CALIDAD DE AGUA EN TRES AREAS DE SAN LUIS POTOSI Y SU ...

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRICOLAS Y PECUARIAS

CENTRO DE INVESTIGACION REGIONAL DEL NORESTE CAMPO EXPERIMENTAL PALMA DE LA CRUZ

CALIDAD DE AGUA EN TRES AREAS DE SAN LUIS POTOSI Y SU EFECTO EN

LA PRODUCCION DE CULTIVOS

Folleto técnico No. 13 Febrero de 2001

SECRETARIA DE AGRICULTURA, GANADERIA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACION

SECRETARIO Javier Bernardo Usabiaga Arroyo

SUBSECRETARIO DE AGRICULTURA Y GANADERIA

Ing. Víctor Villalobos Arámbula

SUBSECRETARIO DE DESARROLLO RURAL Ing. Antonio Ruiz García

SUBSECRETARIO DE PLANEACION

Lic. Juan Carlos Cortes García

SUBSECRETARIO DE PESCA Jerónimo Ramos Saenz

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES

FORESTALES, AGRICOLAS Y PECUARIAS DIRECTOR EN JEFE

Dr. Jesús Moncada de la Fuente

DIRECTOR GENERAL DE COORDINACION Y DESARROLLO Dr. Ramón A. Martínez Parra

DIRECTOR GENERAL DE LA DIVISION AGRICOLA

Dr. Rodrigo Aveldaño Salazar

DIRECTOR GENERAL DE LA DIVISION PECUARIA M.V.Z. Diego Braña Varela

DIRECTOR GENERAL DE LA DIVISION FORESTAL

Ing. José Luis Campos Hernández

DIRECTOR GENERAL DE ADMINISTRACION Dr. David Moreno Rico

CENTRO DE INVESTIGACION REGIONAL NORESTE

DIRECTOR REGIONAL Dr. Luis Angel Rodríguez del Bosque

DIRECTOR DE LA DIVISION AGRICOLA

Dr. Gilberto E. Salinas García

DIRECTOR DE LA DIVISION PECUARIA Y FORESTAL M.C. Asunción Méndez Rodríguez

DIRECTOR DE ADMINISTRACION

C.P. Manuel A. Ortega Vieyra

DIRECTOR DE COORDINACION Y VINCULACION ESTATAL EN SAN LUIS POTOSI

M.C. José Luis Barrón Contreras

JEFE DEL CAMPO EXPERIMENTAL PALMA DE LA CRUZ M.C. Víctor Maya Hernández

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRICOLAS Y PECUARIAS

CENTRO DE INVESTIGACION REGIONAL DEL NORESTE CAMPO EXPERIMENTAL PALMA DE LA CRUZ

CALIDAD DE AGUA EN TRES AREAS DE SAN LUIS POTOSI Y SU EFECTO EN LA PRODUCCION DE CULTIVOS

Dr. José Villanueva Díaz Investigador en Recursos Naturales y Salinidad

M.C. Agustín Hernández Reyna

Investigador en Recursos Naturales Forestales

Folleto Técnico Núm. 13 San Luis Potosí, S.L.P., México. Febrero de 2001

Financiamiento:

CONACYT-SIHGO FUENTE DE INFORMACION La información de esta publicación fue generada por el proyecto de investigación financiado por CONACYT-SIHGO

RN-1/96 MANEJO DE SUELOS CON PROBLEMAS DE SALINIDAD

En el proceso editorial de esta publicación participó el siguiente personal:

Comité Editorial del Campo Experimental Palma de la Cruz

Dr. Miguel Angel Martínez Gamiño M.C. Jorge Urrutia Morales Revisión Técnica: M.C. Asunción Méndez Rodríguez

M.C. José Luis Barrón Contreras M.C. Victor Maya Hernández

Edición: M.C. Humberto Gámez Torres Tipografía: Ma Teresa Castilleja Torres Formación: Jaime L. Bautista Pacheco Fotografía: Archivo del Campo Experimental

Palma de la Cruz

SAGARPA-INIFAP-CIRNE Campo Experimental Palma de la Cruz Km 14.5 Carr. San Luis Potosí-Matehuala

Soledad de Graciano Sánchez, S.L.P. Oficinas: Av. Santos Degollado 1015 A

Col. Cuauhtémoc, C.P. 78270 San Luis Potosí, S.L.P.

Teléfono (4) 8137923 Fax (4) 8139151

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CONTENIDO Introducción Metodología de Estudio Localización del área de estudio Zona de riego “El Barril” Zona de riego “Conejillos” Zona de riego “Llanos de Angostura” Obtención de muestras de agua y análisis Criterios de calidad de agua Manejo de los problemas de salinidad en el agua Resultados Calidad de agua de riego en “El Barril” Calidad de agua de riego en “Conejillos” Calidad de agua de riego en “Llanos de

Angostura” Prácticas culturales adicionales para uso de aguas de mala calidad Conclusiones Literatura Citada

Página

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CALIDAD DE AGUA EN TRES AREAS DE SAN LUIS POTOSI Y SU EFECTO EN LA PRODUCCION DE

CULTIVOS

José Villanueva Díaz1

Agustín Hernández Reyna2 Introducción

Las áreas de riego de las zonas Altiplano y Media de San Luis Potosí, que cubren una superficie de 59,214 ha, muestran problemas de salinidad en mayor o menor grado, en 20,000 ha, lo cual representa alrededor del 34% de la superficie irrigable.

