios de clasificación
Analizados los procesos más importantes que provoca el uso de las aguas de baja calidad, es
evidente que en la evaluación del recurso con fines de riego deben tenerse en cuenta las
características más importantes que determinan dichos procesos, es decir:
9 La concentración total de sales solubles.
9 La concentración relativa del sodio con respecto a otros cationes.
9 La concentración relativa de bicarbonatos respecto a la de calcio más magnesio.
9 La concentración de boro y otros elementos que puedan ser tóxicos.
Sin embargo, la diferente respuesta de un mismo cultivo en función de las condiciones
ambientales y las prácticas de manejo, así como las diferentes condiciones económicas y
disponibilidad del recurso, relativizan la posibilidad de definir una clasificación de la calidad
del agua con validez para todas las condiciones.
Las clasificaciones propuestas hasta el momento suponen que el agua de riego va a usarse
bajo condiciones medias de textura de suelo, velocidad de infiltración, drenaje, cantidad y
tolerancia del cultivo a las sales.
Más aún, la mayoría de ellas se ajustan a las siguientes hipótesis básicas:
9 Clima árido o semiárido con baja precipitación efectiva.
9 Suelos de textura franco arenosa o franco arcillosa, pero siempre con buen drenaje interno.
9 Riego superficial o por aspersión, suponiendo que las pérdidas de agua por percolación son
como mínimo 15%.
9 Existencia de una capa freática profunda o, si es superficial, controlada por un sistema de
drenaje subsuperficial.
Por supuesto, la realidad puede apartarse en mayor o menor medida a estas hipótesis. Esto
puede hacer inseguro el uso de un agua que, bajo condiciones medias sería de muy buena
calidad o viceversa: pueden inducir a considerar un agua como buena, cuando bajo
condiciones medias sería de dudosa calidad. Esto debe tenerse muy en cuenta cuando se trata
de clasificar las aguas para riego.
Existen diferentes propuestas de clasificación de las aguas destinadas al riego. En este curso
solo describiremos las de mayor uso.
La propuesta de Richard (1951) - Laboratorio de salinidad de Riverside, USDA
Esta tradicional realizada por el Laboratorio en 1951, si bien se utiliza mucho todavía en
varios países, los nuevos conocimientos, los resultados experimentales disponibles, y la
creciente expansión del riego hacia regiones con condiciones naturales y de manejo muy
diferentes de aquellas bajo las cuales fue definida, han reducido considerablemente su utilización internacional
De acuerdo a esta clasificación las aguas se dividen en cuatro clases según la peligrosidad de
salinización y cuatro clases según el peligro de sodificación. De la combinación de ambas
surgen 16 clases de agua según vemos en el siguiente diagrama:
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Figura 6. Esquema de Clasificación de Aguas para riego propuesto por el Laboratorio de Salinidad
del USDA, 1951
Peligro de salinidad. Las aguas se dividen en cuatro clases de acuerdo a su peligro de
salinizaciòn, siendo los contenidos salinos límites de cada una de ellas: 0,25; 0,75 y 2,25
dS/m. Estos límites entre clases se seleccionaron de acuerdo con relaciones empíricas entre las
conductividades eléctricas del extracto de saturación del suelo y la del agua de riego.
Peligro de sodificación. La clasificación de la calidad de las aguas con respecto al peligro del
sodio es más complicada que en el caso anterior. Se puede considerar el problema desde el
punto de vista de la probabilidad de que un suelo adsorba el sodio del agua, así como la
velocidad a la que tiene lugar dicha adsorción al aplicar el agua.
Las rectas del diagrama presentado anteriormente expresan la dependencia del peligro del
sodio de la concentración total de sales, pero su pendiente negativa es contraria a lo que hoy
se conoce y ya hemos analizado, respecto a los valores límites del RAS en función de la
salinidad del agua.
Por ejemplo, de acuerdo a esta clasificación un agua con una RAS de 9 y CE menor de 0,168
dS/m se clasifica en relación al peligro de sodificación como agua S1. Mientras que otra con
la misma RAS, pero con una CE entre 0,168 y 2,25 dS/m será S2 y, si la CE es mayor de 2,25,
dS/m será S3. En este caso a igual RAS el peligro de sodificación se va acrecentando a medida
que la salinidad del agua aumenta.
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Si realizamos este mismo ejemplo en función de los nuevos conceptos que se resumen en la
Figura 2.5 vemos por el contrario, que un agua con un RAS de 9 (suponiéndolo similar al del
suelo) deja de ser peligrosa en cuanto al riesgo de provocar problemas físicos del suelo a partir
de CE de 1 dS/m.
El esquema de Clasificación de las Aguas es de fácil utilización, se debe conocer únicamente
la CE y RAS del agua para determinar en qué clase se encuentra el punto intersección de
ambos valores.
La propuesta de FAO
La FAO, a través de sus publicaciones 29 rev1 y 48 (Ayers y Westcot, 1985 y Roades,
Kandiah y Mashali, 1992, respectivamente) ha propuesto lineamientos para la evaluación de
la calidad del agua.
