Anejo 6.- Calidad del agua de riego

ANEJO VI
CALIDAD
DEL
AGUA
DE RIEGO
Antonio Jiménez Cotillas
Mejora de una finca en el término municipal de Daimiel.
1.- Análisis del agua de riego.
Los resultados del análisis del agua del pozo de la finca son los siguientes:
•
Conductividad eléctrica (mmhos/cm): ..........................0,71
•
pH: ................................................................................7,8
•
Aniones:
mgr/l
meq/l
· CO3H–
312
5,11
· SO4=
200
4,17
· Cl–
111
3.13
· CO3 =
0
0
· Total
623
12.41
· Ca+ +
112,4
5.61
· Mg+ +
50,4
4,15
· Na+
69,5
3,02
· K+
6,6
0,17
238,9
12,95
•
Cationes:
· Total
Calidad del agua de riego.
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2.- Calidad del agua de riego.
La calidad del agua de riego se define en función de 3 criterios principales:
salinidad, sodicidad y toxicidad.
El criterio de salinidad evalúa el riesgo de que el uso del agua ocasione altas
concentraciones de sales en el suelo, con el correspondiente efecto osmótico y
disminución de rendimientos de los cultivos. Mass y Hoffman, a partir de datos reales,
han encontrado que entre la salinidad del suelo y la producción de los cultivos existe
una relación lineal, que se expresa por la siguiente fórmula:
P = 100 – b(CEe – a) ≤ 100
Donde:P = Producción del cultivo en % respecto al máximo.
CEe = Salinidad del suelo expresada como conductividad eléctrica del
extracto de saturación y medida en mmhos/cm.
a y b = dos parámetros, cuyos valores son constantes para cada cultivo.
Mientras la CE sea igual o menor que “a” mmhos/cm el cultivo no experimenta
disminución en los rendimientos por causa de la salinidad. El parámetro “a” se puede
definir por tanto como el valor umbral de la salinidad para el cultivo. En el caso de la
viña tenemos los siguientes datos obtenidos al aplicar la formula de Maas-Hoffman:
Tabla 14. Valores de salinidad del suelo para viña.
Valores de CEe (mmhos/cm) para una P (%) de:
cultivo
a
b
100
90
75
50
0
Viña
1,5
9,62
1,5
2,5
4,1
6,7
12,0
(Fuente: Pizarro, F. “Riegos Localizados de Alta Frecuencia”)
El criterio de sodicidad analiza el riesgo de que se induzca en el suelo un
elevado PSI, con deterioro de su estructura.
El criterio de toxicidad estudia los problemas que pueden crear determinados
iones.
Calidad del agua de riego.
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Además de estos tres criterios principales, en la calidad del agua de riego
intervienen otros factores tales como: exceso de nitrógeno, pH, y contenido de
magnesio.
3.- El verdadero riesgo del agua de riego.
En cada caso lo que se valora es el riesgo potencial del uso del agua, es decir, la
mayoría de las aguas consideradas peligrosas tienen un contenido de sales que en si
mismo no es demasiado perjudicial, el problema se presenta cuando esas aguas
evolucionan en el suelo. Ya que la evapotranspiración disminuye la humedad del suelo
pero prácticamente no elimina sales, de forma que la solución del suelo se hace más
salina a medida que el suelo se seca. Por tanto, un agua que inicialmente tenga una
concentración salina aceptable puede alcanzar valores elevados. Pero, además, se
presentan otro tipo de fenómenos: al concentrarse las sales, algunas de ellas pueden
alcanzar su limite de solubilización y precipitar, retirando de la solución del suelo
determinados cationes y alterando las proporciones iniciales. Esto puede ocurrir con las
sales de calcio de baja solubilidad, lo que tiene como consecuencia un aumento de la
proporción de sodio en el agua del suelo y del PSI del mismo.
4.- Criterio de salinidad.
Los índices que a continuación vamos a ver pretenden evaluar la posibilidad de
que el agua de riego evolucione en el suelo creando algunos de los problemas
anteriormente citados. Esta cuestión es compleja porque esa evolución no depende solo
del agua, sino también de cómo se maneje (riegos frecuentes o distanciados, lavados
fuertes o débiles, etc) y del suelo ya que intervienen fenómenos de cambio de cationes,
las sales se concentran con distintas velocidades en terrenos arenosos que en arcillosos,
etc.