El incremento en la concentración electrolítica de la

solución del suelo, se origina, a consecuencia del riego con agua de calidad condicionada, cuyo exceso de sales se acumula paulatinamente en los primeros horizontes del suelo, después del proceso evapotranspirativo, lo cual incrementa el potencial osmótico de la solución del suelo y eleva la concentración de iones como sodio, cloruros y sulfatos, los cuales llegan ha alcanzar niveles tóxicos para el desarrollo de ciertos cultivos. La concentración elevada de sodio intercambiable, tiene efectos negativos en la estructura del suelo, al reducir la infiltración, lo cual se traduce en encharcamientos y limitada aireación para los cultivos.

Un estudio desarrollado en esta región a principios de

1990, indica que en el 80% de los sitios analizados, la calidad de agua dominante en la zona “El Barril” estaba constituida por las clases C3S1 y C3S2, es decir alto en sales y relativamente bajo en sodio (Villanueva D. 1991). Para la zona de “Llanos de Angostura”, este estudio mostró el predominio de calidad de agua clases C4S1 y C4S4 (es decir, alto en sales y de bajo a alto en sodio).

1 Dr. Investigador del Campo Experimental Palma de la Cruz, INIFAP 2 M.C. Investigador del Campo Experimental Palma de la Cruz, INIFAP

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El efecto del suministro de agua de calidad condicionada al suelo, aunado a la baja eficiencia en su aplicación, aparentemente ha incrementado la superficie de suelos con problemas de sales, lo que es notorio en la reducción en rendimiento hasta del 100% en frijol, maíz y en hortalizas de importancia socioeconómica regional. En este estudio se analiza la calidad de agua y su efecto en la producción de cultivos en dos zonas de riego del Altiplano Potosino (“El Barril” y “Conejillos”) y una de la Zona Media (“Llanos de Angostura”); así mismo se describen algunas opciones de solución a este problema. Metodología de Estudio • Localización del área de estudio

Zona de riego “El Barril” La zona “El Barril” se localiza entre los 23o 00’ LN y 102o 00’ WG. Tiene una superficie aproximada de riego de 6,354 ha (Figura 1). Físicamente se ubica dentro del municipio de Villa de Ramos, en la parte occidental del estado e incluye las localidades de El Barril, Dulce Grande, Los Hernández y la Concepción. Existen 471 pozos profundos, con una extracción anual aproximada de 83.5 Mm3 (Comisión Nacional del Agua, 1999). En el estado, esta zona se distingue por su alta producción de chiles secos, fríjol y hortalizas de importancia socioeconómica regional (INEGI, 1998).

Zona de riego “Conejillos” La zona de riego “Conejillos” se ubica en las coordenadas 22o 31’ LN y 101o 48’ WG. Físicamente se localiza en la parte sur y sureste del poblado de Salinas, dentro de la provincia Mesa del Centro, subprovincia Llanos y Sierras Potosino-Zacatecanas. Esta zona cuenta con 12,700 ha, de las cuales 643 ha (5%) son de riego, con agua que proviene principalmente de norias artesanas y con capacidad de suministrar agua para 2 ha en promedio. Los cultivos en esta zona son maíz, chile, cebolla y jitomate, de los cuales estos últimos son los cultivos económicamente más importantes. Zona de riego “Llanos de Angostura”

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La zona de “Llanos de Angostura” se localiza en el municipio de Rioverde, dentro de la provincia Sierra Madre Oriental y subprovincias Sierras y Llanuras Occidentales. Geográficamente se ubica a 21o 56’ LN y 100o 00’ WG. La zona posee terrenos planos de origen desértico lacustre, la forman depósitos aluviales espesos. Generalmente se observa un horizonte petrogypsico que caracteriza muchos de los suelos salinos y salinos-sódicos. No obstante los problemas de salinidad, las condiciones climáticas de esta región favorecen el establecimiento de una diversidad de cultivos. • Obtención de muestras de agua y análisis Con información de cartas del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), así como de la Comisión Nacional del Agua (CNA), se ubicaron los pozos en explotación, de los cuales se seleccionó una muestra aleatoria para determinar la calidad de agua. De los pozos seleccionados, se colectaron muestras de agua en recipientes de plástico o vidrio de un litro de capacidad.

Tan pronto como fue posible, las muestras de agua se turnaron al laboratorio del Campo Experimental “Palma de la Cruz” para su análisis químico. Las determinaciones de laboratorio e interpretación de resultados, se desarrollaron de acuerdo con la metodología propuesta por el Personal de Laboratorio de Salinidad de los Estados Unidos (1973) y con el programa WATERTEST del Departamento de Suelos de la Universidad de Arizona.

Las determinaciones consistieron básicamente en analizar sus

características químicas como pH, conductividad eléctrica (CE) en deciSiemens por metro a 25 oC (dS/m), los cationes sodio (Na+), Potasio (K+), calcio (Ca+2) y magnesio (Mg+2) y los aniones bicarbonatos (HCO3

-), carbonatos (CO3-2), cloruros (Cl-) y sulfatos

(SO4-2) solubles en miliequivalentes por litro (me/l).

• Criterios de calidad de agua

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La CE de un agua está relacionada con la presencia de sales, que afectan la disponibilidad de agua para un cultivo y determinan el grado de restricción en su uso. En general, aguas cuya CE sea menor a 0.7 dS/m, no muestran problemas de restricción para ningún cultivo; aguas con CE entre 0.7 a 3.0 dS/m muestran restricciones de ligero a moderado para su uso en algunos cultivos y aguas con CE superior a 3.0 dS/m muestran problemas severos de uso para la mayoría de los cultivos, excepto aquellos con tolerancia a altas concentraciones salinas (Ayers y Westcot, 1989).