Las bases de esta propuesta son el análisis de cada situación en forma individual en función del
cultivo, suelo, clima, labores culturales y riego previsto y necesariamente la evaluación
conjunta de los procesos de salinización, sodificación y toxicidad.
La tabla 7 presenta las principales directivas para la evaluación de las aguas de riego
propuestas por la FAO:
Esta nueva propuesta es menos restrictiva en cuanto al contenido salino, en relación a los
problemas de salinidad. Incorpora el concepto de interacción RAS - CE para evaluar el peligro de
sodicidad e incorpora los métodos de riego en la evaluación de los problemas de toxicidad en
aquellos iones que pueden ser absorbidos por las plantas a través de sus hojas.
Tabla 7. Guía de interpretación de la calidad de agua para riego (Ayers y Westcot, 1985)
Problema Potencial
Unidades
Grado de restricción en el uso
Ninguna
.Moderada
Severa
Salinidad
CEi
SDT
dS/m
Mg/l
Infiltración
RAS = 0- 3 CEi =
RAS = 3 – 6 CEi =
RAS = 6 – 12 CEi =
RAS = 12 – 20 CEi =
RAS = 20 – 40 CEi =
Toxicidad Específica
Sadio (Na)
Riego superficial
SAR
Riego por aspersion
meq/l
Cloro (Cl)
Riego superficial
meq/l
Riego por aspersion
meq/l
Boro (B)
meg/l
Efectos Misceláneos (solo afecta cultivos sensibles)
Nitrógeno (CO3)
meg/l
Bicarbonat (HCO3)
meq/l
pH
< 0,7
< 450
0,7 - 3,0
450-2000
> 3.0
> 2000
> 0,7
> 1,2
> 1,9
> 2,9
> 5,0
0,7 - 0,2
1,2 - 0,3
1,9 - 0,5
2.9 - 1,3
5,0 – 2,9
< 0.2
< 0.3
< 0,5
< 1,5
< 2,9
<3
<3
3-9
3
>9
<4
< 1,5
< 0,7
4 – 10
3
0,7 - 3
> 10
>3
<5
< 1,5
5 - 30
1,5 – 8,5
6,5 – 8,4
> 30
> 8,5
Nota: Esta guía se complementa con un resumen de las máximas concentraciones recomendadas para elementos traza, cuya consulta es
recomendable en caso de enfrentar un problema específico con este tipo de iones.
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5. Análisis requeridos para la clasificación
En síntesis el primer paso para evaluar la aptitud del agua disponible para riego es solicitar su
análisis a un laboratorio competente.
En la Tabla 8 resumimos los análisis requeridos, así como el rango de valores encontrados en las
aguas de riego
Table 8. Determinaciones de laboratorio requeridas para evaluar agua de riego normales.
Parámetro a evaluar
Salinidad
Conductividad Eléctrica (*)
Sales Totales Disueltas
Cationes y Aniones
Calcio (*)
Magnesio (*)
Sodio (*)
Carbonato (*)
Bicarbonatos (*)
Cloro(*)
Sultado(*)
Nutrientes
Nitratos
Amonio
Fosfato
Potasio
Misceláneos
Boro
Acido/ Base
Relación de adsorción de Sodio
Símbolo
Unidad
Rango encontrado
en el agua de riego
CE
STD
dS/m
mg/l
0-3
0- 2000
Ca++
Mg++
Na+
CO3HCO3ClSO4
mmolc/l
mmolc/l
mmolc/l
mmolc/l
mmolc/l
mmolc/l
mmolc/l
0 - 20
0-5
0 - 40
0 – 0,1
0 - 10
0 - 30
0 – 20
NO3
NH4
PO4
K+
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
0 – 10
0–5
0–2
0-2
B
Ph
SAR
mg/l
0–2
6,0 – 8,5
0 - 15
(*) Mínimos necesarios.
Para finalizar, veamos algunos chequeos rápidos de los análisis de agua...
9 Si los constituyentes principales se expresan en equivalentes químicos, la suma de los cationes
deber ser igual a la suma de los aniones.
9 El cociente entre el total de cationes en meq/l y la Conductividad Eléctrica en dS/m debe ser
aproximadamente 10. Puede bajar a 8 para aguas con bicarbonatos o sulfates y en las que el
contenido de calcio y magnesio es alto. Por el contrario, en aguas con cloruros y ricas en sodio, la
relación puede llegar hasta 11 ó 12.
9 El cociente entre sólidos totales disueltos en partes por millón o mg/l y la conductividad eléctrica
en dS/m deberá ser aproximadamente 640.
9 Los sólidos disueltos en ppm divididos el total de cationes en meq/l debe dar un valor
aproximado de 64.
6. El uso de aguas de baja calidad
En base al concepto de evaluación de la calidad del agua de riego propuesto por la FAO, que
considera no sólo las características químicas del agua de riego, introducimos algunos
criterios y conceptos para manejar aguas con restricciones para uso agrícola.
