elementos esenciales del agua residual tratada sobre el

ELEMENTOS ESENCIALES DEL AGUA RESIDUAL TRATADA SOBRE EL CONTENIDO DE
NUTRIENTES EN FRIJOL VIGNA UNGUICULATA (L.)WALP, CULTIVADO EN HIDROPONÍA.
Daisy Isea (*)
Graciela Quintero
Atilio Higuera
Luis Vargas
José Durán
José Delgado
Daisy Isea*: Ingeniera Química egresada de LUZ (1992). M.Sc. en Química. Especialista en el área de
la Ingeniería Ambiental. Profesora e Investigadora a dedicación exclusiva del Centro de Investigación del
Agua de La Universidad del Zulia. Presentación de trabajos científicos en eventos nacionales e
internacionales. Publicaciones en revistas técnicas nacionales e internacionales.
La Universidad del Zulia (LUZ) Centro de Investigación del Agua (CIA) de la Facultad de Ingeniería.
Maracaibo, Venezuela. Apartado 98 Delicias. Telfs. 0261-7597182-7185-7184-7195. telefax: 02617597181. e-mail: [email protected]
RESUMEN
Se evaluó el aporte de elementos esenciales del agua residual tratada proveniente del Sistema Lagunas
de Estabilización del Centro de Investigación del Agua (CIA) sobre el desarrollo, crecimiento y producción
del frijol Vigna unguiculata (L) Walp, sometido a un sistema hidropónico. La investigación se realizó bajo
un diseño experimental completamente aleatorizado con cuatro réplicas, usando la prueba de Tukey para
el análisis de varianza y determinar cual tratamiento aporta el mayor contenido de nutrientes para las
variables bajo estudio. Los datos se recogieron directamente de la fuente primaria de información,
mediante un ensayo con ocho (8) tratamientos: solución nutritiva Nº 2 de Hoagland y Arnon (AC, AS y
AT) y solución nutritiva de Shive modificada por Evans (BC, BS y BT), en concentraciones de 100, 66 y
33% respectivamente, agua residual tratada (ART) y agua potable (AP). Los valores obtenidos fueron:
calcio: ART:25,3; AP:24,1; AC:160,0 AS:105,5 AT:52,5; BC:200,0; BS:132,0; BT:66,0. magnesio: ART:
8,9; AP: 5,1; AC: 49,0; AS: 32,0; AT: 16,0; BC: 49,0; BS: 32,3; BT: 16,2. nitrógeno: ART: 30,5; AP: 1,4;
AC: 281,0; AS: 185,0; AT: 92,7; BC: 140,0; BS: 92,4 y BT: 46,2. fósforo: ART: 4,20; AP: 0,38; AC: 31,00;
AS: 20, 00; AT: 10,30; BC: 16,0; BS: 10,70 y BT: 5,30. potasio: ART: 10,5; AP: 2,4; AC: 235,0; AS: 155,0;
AT: 77,0; BC: 195,0; BS: 128,7; y BT: 64,3. Los resultados demuestran que el contenido de nutrientes
presentes en el agua residual tratada inciden positivamente en un mayor crecimiento, desarrollo y
producción del cultivo de frijol en relación a los obtenidos con el agua potable, por lo que representa una
alternativa para cultivo hidropónico del frijol Vigna unguiculata (L) Walp siempre y cuando se nivelen los
contenidos de macro y micronutrientes presentes. Se recomienda realizar estudios posteriores para otros
tipos de cultivos.
Palabras Claves: Cultivo, hidroponía, macronutrientes, micronutrientes, Vigna unguiculata.
INTRODUCCIÓN
El crecimiento poblacional y el desarrollo industrial han traído como consecuencia una gran demanda del
recurso agua, a tal punto que ya se plantea la escasez de agua en diferentes poblaciones, limitando así
muchas de sus actividades, Bello (2000). Acompañado a esto, tenemos el alto grado de irracionalidad en
el uso de este recurso, observando por ejemplo la utilización de agua potable en fines distintos al
consumo humano, sin importar el alto costo para potabilizarla, Trujillo (1999). Afortunadamente, muchos
países están cambiando su visión sobre el destino final de las aguas servidas, creando e instalando
sistemas de tratamiento de aguas residuales para procesar los efluentes y descontaminarlos y de esta
manera darle un reuso productivo a este recurso. En Venezuela, se ha comenzado a reutilizar las aguas
residuales tratadas como fuente de suministro para la agricultura, Bracho y Ríos (2001), como una
medida para disminuir la demanda de agua potable y a su vez la contaminación producida por verter
éstas en los cuerpos de aguas superficiales, además de aprovechar los elementos esenciales que
contiene en beneficio de la producción agrícola.