La combinación de la Relación de Adsorción de Sodio (RAS) y la CE, determinan el efecto de la calidad de agua en la velocidad de infiltración del agua (Wilcox, 1948, Ayers y Wetscot, 1989). De acuerdo con el Personal de Laboratorio de los Estados Unidos (1973), la RAS es función de la concentración en me/l de Na+, Ca+2 y Mg+2 solubles, según la siguiente relación: RAS = (Na+)/[(Ca+2 + Mg+2)/2]1/2 ……………………………..(1) La RAS es muy importante para determinar el peligro de sodificación que tiene un agua. En el siguiente Cuadro 1 se indican los valores de CE y RAS del agua y su influencia en la infiltración del agua en el suelo. Cuadro 1: Calidad de agua como función del RAS y de la CE

sobre la infiltración del agua en el suelo.

Grado de restricción para el uso del agua Variables

RAS CE (dS/m) Ninguno Ligero a Moderado Severo

0-3 = >0.7 0.7 – 0.2 <0.2 3-6 = >1.2 1.2 – 0.3 <0.3

6-12 = >1.9 1.9 – 0.5 <0.5 12-20 = >2.9 2.9 – 1.3 <1.3 20-40 = >5.0 5.0 – 2.9 <2.9 Fuente: Ayers y Westcot. 1989. Como se observa en el Cuadro 1, una RAS baja (0-3) asociada con una CE baja (<0.2), produce problemas severos de

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infiltración de agua. Caso similar ocurre en situaciones donde la RAS es alta (20-40) y la CE es baja (<2.9). En aguas ricas en HCO3

-, el Ca+2 y el Mg+2, estos se precipitan como Ca(HCO3)2 y Mg(HCO3)2, conforme la solución del suelo se concentra. De esta manera, la concentración de Ca+2 y de Mg+2 se reduce y se incrementa la proporción relativa de Na+. Una forma práctica para evaluar esta relación es el uso del término Carbonato de Sodio Residual (CSR) que utiliza la sumatoria de los iones CO3

-2 y HCO3- restado de la concentración de los iones Ca+2

y Mg+2 de acuerdo a la siguiente relación: CSR = (CO3

-2 + HCO3-) – (Ca+2 + Mg+2)……………………….(2)

Donde: CSR: Carbonato de Sodio Residual (me/l) CO3

-2: Carbonatos (me/l) HCO3

-: Bicarbonatos (me/l) Ca+2:Calcio (me/l) Mg+2: Magnesio (me/l) Valores de CSR superiores a 2.5 me/l se consideran no aptos para riego, entre 1.25 a 2.5 me/l se clasifican como de dudosa calidad y menores de 1.25 son adecuados (Personal de Laboratorio de Salinidad de los Estados Unidos, op cit.). Los problemas de toxicidad en los cultivos ocurren cuando ciertos iones presentes en el suelo o en el agua son absorbidos por las plantas y se acumulan en concentraciones dañinas. El grado de daño depende de la tasa de absorción y del grado de sensibilidad del cultivo. Los iones más importantes que producen estos problemas son el cloruro (Cl-),sodio (Na+) y boro (B). El Cuadro 2 indica las concentraciones a las cuales estos iones muestran o no problemas de toxicidad. Cuadro 2. Efecto de la concentración de ciertos iones en el agua y

su grado de restricción para su uso en cultivos sensibles.

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Toxicidad específica de los iones

Grado de restricción en el uso del agua

Ion Tipo de riego

Ninguno Ligero a Moderado

Severo

Na+ (me/l) Gravedad <3 3-9 >9 Aspersión <3 >3 >9

Cl- (me/l) Gravedad <4 4-10 >10 Aspersión <3 >3 >10

B (mg/l) Gravedad, Aspersión

<0.7 0.7-3.0 >3.0

Fuente: Ayers y Westcot. 1989. Adicionalmente, la presencia de nitratos (NO3

--N) y bicarbonatos (HCO3

-) en concentraciones superiores a 30 mg/l y 8.5 me/l respectivamente, limitan el uso del agua para fines agrícolas. • Manejo de los problemas de salinidad en el agua Las sales que se añaden al cultivo en cada riego, se acumulan paulatinamente en la zona radical, reduciendo el rendimiento de los cultivos. Una porción de la sal incorporada al suelo debe lavarse de la zona radical antes de que la concentración afecte el rendimiento del cultivo. La lixiviación se realiza aplicando suficiente agua, de tal manera que una parte se percola por debajo de la zona radical llevando consigo una porción de las sales acumuladas. La fracción de agua aplicada que pasa a través de la zona radical se le conoce como fracción de lixiviación (FL) y se calcula de la siguiente manera: FL = LAL/LAA ………………………………………………(3) Donde: FL: Fracción de lixiviación LAL: Lámina de agua lixiviada debajo de la zona radical LAA: Lámina de agua aplicada en la superficie

El objetivo del control de la salinidad es mantener un nivel aceptable en la producción de los cultivos. Actualmente se dispone de varias opciones de manejo para el control de sales.

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El drenaje de suelos es importante cuando se cuenta con niveles freáticos elevados (2 a 3 m de la superficie del suelo), en tal caso, se requiere establecer drenes para abatir el manto freático y eliminar el exceso de sales fuera del terreno.

Si el drenaje es adecuado, la lámina de agua requerida

para lixiviación depende de la sensibilidad del cultivo a las sales y de la calidad del agua aplicada. Cuando la salinidad es muy alta, la lámina de agua requerida para lixiviación será también muy alta, en tal situación, la opción más viable es cambiar a un cultivo con mayor tolerancia a sales, aunque es importante considerar aspectos de su comercialización.