Centrándonos más en dichos criterios, que analizan el riesgo de salinidad, decir
que se basan en índices que expresan la concentración de sales del agua de riego, y de
ellos el más frecuentemente utilizado es la CE de dicha agua. La CE de una solución es
directamente proporcional a su concentración, cuando la solución se diluye, la CE
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disminuye en la misma proporción, y viceversa. Pero esta relación se altera en presencia
de sales poco solubles, lo cual es el inconveniente principal de este índice como medida
del riesgo de salinidad.
4.1.- Clasificación de Richards.
En 1.954, Richards, del U.S. Salinity Laboratory (Riverside, California)
estableció una clasificación del agua de riego en función de su CE.
La conductividad eléctrica de nuestra agua de riego es de 0,71 mmhos/cm que
equivale a 710 µmmhos/cm por lo que para éste valor tenemos un índice de salinidad de
2 que corresponde a un riesgo de salinidad medio.
4.2.- Clasificación del comité de consultores U.C.
En 1.972 el Comité de Consultores de la Universidad de California propuso otra
clasificación debido al carácter excesivamente conservador de la clasificación anterior.
Para el agua de riego con una conductividad eléctrica de 0,71 mmhos/cm le corresponde
un índice de salinidad de 1 que sería un riesgo de salinidad bajo.
4.3.- Clasificación de la FAO.
En 1.976, Ayers y Westcot establecieron la clasificación de la FAO, que en
realidad es la misma que la del Comité de Consultores de la U.C. pero agrupando los
niveles 2 y 3 en uno solo. Para el agua de riego con una conductividad eléctrica de 0,71
mmhos/cm le corresponde un índice de salinidad de 2 que sería un riesgo de salinidad
con problemas crecientes.
4.4.- Inconvenientes de las clasificaciones.
La clasificación del Comité de Consultores U.C. y la de la FAO se han hecho a
partir de las siguientes hipótesis:
Calidad del agua de riego.
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La CE de la solución real del suelo es el doble de la del extracto de
saturación y triple de la del agua.
-
La fracción de lavado está comprendida entre el 15 y el 20 % del agua
aplicada.
Y estas hipótesis no siempre se cumplen. Pero el principal defecto de éstas
clasificaciones basadas únicamente en la CE es que no tienen en cuenta la posibilidad de
que las sales precipiten al concentrarse en el suelo.
5.- Criterio de sodicidad.
Este criterio suele recibir otros nombres como criterio de permeabilidad, criterio
de infiltración, etc, precisamente porque el efecto del sodio es disminuir esas
propiedades del suelo.
5.1.- RAS. Su relación con el PSI del suelo.
Un alto contenido de Sodio en el agua de riego puede inducir elevados valores
de PSI en el suelo, con sus efectos consiguientes de pérdida de estructura por dispersión
e hinchamiento. La posibilidad de que un agua ocasione estos problemas intentó
evaluarse por medio del índice RAS (Relación de Adsorción de Sodio).
RAS =
Na
;
Ca + Mg
2
donde los cationes se expresan en meq/l.
Para nuestra agua de riego tenemos los siguientes datos del análisis:
Cationes
meq/l
Ca++
5,61
Mg++
4,15
+
Na
3,02
Siendo el valor del RAS = 1,37.
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Decir también que el RAS de la solución del suelo (RASss), predice de forma
adecuada el PSI, según la relación:
PSI =
1, 475 RASss − 1,26
0,01475 RASss + 0,9874
5.2.- Clasificación de Richards.
Richards (1.954) lo que pretendía era relacionar el RASar (Relación de
Adsorción de Sodio del agua de riego) con el RASss (Relación de Adsorción de Sodio
de la solución del suelo) y de ésta deducir el PSI según la formula anteriormente citada.
Para nuestra agua de riego donde tenemos un RASar = 1,37 y una conductividad
eléctrica de 0,71 mmhos/cm = 710 micromhos/cm su clasificación será: C2 – S1 lo que
supone un peligro de salinidad medio y un peligro de sodicidad bajo.