Analizaremos distintos aspectos de los problemas presentado en la segunda lección y
presentaremos algunas soluciones. Pero es importante tener en cuenta que no existe un solo
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camino seguro para el uso del agua con restricciones. En la mayoría de los casos se deben
adoptar conjuntamente distintas prácticas, para realizar un trabajo más eficiente.
Si bien nos concentraremos en las prácticas de manejo agronómico que pueden realizarse a
nivel de finca por el agricultor, comentaremos algunas prácticas aplicables a los sistemas de
distribución colectiva de las regiones áridas y semi-áridas.
Para comenzar dos sugerencias
9 Tenga presente que, cuando utiliza agua con restricciones para el uso agrícola, deben
adoptarse una a varias prácticas de manejo que aseguren la sustenatabilidad del proceso
productivo.
9 Dicha adopción no elimina la necesidad de realizar un monitoreo anual de los contenidos
salinos y sódicos de los lotes regados.
Prácticas de manejo para los problemas de salinidad
Comenzaremos analizando las soluciones posibles para los problemas de salinidad. Las
hemos dividido en prácticas de manejo del agua y el suelo y prácticas directamente
relacionadas al manejo del cultivo.
Practicas de manejo del agua y el suelo
La eficiencia de riego. Para utilizar aguas con contenidos salinos y/o sódicos elevado,
cualquiera sea el método de aplicación es imprescindible alcanzar altas eficiencias de
aplicación y uniformidad de distribución del riego.
Se debe controlar el volumen de agua aplicado, ya que es conveniente restringirlo al mínimo
necesario para cubrir el déficit de evapotranspiración y las necesidades de lavado. De esta
forma se reduce la cantidad de sal agregada y, por ende, la que hay que lavar. Al mismo
tiempo se reduce la cantidad de agua necesaria o sea la fracción de lavado (FL), lográndose un
mayor aprovechamiento de la fuente del recurso.
La uniformidad en la aplicación se logra con una buena elección y diseño del método de
riego. En este sentido, si el método de riego es superficial, se requiere de una adecuada
preparación y sistematización del terreno. Si las condiciones de cultivo, extensión y costo lo
permiten, la sistematización debe incluir la nivelación del mismo.
Los sistemas presurizados bien diseñados garantizan de arranque una buena uniformidad de
aplicación. Sin embargo, no debe descuidarse el manejo y conviene realizar verificaciones
periódicas que aseguren un funcionamiento acorde con las condiciones iniciales.
Método de riego. La forma de aplicación del agua tiene un importante efecto en el manejo de
aguas con contenido salino y sódico importante. El método de riego determina los lugares de
acumulación de sales y la eficiencia de lavado, o sea la cantidad de agua en exceso que debe
aplicarse en caso de que el lavado se realice directamente con el agua de riego.
Con alguno de los métodos de riego se producen concentraciones salinas en diferentes
sectores del terreno. Lo vemos en la Figura 7
El mas conflictivo, cuando se utiliza agua con alta concentración salina, es el de surco y
especialmente asociado a cultivos en camellón, porque la acumulación de sales que se
produce en la parte mas alta del camellón por efecto de la evaporación del agua coincide con
el lugar de ubicación de las semilla. En ese caso, se deben adoptar procedimientos especiales
de plantación que minimicen el riesgo de contacto de la semilla con la zona de acumulación
de sales.
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Otra solución que adoptan muchos agricultores es utilizar distintos tipos de riego, según el
estadío de crecimiento del cultivo. Por ejemplo, en algunas regiones es común utilizar riego
por aspersión en la implantación del cultivo, y posteriormente riego por surco. La
combinación de métodos de riego es también una solución para remover las sales acumuladas
pudiendo utilizar distintos métodos según se trate de riego de cultivo o de lavado.
Figura 7. Acumulaciòn de sales segùn mètodos de riego
32
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El riego de aspersión, si bien presenta posibilidades de realizar frecuentes aplicaciones, lo que
como veremos es una buena estrategia para el uso de aguas con alto tenor salino, tiene
también algunas limitaciones prácticas derivadas de sus dificultades para aplicar grandes
láminas, por razones de diseño y principalmente de costos y en segundo lugar tampoco es
aconsejable aunque se disponga de la capacidad cuando el agua tiene altos contenidos de sales
de Cl y Na, debido a los posibles daños en hojas o tallos en cultivos sensibles.
Ante esta segunda situación, debe tenerse en cuenta que la sensibilidad al agua salina en
aspersión de los cultivos sensibles está más relacionada con la acumulación de sales en la
hoja, que con la tolerancia a la salinidad del suelo. Por lo que en estas condiciones se aconseja
la aplicación de riegos nocturnos debido a que al reducirse la evaporación, se facilita el
continuo humedecimiento de las hojas y se minimiza la absorción de las sales.