Para estimar el requerimiento de lixiviación se debe

conocer tanto la salinidad del agua de riego (ECw) como la tolerancia del cultivo a la salinidad del suelo ((ECe). La salinidad del agua es la que se obtiene de los análisis de laboratorio y la salinidad del suelo se estima de cuadros con información relacionada a la tolerancia de los cultivos a las sales (Cuadro 3). Rhoades y Merrill (1976) proponen la siguiente ecuación para el calcular el requerimiento de lavado: LR = ECw / 5 (ECe)- ECw …………………………………….(4) Donde: LR: Requerimiento mínimo de lixiviación para control de sales con métodos de riego por gravedad (%). ECw: Salinidad del agua aplicada (dS/m) ECe: Salinidad media del suelo tolerada por el cultivo (dS/m). Valor obtenido del extracto de saturación del suelo o de cuadros con información de producción desarrolladas para cada cultivo (Cuadro 3). Cuadro No. 3. Tolerancia a la salinidad del agua de riego (ECw) y

salinidad del suelo (ECe) de algunos cultivos y su potencial de producción al 90 y 100%.

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100% 90% Especie (cultivo) ECe ECw ECe ECw

Cebada 8.0 5.3 10.0 6.7 Sorgo 6.8 4.5 7.4 5.0 Maíz 1.0 1.1 2.5 1.7 Frijol 1.0 0.7 1.5 1.0

Jitomate 2.5 1.7 3.5 2.3 Calabacita 2.5 1.7 3.3 2.2

Lechuga, repollo 1.3 0.9 2.1 1.4 Cebolla, ajo 1.2 0.8 1.8 1.2

Chile 1.5 1.0 2.2 1.5 Alfalfa 2.0 1.3 3.4 2.2 Naranjo 1.7 1.1 2.3 1.6

Vid 1.5 1.1 2.5 1.7 Durazno 1.7 1.1 2.2 1.5

Fuente: Ayers y Westcot, 1989. La lámina total de agua requerida (AW) por un cultivo

para satisfacer tanto la demanda (ET) como para propósitos de lixiviación (LR) puede estimarse de la siguiente relación: AW = ET / (1-LR) ……………………………………………..(5) Donde: AW = Lámina de agua aplicada (mm/año) ET = Demanda total anual de agua por el cultivo (mm/año) LR = Requerimiento de lavado expresada como una fracción (fracción de lixiviación). La época del año para efectuar la lixiviación parece no ser crítica cuando aun no se ha excedido la tolerancia del cultivo a la salinidad. La lixiviación puede realizarse en cada riego, un riego sí y uno no o en cada estación del año. Es muy común que la aplicación excesiva de agua realice la función indirecta del lavado de sales. La aplicación de enmiendas al agua o al suelo se utiliza para mejorar la infiltración afectada por una salinidad baja en el agua de riego o por exceso de Na+ (RAS elevado). Se observará un incremento en la infiltración siempre y cuando el mejorador aumente el contenido de Ca+2 soluble o incremente la salinidad del

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agua aplicada (ECw). Un mejorador como el yeso (CaSO4.2H2O), cuando se añade al agua, eleva la concentración de Ca+2 y reduce la relación Na+/Ca+2 y la RAS. La adición de Ca+2 al agua también es benéfico porque incrementa la salinidad de aguas con bajo contenido de sales, mejorando así la infiltración (Ayers y Westcot. 1976, op. cit.). Doerge y DesRosiers (1989) indican que para estimar la cantidad de CaSO4.2H2O puro para corregir un problema de infiltración, se asume una disolución completa del CaSO4.2H2O, que no existe precipitación de calcita (CaCO3) y que la aplicación de un me de Ca2SO4.2H2O (86 kg de yeso 100% puro por 1000 m3 de agua) incrementa la CE del agua en 0.0816 dS/m. Los supuestos anteriores generalmente no se cumplen en condiciones normales de riego, debido en principio a la baja solubilidad del CaSO4.2H2O en el agua, especialmente en aguas con salinidad elevada. El grado de finesa del material también es importante. El CaSO4.2H2O finamente molido se disuelve con mayor facilidad que uno de grano más grueso. Generalmente no se recomienda aplicar más de 1 a 4 me/l de Ca+2 en el agua, lo que equivale a una aplicación de 430 a 1720 kg de yeso 100% puro. Los mejoradores a base de ácidos o formadores de ácidos también suministran Ca+2, pero el carbonato de calcio (CaCO3) debe estar presente en el suelo para que estos expresen su efectividad. El ácido sulfúrico (H2SO4) es un ácido fuerte y corrosivo que se aplica directamente a la superficie del suelo o al agua. En esta última, reduce la concentración de HCO3

- y contribuye a acidificar el suelo al liberar Ca+2. La aplicación de H2SO4 en el agua debe ser controlada y monitoreada cuidadosamente para evitar daños en personas y en los sistemas de conducción del agua. La cantidad de H2SO4 a incorporar está en función de la concentración de CO3

-2 y HCO3- presentes, de acuerdo con la

siguiente ecuación (Miyamoto y Stroehlein, 1986):

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AR = CO3-2 + HCO3

- - 0.5 ……………………………………..(6) Donde: AR: Cantidad de ácido sulfúrico requerido (me/l) CO3

-2: Concentración de carbonatos (me/l) HCO3

-: Concentración de bicarbonatos (me/l) 0.5: Factor de corrección Al realizar los cálculos de requerimientos de H2SO4 con esta ecuación se asume que el ácido es 95% puro y que pesa 1.8 kg/l. Resultados • Calidad de agua de riego en “El Barril” De 41 muestras de agua de pozos profundos, el 73% posee CE >0.751 dS/m (Cuadro 4), lo cual reduce el potencial de rendimiento de cultivos aun con media tolerancia a sales. Cuadro 4. Distribución de grupos de agua respecto a CE. Zona

“El Barril”.