OBJETIVOS
Evaluar la potencialidad del agua residual tratada al compararla con el agua potable y dos soluciones
nutritivas en cultivos hidropónicos, estudiando su efecto sobre el desarrollo, crecimiento y producción del
cultivo frijol Vigna unguiculata (L) Walp, conociendo la concentración de nutrientes suministrada por ésta
para ser empleada como alternativa agrícola y contribuir al aprovechamiento de este recurso.
METODOLOGÍA
Para evaluar el efecto del agua residual tratada (ART) proveniente del Sistema de Lagunas de
Estabilización del Centro de Investigación del Agua (CIA) de la Facultad de Ingeniería de la Universidad
del Zulia sobre el contenido de nutrientes en raíces, parte aérea y semillas de frijol, se preparó la unidad
de producción para la fase vegetativa del cultivo. Luego se procedió a la instalación del sistema
hidropónico para la fase reproductiva. El ensayo se realizó para ocho tratamientos: solución nutritiva Nº 2
de Hoagland y Arnon (A), solución nutritiva de Shive modificada por Evans (B) ambas a concentraciones
de 33, 66 y 100%, Agua residual tratada y agua potable. Se utilizó un diseño estadístico completamente
aleatorizado con cuatro repeticiones por cada tratamiento. Los datos se recogieron directamente de la
fuente primaria de información.
Figura 1: Instalación, distribución y funcionamiento
del sistema hidropónico utilizado
RESULTADOS
La Tabla 1, muestra los resultados obtenidos de concentración de elementos esenciales en el agua
residual tratada (ART) y agua potable (AP) para suministro de las plantas de frijol, así como también se
reportan los valores de las soluciones nutritivas estandarizadas empleadas e identificadas con un
código respectivo.
Tabla 1: Concentración de elementos (Mg/L) presentes en el Agua Residual, Agua Potable y
Soluciones Nutritivas A y B.
Mg
K
Zn
Na
Ca
Fe
Cu
Mo
Mn
N total
P total
ENSAYO FINAL
ART
AP
8,9
5,1
10,5
2,4
0,033
0,011
56,730
12,430
25,3
24,1
1,880
0,120
0,002
0,008
SI
SI
0,017
0,006
30,5
1,4
4,20
0,38
SOLUCIÓN NUTRITIVA A
AC
AS
AT
49,0
32,0
16,0
235,0
155,0
77,0
0,050
0,033
0,017
SI
SI
SI
160,0
105,5
52,5
0,500
0,330
0,170
0,020
0,013
0,007
0,010
0,006
0,003
0,500
0,330
0,165
281,0
185,0
92,7
31,00
20,00
10,30
SOLUCIÓN NUTRITIVA B
BC
BS
BT
49,0
32,3
16,2
195,0
128,7
64,3
0,250
0,165
0,083
0,005
0,003
0,002
200,0
132,0
66,0
0,500
0,330
0,165
0,020
0,132
0,006
0,020
0,013
0,006
0,250
0,165
0,083
140,0
92,4
46,2
16,00
10,70
5,30
ART: Agua residual tratada; AP: Agua Potable; AC: (100%); Solución # 2 de Hoagland y Arnon ( AS: 66%; AT: 33%)
B: Solución de Shive modificada por Evans( BS: 66%; BT: 33%); SI: Sin información.
Para los ensayos realizados, aunque el ART presentó concentraciones de nitrógeno y fósforo 21,4 y 10
veces superiores a las de AP respectivamente, estas concentraciones están por debajo de las
destinadas para uso agrícola. Igualmente sucedió con los nutrientes potasio y magnesio.