El riego por goteo es el método que puede utilizar aguas mas salinas. Esto se debe a que
mantienen la zona radical a niveles muy altos de humedad y bajos de salinidad por la continua
aplicación de agua. Por efecto del continuo lavado, el contenido de sal es muy bajo en el
bulbo húmedo que se genera alrededor de los emisores mientras que la sal se concentra en la
periferia del mismo. Estar distribución espacial de la salinidad debe tenerse presente cuando
se utiliza este método con agua salina en regiones que pueden presentar lluvias importantes
durante el ciclo de crecimiento del cultivo, ya que estas pueden provocar una entrada súbita
de sales a la zona radical que dañe el cultivo.
Operación o programación del riego Entendemos por operación o programación del riego al
manejo de la frecuencia y cantidad de agua aplicada. Un buen manejo de estos son dos
elementos es muy importantes para cualquier producción agrícola bajo riego y mucho mas
cuando se utilizan aguas de alto contenido salino.
Al analizar el efecto de la salinidad sobre los cultivos, hemos visto cómo esta aumenta la
succión total a través del aumento de la succión osmótica y hemos analizado la conveniencia
de mantener niveles de humedad altos (bajas succiones) para posibilitar a las plantas la más
fácil absorción de agua.
La operación del riego en condiciones de salinidad, debe tener entonces como objetivo
mantenerse niveles de humedad altos (baja succión) en la zona radical, lo que se logra
reduciendo la frecuencia de aplicación al mínimo posible con el método de riego que se
dispone.
Existen diferencias entre los métodos de riego en este sentido. Con los métodos de riego
superficiales, existen limitaciones para la implementación de una estrategia de alta frecuencia
y pequeña lámina, ya que en general tienen bajas eficiencias en esas condiciones. Con la
operación tradicional de estos métodos que implica la aplicación de grandes láminas con una
frecuencia baja, el contenido de agua del suelo desciende considerablemente en el período
entre riego y el potencial total de agua tiende a uniformizarse en profundidad. Esto se explica
porque, si bien en el primer período luego del riego, las raíces absorben preferentemente agua
de la parte superior de la zona radical (donde la succión total es menor por efecto del menor
contenido salino), una vez que la succión aumenta en esta zona, se hace un uso más intenso de
agua desde las profundidades, con mayor contenidos salinos. A medida que el proceso
continúa, el perfil del potencial total del agua tiende a homogeneizarse en profundidad. En
esta situación, de láminas importantes y riegos espaciados, la respuesta del los cultivos se
correlacionan con la salinidad media del perfil.
Por el contrario, con riegos presurizados, aspersión y goteo el contenido de humedad del
perfil de suelo se puede mantener alto, (baja succiones totales) dado que son eficientes en la
aplicación de pequeñas láminas. De esta forma la planta sufre mucho menos de falta de
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disponibilidad de agua y puede sobrellevar condiciones de salinidad más altas. En estas
condiciones, la respuesta del cultivo se correlaciona con la salinidad ponderada del perfil del
suelo en función del patrón de extracción de agua de las raíces y no con el contenido medio de
salinidad de todo el perfil. De esta forma tiene mayor peso la salinidad de la parte superior del
perfil, dónde como sabemos la salinidad es mas baja por efecto de la mayor fracción de
lavado.
El lavado de sales. En la sección 2 hemos aprendido, que para prevenir la excesiva
acumulación de sales en la zona radica, es necesario aporta una cantidad extra de agua que
llamamos “Necesidad de Lavado (NL)” y desarrollamos los aspectos teóricos para su cálculo.
En este punto nos concentraremos en los aspectos prácticos de su aplicación.
En relación a la eficiencia en el lavado de sales, es decir a la cantidad de agua que
necesitamos para remover una cantidad dada de sales, tengamos en cuenta que, en general, el
flujo de agua en condiciones no saturadas es más eficiente que el saturado, es decir remueve
mayor cantidad de sales por unidad de agua aplicada.
Esta diferencia se debe a que en el primer caso existe un mayor contacto del agua de riego con
la solución del suelo, mientras que en condiciones saturadas una parte del agua de riego drena
por debajo del perfil, circulando por los poros de mayor tamaño sin contacto directo con la
solución del suelo lo que imposibilita un movimiento de las sales por difusión (movimiento de
solutos por gradientes de concentración).
Extendiendo estos conceptos a los métodos de riego vemos que la aspersión resulta mas
eficiente que el riego por inundación. Esta mayor eficiencia del riego por aspersión es también
aplicable a la lluvia, siempre que se prioricen las labores que optimizan la infiltración. Esto
tiene importancia en las áreas de riego suplementario.
A pesar de lo anterior, el riego por inundación, si bien es superado en eficiencia por la
aspersión, es el método mas utilizado para realizar los lavados en las regiones áridas y
semiárida, aconsejándose con el objetivo de disminuir el “by pass” aplicar las láminas de
lavado en forma fraccionada, para permitir el secado del suelo entre dos aplicaciones de
lavado sucesivas.
Por otro lado, el riego por aspersión, si bien es más eficiente en el lavado de sales, su
aplicación con estos fines tiene limitaciones prácticas que restringen su aplicación, en
particular porque puede haber dificultades para la aplicación de láminas grandes que incluyan
las necesidades de lavado, por costo y/o diseño de los equipos y por los problemas de
toxicidad ya comentados en las hojas de cultivos sensibles.