CE (dS/m)

Sales Solubles (ppm)

Número de Muestras

%

<0.75 161-480 11 26.8 0.751 – 2.25 481-1440 26 63.4 2.251 – 5.0 1441-3200 4 9.8

Total 41 100 La clasificación del agua, indica el predominio de las clases C3 y C4 (alto en sales solubles) y S1, S2 (bajo en sodio) (Cuadro 5). Lo anterior implica, que el problema en esta zona, se debe a la concentración de sales en el agua y no a la presencia de sodio soluble. Cuadro 5. Clasificación de agua de acuerdo a contenido de sales y

sodio. Zona “El Barril”.

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Clasificación Número de Muestras % C2S1 12 29.3 C3S1 23 56.1 C3S2 2 4.9 C4S1 2 4.9 C4S2 1 2.4 C4S3 1 2.4 Total 41 100

La RAS combinada con la CE determinan que algunas muestras de agua originen problemas de infiltración. Lo anterior origina encharcamientos en ciertos suelos y en otros existe el potencial para que se incremente este problema (Cuadro 6). Cuadro 6. Efecto potencial de la CE y de la RAS en la infiltración

del agua en el suelo. Zona “El Barril”.

Grado de restricción (% de muestras)

CE (dS/m)

RAS ± Desviación Estándar

No. Muestras

%

Deseable Peligroso Severo <0.75 2.9 ± 0.7 11 26.8 ----- 100.0 -----

0.751-2.25 4.4 ± 1.6 26 63.4 23.0 77.0 ----- 2.251-5.0 6.4 ± 2.4 4 9.8 50.0 25.0 25.0

Total 41 100 El CSR, en general, se clasifica como peligroso, debido a la ulterior precipitación de Ca+2 y Mg+2 e incremento en Na+ (Cuadro 7). Cuadro 7. Calidad de agua como función del CSR. Zona “El

Barril”.


CE (dS/m)

CSR ± Desviación Estándar

No. Muestras

%

Deseable Peligroso Severo <0.75 3.2 ± 1.2 11 26.8 27.0 73.0 -----

0.751-2.25 3.9 ± 1.5 26 63.4 12.0 88.0 ----- 2.251-5.0 5.7 ± 3.3 4 9.8 ----- 100.0 -----

Total 41 100 El grado de restricción de la salinidad en el desarrollo de los cultivos más comunes en la zona se muestra en el Cuadro 8.

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Cuadro 8. Clasificación del grado de restricción de la salinidad en el desarrollo de ciertos cultivos1.

CE (dS/m)

Maíz Frijol Cebada, Avena Trigo, Calabaza

Tomate Chile

Ajo Cebolla

Alfalfa, MelónSandía

< 0.75 Des Des Des Des Des Des 0.751-2.25 Des Pel Des Pel Pel Des 2.251-5.0 Pel Ser Des Pel Ser Pel

1Des = Deseable; Pel = Peligroso; Ser = Serio o Severo. La restricción de la salinidad para los cultivos expresada en función de reducción en rendimiento, se observa en el Cuadro 9. De esta manera, la calidad de agua reduce el rendimiento del frijol entre 15 a 67%, chile 5 a 44% y maíz 22%. Cuadro 9. Reducción media en rendimiento (%) de algunos

cultivos como función de la calidad de agua. Zona “El Barril”.

CE (dS/m)

Maíz Frijol Cebada, Avena Trigo, Calabaza

Chile

Ajo Cebolla

Tomate, Melón Sandía. Alfalfa

< 0.75 0 6 0 0 3 0 0.751-2.25 2 15 0 5 10 0 2.251-5.0 22 67 0 44 55 22

El uso de agua adicional para lavar exceso de sales solubles, indica que cultivos establecidos en sitios con aguas de CE< a 2.25 dS/m, demandan un requerimiento de lavado menor al 30%. El requerimiento de lavado para una CE>2.25 dS/m, es difícil de satisfacer debido a la cantidad de agua adicional (superior al 35%) que se requiere aplicar (Cuadro 10). En tal situación, se debe fomentar el establecimiento de cultivos tolerantes a sales. Cuadro 10. Porcentaje de agua adicional para lixiviación de sales,

que debe agregarse en cada riego para mantener un equilibrio salino en los cultivos más comunes de la región. Zona “El Barril”.

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CE

(dS/m) Maíz Frijol Cebada, Avena

Trigo, Calabaza Chile Ajo

Cebolla Melón, Sandía, Alfalfa,

Jitomate < 0.75 8 14 2 10 13 4

0.751-2.25 14 26 3 17 22 9 2.251-5.0 52 * 11 70 * 31

*significa que el porcentaje de agua para lixiviación de sales es superior al 100%, lo cual resulta impráctico desde el punto de vista de manejo del agua. La aplicación de enmiendas al agua de riego indica que para esta zona, se recomienda aplicar en promedio 8.7 l de H2SO4 con una pureza del 95% por cada centímetro de agua aplicada (Cuadro 11). Cuadro 11. Requerimiento medio de H2SO4 (litros por centímetro

de agua aplicada por hectárea) para neutralizar carbonatos y bicarbonatos. Zona “El Barril”.