La solución de Hoagland y Arnon (AC, AS, AT) a sus diferentes concentraciones aportó mayor contenido
de nutrientes tanto en macro como en micronutrientes para el desarrollo, crecimiento y producción
(número de semillas) en la planta de frijol dado que es una solución completa. Sin embargo, es posible
considerar potencialmente favorable al agua residual tratada al comparar los resultados obtenidos con
los de AP. El análisis estadístico, tal como se observa en la Tabla 2, reveló diferencias significativas
(P≤0,05) entre los tratamientos para las variables estudiadas. Tal es el caso del contenido de potasio
(macronutriente) en semilla (K-S) para el ART como se presenta en dicha tabla; igualmente para el
calcio, hierro, cobre, zinc. Estos elementos tienden a favorecer el uso potencial del ART para el riego,
por incrementar la disponibilidad de los nutrientes en el fruto cosechado.
Las plantas tratadas con ART presentaron deficiencias de Ca, Fe, K, Mg, Mn y N; así como también
exceso de Cu, Na, P y Zn. Sin embargo, el desarrollo de las plantas con ART fue mejor al de las plantas
cultivadas con agua potable. Las soluciones nutritivas en sus diferentes concentraciones permitieron el
desarrollo normal de la planta de frijol.
Comparando los tratamientos, se puede indicar que el uso de ART, según las variables estudiadas
alcanzó un segundo lugar en aporte nutricional, igual al ofrecido por la solución de Shive modificada por
Evans o Solución B a sus diferentes concentraciones (BC, BS, BT).
Tabla 2: Análisis de Varianza y Prueba de Tukey y Duncan para los diferentes tratamientos
VARIABLE
NS
Mg-R
Zn-R
Na-R
Cu-R
N-R
Mn-R
P-R
Mg-P
Zn-P
Na-P
N-P
P-P
F
3,50
13,75
14,83
8,47
5,96
5,38
3,66
15,34
8,29
5,98
51,23
31,81
5,31
P
0,0070
0,0055
0,0001
0,0001
0,0003
0,0008
0,0063
0,0006
0,0001
0,0002
0,0001
0,0001
0,0005
TRATAMIENTO
AT
AP
AP
AP
AC
AC
AS
AS
AS
BC
ART
AC
AC
Continuación
VARIABLE
Fe-P
Mo-P
K-P
Zn-S
Na-S
Cu-S
N-S
Mn-S
P-S
Ca-S
Fe-S
Mo-S
K-S
F
10,57
23,46
7,72
4,69
23,84
10,96
61,27
4,80
13,04
10,58
12,85
27,18
17,67
P
0,0001
0,0001
0,0001
0,0081
0,0001
0,0001
0,0001
0,0074
0,0001
0,0002
0,0001
0,0001
0,0001
TRATAMIENTO
AP
BS
BC
ART
ART
ART
AC
AS
BT
ART
ART
BS
ART
X: Elemento (K,Fe, Ca, etc); XP: parte aérea de la planta; XR: raíz de la planta; XS: semilla;
NS: Número de semillas
CONCLUSIONES
El agua residual tratada previamente caracterizada como fuente de nutrientes para la producción de frijol
en hidroponía, representa una alternativa, ya que incrementa los valores de contenido de nutrientes en
las semillas, de forma similar a los obtenidos con las soluciones nutritivas.
El contenido de nutrientes determinado en el agua residual tratada fue mayor al observado en el agua
potable, incidiendo positivamente en un mayor crecimiento, desarrollo y producción del cultivo de frijol.
El agua residual tratada es una alternativa en sistemas de cultivos hidropónicos, siempre y cuando se
nivelen los macro y micronutrientes presentes a los establecidos para aguas con fines agrícolas.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
th
APHA, AWWA, WPCF. Standard Methods for the Examination of Water and Waster. Edition, 18
Edition. 1992.
Bello, N. (2000) Estudio de la acumulación y lixiviación de metales en suelos sometidos a riego
con agua residual tratada. Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia (LUZ). Fac. de Ingeniería.
Esc. De Ingeniería Química Maracaibo-Venezuela. 60.
Bracho, A. y Ríos, A. (2001) Acumulación y lixiviación de metales en suelos sometido a riego con
aguas de Lagunas de estabilización. Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia (LUZ). Fac. de
Ingeniería. Esc. De Ingeniería Química Maracaibo-Venezuela. 62-64.
Trujillo, A. (1999) Sistema Experimental de lagunas de estabilización de LUZ. Ponencia
presentada en III Jornadas de Mantenimiento y Servicios de las Universidades Nacionales, UNET’99