Independientemente del método que se aplique, el lavado se puede realizar con cada
aplicación de riego o diferirse para realizarlo en uno o más períodos del año. La decisión está
relacionada con la disponibilidad de agua, su contenido salino, el método de riego, el tipo de
suelo y cultivo.
Por lo general, es recomendable concentrar las aplicaciones de lavado en una época del año
que puede ser la de mayor disponibilidad de agua y/o la de menor concentración de trabajos.
En esta situación debe tenerse presente que la salinidad del suelo se elevará en la época de
menor aplicación de agua por lo que hay que estar atentos a que los niveles alcanzados no
afecten la producción.
Cuando la concentración salina del agua de riego es muy elevada, el lavado debe realizarse
con mayor frecuencia. En este caso lo recomendable es realizar el cálculo de la lámina de
lavado a partir del balance salino mensual del suelo.
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Cuando el lavado de sales se realiza simultáneamente con el riego del cultivo, debe tenerse
presente que una posible desuniformidad del cultivo provoca desuniformidad en el lavado de
sales, lo que se agrega a la variabilidad de la velocidad de infiltración y distribución del agua
de riego.
Con los método de riego superficiales, es conveniente optar una estrategia combinada, es
decir realizar un lavado parcial durante el cultivo, lo que exige láminas altas a medias y riego
de lavado específicos en el período sin cultivo, que en las zonas áridas se puede hacer
coincidir con los riego de presiembra.
En las zonas húmedas el lavado por la lluvia se produce en todos los períodos de exceso,
siempre y cuando se realicen las prácticas necesarias para maximizar la precipitación que
infiltra al perfil.
Drenaje. El drenaje subsuperficial o interno del suelo debe tener la capacidad de remover el
agua de lavado, ya que sino los problemas se agravarían por posible asfixia radicular y/o
elevación del nivel freático. Por esta razón en muchas regiones el drenaje cumple la función
de mantener la capa freática a una adecuada profundidad, que garantice el desarrollo radical y
control el ascenso capilar fuente extra de salinización.
Es necesario entonces, en todo proyecto de riego con agua de alto contenido salino y/o sódico,
evaluar si el drenaje natural es suficiente. En caso de que la respuesta a este interrogante fuera
negativa, no se podrá garantizar el control de la salinidad, y se deberán re-elaborar otros
componentes del proyecto.
Prácticas de manejo del cultivo
Prácticas culturales. Las prácticas culturales juegan un papel muy importante en el manejo de
la producción agrícola con aguas de baja calidad.
El criterio general es el de garantizar la máxima y uniforme infiltración del agua de riego o de
lluvia. Para ello, independientemente del método de aplicación del riego, deben realizarse
todas las prácticas de manejo que favorezcan la infiltración del agua (siembra directa, labores,
enmiendas, abono verde, etc).
La acumulación de sales que se produce con el método de riego por surcos puede manejarse a
través de diferentes prácticas culturales, como sistemas de plantación, forma de la cama de
siembra y manejo del riego. Alguna de estas posibilidades se presentan en la Figura 8.
Figura 8 Prácticas culturales útiles ante problemas de salinidad
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La forma más práctica de reducir el efecto de la acumulación de sales en el bordo es utilizar
una doble línea de cultivo a ambos costado como se ven en al Figura “B” de las presentadas
anteriormente. Estas posibilidades se puede a su vez combinar con distintas formas de al cama
de siembra, como se observa en las Figuras “C”, “D” y “E”. También influye la estrategia de
riego como por ejemplo el riego en surcos alternado o la profundad del agua en el surco como
se ven el as figuras “F”y “G”.
Abono orgánico y mulching. La incorporación de abonos orgánicos, además de mejorar la
permeabilidad, libera dióxido de carbono y ácidos orgánicos que, al disminuir el pH,
contribuyen a la mayor solubilización del Carbonato de Calcio y el intercambio de Na por el
Ca, previniendo o mejorando los problemas de sodificación. El uso de leguminosas y su
incorporación como abono verdes mejora la estructura y tiene igual efecto que el abono
orgánico.
Cambio de cultivo. El cambio de cultivo por otro de mayor tolerancia a la salinidad o RAS es
una opción extrema, a la que se debe llegar una vez que casi la totalidad de las otras
alternativas posibles hayan sido descartadas.
Para reducir las probabilidades de llegar a esta situación, la selección del cultivo o variedad
debe hacerse con precisión en la etapa de proyecto, eligiendo aquellos con rendimientos
satisfactorios en las condiciones actuales y futuras de salinidad o sodicidad. La información
suministrada en las Tablas de la Sección 2 resulta imprescindible en este sentido.