CE

(dS/m) Media ± Desviación

Estándar Número de Muestras

%

<0.75 7.5 ± 3.0 11 26.8 0.751 – 2.25 8.7 ± 4.2 26 63.4 2.251 – 5.0 17.8 ± 11.1 4 9.8

Total 41 100 La aplicación de CaSO4.2H2O al agua de riego para mejorar la infiltración, funciona mejor en aguas de salinidad baja. Con la calidad de agua dominante en esta región, se sugiere una aplicación de 3.0 kg de CaSO4.2H2O por cada centímetro de agua (Cuadro 12). Cuadro 12. Requerimiento medio de yeso en kilogramos por

centímetro de agua aplicada por hectárea para corregir problemas de infiltración. Zona “El Barril”.

CE

(dS/m) Media ± Desviación

Estándar Número de Muestras

%

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<0.75 4.0 ± 1.1 11 26.8 0.751 – 2.25 3.0 ± 2.1 26 63.4 2.251 – 5.0 0.0 4 9.8

Total 41 100 • Calidad de Agua de Riego en “Conejillos” La calidad de agua en la zona “Conejillos” como función de su CE puede considerarse de buena a regular. De 35 muestras de agua, el 43% no tiene problemas de sales, pero la CE del 57% de estas puede limitar el desarrollo de cultivos (Cuadro 13). Cuadro 13. Distribución de grupos de agua como función de la

CE. Zona “Conejillos”.

CE (dS/m)


Número de Muestras

%

<0.75 161-480 15 42.9 0.751 – 2.25 481-1440 20 57.1

Total 35 100 Las sales solubles en el agua son las que causan el problema en esta región (Cuadro 14). Cuadro 14. Clasificación del agua como función a su CE (C) y

RAS (S). Zona “Conejillos”.

Clasificación Número de Muestras % C2S1 16 45.7 C3S1 19 54.3 Total 35 100

La calidad de esta agua para producir problemas de infiltración, en general se cataloga como peligrosa (Cuadro 15). Cuadro 15. Efecto de la CE y de la RAS en la infiltración del

agua en el suelo. Zona “Conejillos”.

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CE (dS/m)


No. Muestras

%

Deseable Peligroso Severo <0.75 2.6 ± 0.7 15 42.9 ----- 100 -----

2.251-5.0 3.4 ± 1.2 20 57.1 5 95 ----- Total 35 100

La presencia de elevadas concentraciones de CO3

-2 y HCO3

- en el agua de riego de esta zona, indica el potencial para un incremento en la proporción relativa de Na+ en el suelo (Cuadro 16). Cuadro 16. Clasificación del CSR. Zona “Conejillos”.


CE (dS/m)


No. Muestras

%

Deseable Peligroso Severo <0.75 5.4 ± 0.8 15 42.9 ----- 100 -----

0.751-2.25 5.5 ± 1.3 20 57.1 ----- 100 ----- Total 35 100

Al integrar los diversos parámetros de calidad de agua en esta zona, se observa que en general la calidad de agua para los cultivos establecidos es deseable (Cuadro 17). Cuadro 17. Clasificación del grado de restricción de la salinidad

en el desarrollo de ciertos cultivos1. Zona “Conejillos”.

CE

(dS/m) Maíz Frijol Cebada,

Avena Trigo,

Calabaza

Tomate Chile

Ajo Cebolla

Melón Sandía. alfalfa

< 0.75 Des Des Des Des Des Des 0.751-2.25 Des Pel Des Pel Pel Des

1Des = Deseable; Pel = Peligroso. La reducción en rendimiento con la calidad de agua, indica que el frijol reduce su rendimiento potencial 5 a 10%, chile 0 a 2% y ajo y cebolla 2 a 6% (Cuadro 18). Cuadro 18. Reducción media en rendimiento (%) de algunos cultivos

como función de la calidad de agua. Zona “El Barril”.

18

CE (dS/m)

Maíz Frijol Cebada, Avena Trigo,

Calabaza

Chile

Ajo Cebolla

Tomate, Melón Sandía. Alfalfa

< 0.75 0 6 0 0 3 0 0.751-2.25 2 15 0 5 10 0 2.251-5.0 22 67 0 44 55 22

En esta zona, la lámina de agua adicional para eliminar sales, en general, es inferior al 30% para los cultivos (Cuadro 19). Cuadro 19. Porcentaje de agua adicional para lixiviación de sales, que

debe agregarse en cada riego para mantener un equilibrio salino en cultivos comunes de la región. Zona “Conejillos”.

CE

(dS m-1) Maíz Frijol Cebada,

Avena Trigo,

Calabaza

Chile Ajo Cebolla

Melón, Sandía,

Jitomate, Alfalfa,

< 0.75 8 14 2 10 12 4 0.751-2.25 11 19 3 12 16 9

La aplicación de enmiendas como el H2SO4 o el CaSO4.2H2O para favorecer la infiltración del agua en el suelo, indica la necesidad de aplicar 14 l de H2SO4 por cada centímetro de agua aplicado y entre 3 y 4 kg de yeso por cada centímetro de agua (Cuadros 20 y 21). Cuadro 20. Requerimiento medio de H2SO4 en litros por centímetro de

agua aplicada por hectárea para neutralizar la presencia de carbonatos y bicarbonatos. Zona “Conejillos”.

CE

(dS/m) Media ±

Desviación Estándar

Número de Muestras

%

<0.75 14.0 ± 2.0 15 42.9 0.751 – 2.25 14.0 ± 3.0 20 57.1

Total 35 100 Cuadro 21. Requerimiento medio de yeso en kilogramos por

centímetro de agua aplicada por hectárea para corregir problemas de infiltración. Zona “Conejillos”.