Inconvenientes de esta clasificación:
-
Supone que el Ca y el Mg tienen la misma selectividad de intercambio, lo
que no es exacto: para un mismo RAS, la absorción de Na crece al aumentar
la relación Mg/Ca debido a la menor energía de enlace del Mg.
-
La relación entre el RASar y el RASss no es sencilla debido a la forma en
que el RAS varía con la dilución.
-
No tiene en cuenta la posibilidad de precipitación de sales, ya que los
cationes que pueden precipitar son el Ca y el Mg.
-
La clasificación de Richards incluye un error de concepto. Las sales de la
solución del suelo tienen un efecto floculante que se opone al efecto
dispersante del sodio. Por tanto, para un mismo valor de RAS, el riego de
sodicidad será menor cuanto mayor sea la CE del agua de riego.
5.3.- Índice de Eaton o Carbonato Sódico Residual (CSR).
Indica la peligrosidad del sodio una vez que han reaccionado los cationes calcio
y magnesio con los aniones carbonato y bicarbonato.
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(
2−
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) (
CSR = CO3 + CO3 H − − Ca 2 + + Mg 2 +
)
Para nuestra agua de riego tenemos CSR = (0 + 5,11) – (5,61 + 4,15) < 0 ; Por
tanto, el agua no presenta nada de carbonato sódico residual considerándose como
buena.
5.4.- Clasificación de la FAO. RASad.
En 1.968 Bower et al. crearon una modificación de índice RAS, el RASad donde
ya se tiene en cuenta la formación de precipitados de CO3Ca aunque sigue ignorando los
precipitados de SO4Ca y de equiparar el Ca y el Mg. El RAS ajustado (RASad) se
define según:
RASad =
Na
⋅ [1 + (8,4 − pH c )]
Ca + Mg
2
Es igual al RAS multiplicado por un factor de ajuste que depende del pHc
PHc = (pK’2 – pK’c) + p(Ca + Mg) + p(Alk)
Donde pK’2 y pK’c son los logaritmos con signo cambiado de la segunda
constante de disociación del CO3H2 y de la constante de solubilidad del CO3Ca;
p(Ca + Mg) es el logaritmo negativo de la concentración molar de (Ca + Mg) y p(Alk)
es el logaritmo negativo de la concentración equivalente de CO3 + CO3H.
(pK’2 – pK’c) es función de (Ca + Mg + Na) en meq/l.
p(Ca + Mg) es función de (Ca + Mg) en meq/l.
P(Alk) es función de (CO3 + CO3H) en meq/l.
Para nuestra agua de riego tenemos:
Ca + Mg + Na = 5,61 + 4,15 + 3,02 = 12,78 meq/l, siendo (pK’2 – pK’c) = 2,3
Ca + Mg = 5,61 + 4,15 = 9,76 meq/l, siendo p(Ca + Mg) = 2,3
CO3 + CO3H = 0 + 5,11 = 5,11 meq/l, siendo p(Alk) = 2,3
PHc = 2,3 + 2,3 + 2,3 = 6,9
Siendo RASad = 1,37 ⋅ [1 + (8,4 − 6,9 )] = 3,42
Calidad del agua de riego.
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Mejora de una finca en el término municipal de Daimiel.
La clasificación FAO relaciona el riesgo de perdida de estructura no solo con el
RASad sino también con la CE del agua de riego. Para valores de CE = 0,71 mmhos/cm
y RASad = 3,42 esta clasificación nos dice que desde el punto de vista de la salinidad
sería un problema grave, y desde el punto de vista de la sodicidad sin problemas.
6.- Criterio de toxicidad.
Decir aquí, que a diferencia de la salinidad, que es un problema externo de la
planta y que dificulta la absorción de agua, la toxicidad es un problema interno que se
produce cuando determinados iones, absorbidos principalmente por las raíces, se
acumulan en las hojas mediante la transpiración, llegando a alcanzar concentraciones
nocivas. Los iones tóxicos mas frecuentes y, por tanto, con los que mas cuidado hemos
de tener son el cloro, sodio y boro.
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