Monitoreo de la salinidad. A lo largo de este trabajo aprendimos que no existe, hasta este
momento, un conocimiento suficientemente sistematizado que permita establecer una
clasificación de la calidad del agua con validez universal. Vimos que a través de que procesos
el agua de baja calidad puede afectar a suelos y cultivos y analizamos los principios generales
de manejo de este tipo de agua y las prácticas complementarias de manejo de suelo y cultivo
que pueden y deben adoptarse.
Por esta razón una practica recomendada durante el manejo de agricultura y en particular
cuando se utilizan aguas de alto contenido salino es establecer un programa sistemático de
monitoreo de las condiciones de salinidad de aguas y suelos que permita identificar áreas con
problemas y evaluar la estrategia de riego seleccionada, así como las prácticas culturales
adoptadas.
En este sentido debe tenerse presente que el contenido salino de los suelos se caracteriza por
su variación en el espacio y por su dinámica en el tiempo, por lo que será necesario muestrear
en diferentes momentos, diferentes áreas de los lotes regados.
Al mismo tiempo, debe tenerse presente el perfil creciente de la salinidad en profundidad y la
dinámica del agua y sales en la parte alta de los suelos. Así la parte baja del perfil es las mas
indicativa de la evolución del contenido salino, mientras que la parte superior del perfil nos
mostrará mejor los cambios en el contenido de sodio. Lo aconsejable es realizar el muestreo
de salinidad al menos en 3 profundidades.
Sistemas colectivos
A diferencia de las áreas riego suplementario o explotaciones que obtienen el agua de riego en
forma individual, en muchas regiones y en particular en las áridas y semi-áridas la mayoría de
las explotaciones agropecuarias dependen total o parcialmente del suministro de agua desde
una red colectiva de canales o de cañerías.
La existencia de un sistema colectivo de reaparto de agua restringe, en cierta forma, las
posibilidades individuales de los agricultores de esas regiones de adoptar alguna de las
prácticas que hemos analizado en esta lección y a la vez impone, para la sustentabilidad del
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sistema, la necesidad de adoptar ciertas prácticas de manejo del agua fuera de la finca,
complementarias con las recomendadas dentro de ella.
Hemos visto que una de las claves para un uso efectivo del agua salina para riego es la
aplicación oportuna de una cantidad de agua acorde con los requerimientos del cultivo y
necesidades de lavado y la permanencia de altos niveles de humedad para minimizar la
succión total en la zona radical.
¿Qué posibilidades tienen los agricultores de estas zonas para cumplir con esta premisa, si el
método de entrega de agua es rígido y/o no acompaña sus necesidades? Evidentemente sus
posibilidades son pocas. Por lo tanto, si los sistemas de entrega y distribución de agua deber
ser eficientes y flexibles para acompañar las necesidades de los cultivos en condiciones
normales de calidad del agua y suelos, cuando se utiliza agua de riego de contenido salino
estas exigencias se incrementan.
La cantidad de agua entregada debe ser suficiente para cubrir los requerimientos del cultivo y
las necesidades de lavado, sin recargar el sistema de drenaje para evitar los efectos ya
comentados elevación de una capa freática que combinada con una frecuencia baja de
entregas, genera el gradiente necesario para el ascenso capilar del agua freática y la
acumulación de sales..
Para la optimización de la eficiencia de conducción y distribución del agua es importante
determinar las necesidades a nivel de finca y contar con los recursos e infraestructura
necesarios para operarla eficientemente.
Cuando estas limitantes estructurales están presentes, o durante el tiempo que requiere superar
las alternativas posibles a nivel de finca, las soluciones se resumen a contar con una fuente
alternativa de agua, sea a través de reservorios o la explotación del agua subterránea.
Cualquiera de esas alternativas resulta en un requerimiento adicional de inversión y gastos de
operación.
Prácticas de manejo para los problemas de infiltración
La aplicación de riego es difícil si existen problemas de infiltración. Sin embargo, deben
realizarse mejoras en la infiltración sólo cuando los requerimientos de los cultivos y los de
lavado no puedan ser cumplimentados.
Las posibilidades de mejorar los problemas de infiltración causados por la sodificación de los
suelos pueden ser químicas o físicas. Las prácticas químicas comprenden el cambio del
equilibrio químico de la solución del suelo preferentemente por agregado de enmiendas
químicas el en suelo o en el agua de riego. Las intervenciones físicas incluyen básicamente las
prácticas culturales.
Mejoras químicas. El agregado directamente de ciertas enmienda químicas al suelo o
indirectamente a través del agua de riego mejoran la capacidad de infiltración causada por un
excesivo contenido de Na. Se pueden esperar mejoras si la enmienda incrementa la
concentración de Ca en la solución del suelo y/o aumenta la salinidad del agua aplicada.
La aplicación de enmiendas es la práctica mas usada para contra restar los efectos del Na, ya
que no existen por el momento métodos disponibles que sean económicamente aplicables para
remover el Na del agua de riego, y que puedan ser usados a nivel agrícola.
La mayoría de las enmiendas en uso aportan calcio directamente o indirectamente a través de
un ácido que reacciona con el Ca CaO3 del suelo liberando Ca a la solución. Por el
mecanismo de acción los formadores de ácidos no son efectivos si el suelo no tiene un
contenido natural de calcio.