CE

(dS/m) Media ±

Desviación Número de Muestras

%

19

Estándar <0.75 4.0 ± 1.0 15 42.9

0.751 – 2.25 3.0 ± 2.0 20 57.1 Total 35 100

• Calidad de Agua de Riego en “Llanos de Angostura” La CE del agua de riego en esta zona, representa uno de los factores que limita el desarrollo de cultivos. De 14 sitios (pozos profundos) analizados, el 100% de las muestras posee CE> 0.75 dS/m (Cuadro 22).

Los resultados obtenidos son similares a los encontrados en previos estudios desarrollados por el autor principal, con un mayor número de muestras.

Cuadro 22. Grupos de agua como función de la CE. Zona “Llanos

de Angostura”.

CE (dS/m)


Número de Muestras

%

<0.75 161-480 0 ----- 0.751 – 2.25 481-1440 5 35.7 2.251 – 5.00 1441 – 3200 8 57.1

>5.0 >3200 1 7.2 Total 14 100

El 100% de las muestras se clasifican como C3 y C4 (alto

en sales solubles) y con bajo contenido de Na+ (S1) (Cuadro 23). Cuadro 23. Clasificación de agua de acuerdo a su contenido de

sales (C) y sodio (S). Zona “Llanos de Angostura”.

Clasificación Número de Muestras % C3S1 5 35.7 C4S1 8 57.1 C4S2 1 7.2 Total 14 100

20

El efecto combinado de la CE y del RAS en la infiltración del agua en el suelo, no muestra ningún problema (Cuadro 24). Cuadro 24. Efecto de la CE y de la RAS en la infiltración del

agua en el suelo. Zona “Llanos de Angostura”.


CE (dS/m)


No. Muestras

%

Deseable Peligroso Severo 0.751- 2.25 0.3 ± 0.3 5 35.7 100 ----- ----- 2.251-5.0 0.6 ± 0.3 8 57.1 100 ----- -----

>5.0 0.6 ± ---- 1 7.2 100 ----- ----- Total 14 100

Aunque la calidad de agua con relación a la CE y al RAS

no indica que exista peligro de producir problemas de infiltración, el análisis del CSR, muestra posibles problemas de precipitación de CO3

-2 y HCO3- (Cuadro 25) lo cual puede ocasionar el

incremento relativo en la concentración de Na+ en el suelo y afectar en consecuencia la infiltración. Cuadro 25. CSR con relación a la CE encontrada en la Zona

"Llanos de Angostura”.


CE (dS/m)


No. Muestras

%

Deseable Peligroso Severo 0.751-2.25 0.3 ± 0.3 5 35.7 ----- 100 ----- 2.251-5.0 0.6 ± 0.3 8 57.1 ----- 100 -----

>5.0 3.5 ± ---- 1 7.2 ----- 100 ----- Total 14 100

El efecto de la concentración salina del agua y su grado de restricción en la producción se muestra en el Cuadro 26. Cuadro 26. Clasificación del grado de restricción de la salinidad

en el desarrollo de ciertos cultivos1. Zona “Llanos de Angostura”.

CE

(dS/m) Maíz

Alfalfa Frijol Cebada,

Avena Trigo,

Jitomate Chile

Ajo Cebolla

Melón Sandía. Alfalfa

21

Calabaza

0.751-2.25 Des Pel Des Pel Pel Des 2.251-5.0 Pel Ser Des Pel Ser Pel

>5.0 Ser Ser Pel Ser Ser Pel 1Des = Deseable; Pel = Peligroso, Ser = Serio La reducción en rendimiento esperada con la calidad de agua de Llanos de Angostura es variable y depende de la tolerancia de cada especie. Cultivos poco o medianamente tolerantes, pueden reducir su rendimiento potencial hasta el 100% (Cuadro 27). Cuadro 27. Reducción media en rendimiento de cultivos como

función de la CE. Zona “Llanos de Angostura”.

CE (dS/m)

Maíz Alfalfa

Frijol Cebada, Avena Trigo,

Calabaza

Jitomate Chile

Ajo Cebolla


0.751-2.25 14 37 0 4 28 0 2.251-5.0 35 67 1 21 54 21

>5.0 89 100 22 65 100 50 1Des = Deseable; Pel = Peligroso, Ser = Serio La aplicación de láminas de lavado para lixiviar el exceso de sales solubles, es alta, en el caso de concentraciones electrolíticas superiores a 2.25 dS/m (Cuadro 28). En tal situación, es aconsejable establecer cultivos con mayor tolerancia a sales, siempre y cuando la comercialización de la producción no sea un problema. Cuadro 28. Porcentaje medio de agua adicional que debe

agregarse al cultivo para un adecuado rendimiento. Zona “Llanos de Angostura”.

CE

(dS/m) Maíz

Alfalfa Frijol Cebada,

Avena Trigo,

Calabaza

Jitomate Chile

Ajo Cebolla


0.751-2.25 25 59 7 18 49 14 2.251-5.0 47 197 11 32 124 25

22

>5.0 160 ----- 25 88 ----- 46 La cantidad de H2SO4 requerido en el agua para disminuir posibles problemas de infiltración en el suelo, se indica en el Cuadro 29. Cuadro 29. Requerimiento medio de H2SO4 en litros por

centímetro de agua aplicada por hectárea para neutralizar la presencia de CO3

-2 y HCO3-. Zona

“Llanos de Angostura”.

CE (dS/m)

Media ± Desviación Estándar

Número de Muestras

%

0.751 – 2.25 14.2 ± 0.8 5 35.7 2.251 – 5.0 11.5 ± 2.1 8 57.1

>5.0 14.1 ± 0.0 1 7.2 Total 14 100

Finalmente, la aplicación de CaSO4.2H2O al agua como mejorador, en general, no se recomienda para esta zona, debido a la existencia elevada de yeso tanto en suelo como en agua. • Prácticas culturales adicionales para uso de aguas de mala

calidad Cuando se utiliza agua de calidad condicionada, ciertas prácticas culturales pueden ayudar a disminuir el problema, entre estas prácticas se encuentran las siguientes: • Nivelación del suelo. La nivelación del suelo favorece una

distribución uniforme del agua y evita encharcamientos. • Frecuencia de riegos. La frecuencia de riegos es muy

importante, especialmente cuando se riega con agua muy salina. En tal caso, una menor lámina de riego con mayor frecuencia ayudará a que el cultivo no sufra deficiencias de agua.

23

• Trasplante. El trasplante en lugar de siembra directa es importante para algunos cultivos, debido a que al momento de la germinación, la plántula es muy susceptible a elevadas concentraciones salinas, lo que afecta su población.

• Colocación de la semilla. La salinidad reduce o hace más

lenta la germinación. La colocación de la semilla en la costilla del surco, generalmente favorece la germinación en suelos con problemas de sales. La plantación en ambas costillas de surcos dobles, favorece también un mayor establecimiento de planta.

• Cambios en el método de riego. A una misma concentración

salina, el uso de sistemas presurizados de riego tienen ventaja sobre sistemas por gravedad, ya que se tiene un mejor control de la frecuencia y lámina de riego. Sin embargo, se debe conocer la capacidad de infiltración, requerimientos hídricos del cultivo y requerimientos de lavado para una mayor eficacia del sistema.

• Aplicación de fertilizantes y abonos orgánicos. A pesar de

que ciertos fertilizantes pueden incrementar el nivel de salinidad en el suelo, es importante mantener un adecuado nivel de fertilidad. Los abonos orgánicos incrementan la capacidad de almacenamiento en el suelo, además de proporcionar nutrimentos para el buen desarrollo de los cultivos.

• Mezclas de agua. Cuando se dispone de fuentes de agua

salina y agua de buena calidad se pueden mezclar ambas, el resultado es una calidad de agua intermedia. Esta alternativa es solo posible en situaciones especiales.

Conclusiones • En las zonas de estudio, el problema de calidad de agua, lo

constituye la concentración de sales solubles y no tanto la proporción relativa de sodio. Para la zona “El Barril” y “Conejillos”, dominan aguas tipo C2S1 y C3S1, es decir, con mediano a alto contenido de sales y bajo contenido de sodio. Para “Llanos de Angostura” se observó la dominancia de las clases C3S1 y C4S1, es decir, altas en sales y bajas en sodio.

24

• Con la calidad de agua dominante en las zonas de “El Barril”

y “Conejillos” se tiene una reducción potencial en rendimiento de 15 a 67% en frijol, 5 a 44% en chile y entre 2 a 22% para maíz y alfalfa. Para la zona “Llanos de Angostura” la reducción media en rendimiento fluctúa entre 37 a 67% para frijol, 4 a 21% para jitomate y chile y entre 14 a 35% para maíz y alfalfa.

• El porcentaje de agua adicional para lixiviación de sales es

variable. En las zonas “El Barril” y “Conejillos” la lámina debe incrementarse 26% para frijol, 17% en jitomate y chile y del 12 al 14% para maíz y alfalfa. Para el caso de “Llanos de Angostura”, el incremento en lámina debe ser aproximadamente de 59% para frijol, 35% en chile, 27 a 47% para maíz y alfalfa y de 18 a 32% en jitomate.

• Para reducir la concentración de carbonatos y bicarbonatos en

el agua y minimizar el efecto dañino del sodio sobre la infiltración; se sugiere para la zona del “Barril” aplicar de 8.7 a 11.1 litros de ácido sulfúrico por cada centímetro de agua aplicada por hectárea; de 14 litros para el caso de “Conejillos” y de 11.5 litros para “Llanos de Angostura”.

• En el caso de yeso, tanto para las zonas “El Barril” como para

“Conejillos”, se sugiere aplicar de 3 a 4 kg de este compuesto finamente molido por cada centímetro de agua. No se recomienda la aplicación de yeso en el agua para “Llanos de Angostura”, debido a la existencia elevada de este compuesto tanto en suelo como en agua.

• En ciertos sitios de las zonas estudiadas, la presencia de aguas

con salinidad superior a la tolerada por los cultivos, demanda el establecimiento de especies más tolerantes a sales. Cultivos como trigo, avena, cebada, melón y sandia, entre otros, muestran mayor tolerancia a las sales con reducciones en rendimiento inferiores al 10%.

• La combinación de varias prácticas culturales, como

lixiviación de sales, uso de mejoradores, cultivos tolerantes a sales, aunado a la experiencia de los propios agricultores, se

25

considera como la forma más deseable para abatir el problema de salinidad en la región.

Literatura Citada Ayers R.S. and D.W. Westcot. 1989. Water quality for agriculture.

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26

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Edición 1997. INEGI-Gobierno de San Luis Potosí. México. Miyamoto, S. and J.L. Stroehlein. 1986. Sulfuric acid effects on

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Depart. Agric. Tech. Bul. 962 p. Villanueva Díaz J. 1991. Informe de la calidad del agua y

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Impresión: Febrero de 2001 Tiraje: 500 ejemplares

Lugar: San Luis Potosí, S.L.P. Clave: INIFAP/CIRNE F-010

Folleto Técnico Núm. 13

CALIDAD DE AGUA EN TRES AREAS DE SAN LUIS POTOSI Y SU ...

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