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La aplicación de enmiendas eleva los costos de producción por lo que es necesario estudiar en
detalle los beneficios de su aplicación.
Las enmienda a disolver en el agua de riego son mas efectivas si el agua es de baja salinidad
(< 0,2 dS/m) o de alto RAS y contenido de salinidad medio a bajo (< 1.0 dS/m). Si la
salinidad del agua está entre moderada a alta y el RAS alto, es aconsejable optar por la
aplicación de enmiendas directamente en el suelo.
Yeso. El yeso puede ser agregado tanto en el agua de riego como directamente en el suelo. Es
la enmienda mas utilizada para corregir problemas de infiltración causados por un alto PSI.
Un problema de infiltración causado por baja salinidad y alto RAS ocurre principalmente en
los primeros centímetros del suelo. En estos caso es recomendable distribuir el yeso sobre la
superficie o mezclarlo con los primeros cm. de suelo mas que incorporarlo sobre la superficie.
Sin embargo, si la salinidad del agua es relativamente alta, esta pequeña cantidad de Ca es
mucha menos efectiva.
La velocidad con la que el yeso se incorpora a al solución depende de la finura del material.
El yeso finamente molido (menos de 0,23 mm de diámetro) se disuelve mucho mas
rápidamente que el grueso, por lo que el yeso puro molido fino es el mas indicado para la
aplicación en el agua de riego, aunque su costo es mas elevado. En el caso de la incorporación
en el suelo puede usarse yeso con un grado de pureza menor y con tamaño de partícula mas
gruesa.
Box 3. Ejemplo para el cálculo de las necesidades de yeso a aplicar en el agua de riego
Supongamos un suelo dónde se cultiva citrus con problemas de infiltración producto de alto
PSI que se riega con agua de baja salinidad (ECa = 0,15 dS/m) y en cual se ha decidido
aplicar yeso directamente en el agua de riego.
La superficie del lote es de 5 ha, la lámina bruta de riego es de 100 mm, y el yeso disponible
tienen una pureza de 70% y se pretende elevar el contenido de Ca en 2 meq/l
ECa = 0,15 dS/m; Area = 5 ha;
Lámina de riego 100 mm = 1000 m3/ha;
Volumen de agua total = 5ha x 1000 m3/ha = 5000 m3
1 meq de Ca = 86 kg de yeso 100% puro/1000 m3 de agua
2 meq de Ca en 5000 m3 = 86 x 2 x 5 = 860 kg de yeso 100% puro
Cantidad de yeso con pureza 70% = 860/0,7 = 1230 kg
Enmiendas formadoras de ácido. Los ácidos o las enmiendas formadoras de ácido pueden ser
usadas también para aumentar la concentración de calcio en al solución del suelo, siempre y
cuando el suelo contenga CaCO3 u otra fuente de calcio natural. Los compuestos mas usasdos
son sulfuros.
En la Tabla 9 presentamos una comparación de distintas enmienda que pueden ser utilizadas
en la recuperación o con control de los problemas de sodificación.
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Tabla 9. Equivalencia de diferentes enmiendas con yeso 100% puro
Enmienda
Yeso
Azufre
Acido sulfúrico
Sulfato de Hierro
Sulfato de Calcio
Cloruro de Calcio
Nitrato de Calcio
Carbonato de Calcio
Toneladas equivalentes a 1 ton de yeso
1,00
0,19
0,61
1,09
0,78
0,86
1,06
0,58
Uso de las aguas de drenaje
¿Por qué utilizas aguas de drenaje en riego?
En dónde el agua para riego es escasa, el uso de aguas de drenaje puede ser una estrategia
importante para suplementar aquella. El re-uso de aguas de drenaje puede ayudar también a
resolver el problema de a donde derivar las mismas en estos tiempos donde la conciencia
social sobre los problemas ambientales ha aumentado considerablemente, y las posibilidades
de encontrar áreas o cursos donde derivar esta aguas se vuelve cada día mas difícil.
¿Cuáles son las posibilidades de uso de esta agua?
Las posibilidades de re-utilizar aguas de drenaje son variadas, pueden utilizarse directamente
en agricultura convencional, para cultivos tolerantes a la salinidad, en áreas naturales y
humedales o para iniciar procesos de recuperación de suelos afectados por salinidad.
Trataremos aca específicamente el re-uso de aguas de drenaje en la producción agrícola.
¿Qué elementos puedo esperar en un agua de drenaje?
Debe tenerse en cuenta que las aguas de drenaje son normalmente de inferior calidad
comparadas con el agua de riego utilizada en la misma región, por lo que su utilización debe
ser muy cuidadosa para minimizar los efectos negativos de largo plazo y los daños directos
en los cultivos, los suelos y la calidad del agua a nivel regional.
La calidad del agua de drenaje a re-utilizar, mucho más que la de riego, determina las
posibilidades de su re-utilizaciòn, definiendo concretamente en que cultivos puede utilizarse
y las medidas de manejo del riego, cultivos y suelos, para asegurar una producción
sustentable
Las aguas de drenaje contienen generalmente concentraciones altas de sales y algunas veces
elementos traza y nutrientes solubles. En algunas ocasiones también pueden contener
sedimentos, pesticidas y nutrientes provenientes de escurrimientos superficiales conectados
intencional o no intencionalmente con la red de drenaje.
Condiciones de re-utilización
En el caso de que las aguas de drenaje a re-utilizar contenga nutrientes solubles, su aporte
debe deducirse de los requerimientos de fertilización del cultivo a regar para evitar un mayor
daño ambiental por sobre fertilización.
Las Municipalidades y las industrias, utilizan frecuentemente los principales canales de
drenaje agrícola para derramar aguas de deshecho. Muchas veces esta aguas solo tienen un
tratamiento muy primario o directamente no lo tienen, por lo en caso de re-utilizar el agua de
drenes que se sospecha o se tiene la seguridad que reciben este tipo de aguas, se deberá tener
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una cuidado mayor e investigar la posible contaminación biológica y con compuestos
orgánicos
Por lo general el mayor problema con la re-utilización de aguas de drenaje tiene que ver con
el peligro de salinizaciòn de la zona radicular y la incorporación de elementos traza en la
misma.
El tratamiento de los potenciales problemas de salinizaciòn de los suelos, no es diferentes a
los tratados en las secciones anteriores. Se debe tener en cuenta sin embargo que los niveles
de salinidad serán por lo general altos y por lo tanto altos serán también los requerimientos de
lavado para mantener un nivel de salinidad aceptable. Por estas razones muy difícilmente se
podrá re-utilizar aguas de drenaje para cultivas cultivos sensibles a la salinidad.
En relación a los elementos traza, no existen modelos simples y bien calibrados para estimar
los cambios de sus concentraciones en el suelo como resultado del manejo del riego y drenaje
con aguas que los contienen. Por esta razón no existen criterios para evaluar la calidad de las
aguas en relación a los mismos. Los criterios que disponemos han sido desarrollado en base a
experimentos con arenas y generalmente en experimentos de macetas. Pratt y Suarez (1990)
citados por FAO, ofrecen una lista de máximas concentraciones de 15 elementos traza, para
proteger los cultivos más sensibles y animales de la toxicidad de estos elementos.
¿Cómo re-utilizarlas?
Desde el punto de vista de la producción agrícola, si las aguas de drenaje fueran de una
calidad razonable podrían ser utilizadas directamente. Normalmente sin embargo las aguas de
drenaje deben ser utilizadas en forma conjunta con aguas de buena calidad como se
esquematiza en la Figura 9.
Uso de aguas de drenaje para riego
Uso directo
Uso conjunto con aguas de buena calidad
Intercalado
En misma ciclo agrícola
Mezclado
Ciclos agrícolas diferentes
Figura 9 Esquema de posibles alternativas para el re-uso de aguas de drenaje.
El uso conjunto de aguas de drenaje con fuentes de buena calidad, puede hacerse mezclando
las aguas o intercalando o rotando el uso de ambas aguas. Esta rotación puede realizarse
durante la estación de crecimiento de un mismo cultivo o utilizando en la misma estación o en
otras con otros cultivos.
La elección entre estas alternativas depende en gran medida de la calidad del agua de drenaje,
de la tolerancia de los cultivos a realizar y de la disponibilidad de agua de buena calidad. En
algunas pocas ocasiones y en particular los sistemas colectivos de riego, donde el agua se
distribuye por turnos, las posibilidades de re-uso de aguas de drenaje puede estar afectada por
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Jornadas sobre "Ambiente y Riegos: Modernización y Ambientalidad”, La Antigua (Guatemala), 11 al 14 de agosto de 2008,
Red Riegos, CYTED y AECID
la disponibilidad de esta en el tiempo, ya que las cantidades pueden ser muy poca y la calidad
muy mala en el período sin riego.
Cuando la estrategia elegida es la mezcla de aguas se busca obtener un agua de aceptable
calidad. En este caso es el cultivo más sensible que se regará con el agua “sintetizada” el que
determinará la proporción de cada agua que deberá combinarse.
La Tabla 10 muestra un ejemplo del Delta del Nilo, en Egipto en relación a las proporciones
de aguas de drenaje y de buena calidad (el agua de riego tienen una CE de 0,8 a 0,9 dS/m)
para asegurar los máximos rendimientos de los cultivos sensibles del área.
Tabla 10. Criterios para la mezcla de agues de riego y drenaje en el Delta del Nilo (Fuente: AbuZeid, 1998, citado por FAO).
Salinidad del Agua de Drenaje
(dS/m)
< 1.0
Criterios para su uso
Posible de uso directo
1.0 – 2,3
Mezclar con agua de riego en proporción 1:1
2,3 – 4.6
Mezclar con agua de riego en proporción 1:2 o 1:3
> 4,6
No se recomienda su uso para riego
Bibliografía
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