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I UNIVERSIDAD VERACRUZANA INGENIERO AGRONÓMO TRABAJO DE EXPERIENCIA RECEPCIONAL P R E S E N TA JOSÉ MANUEL PÉREZ LEÓN XALAPA DE ENRÍQUEZ, VERACRUZ DICIEMBRE DE 2011 FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS MANUAL PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL AGUA PARA RIEGO AGRÍCOLA
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I
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
INGENIERO AGRONÓMO
TRABAJO DE EXPERIENCIA RECEPCIONAL
P R E S E N TA
JOSÉ MANUEL PÉREZ LEÓN
XALAPA DE ENRÍQUEZ, VERACRUZ DICIEMBRE DE 2011
FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS
CAMPUS XALAPA MANUAL PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL
AGUA PARA RIEGO AGRÍCOLA
II
Titular de la Experiencia Recepcional.
Asesor
May Mora
Asesora
M.C. José Francisco Sánchez
III
CONTENIDO
ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................. V
ÍNDICE DE CUADROS ............................................................................................... V
AGRADECECIMIENTOS .......................................................................................... VII
DEDICATORIAS ...................................................................................................... VIII
CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN .................................................................................... 1
1.1.Planteamiento del problema .............................................................................. 2
1.2.Objetivos ............................................................................................................ 2
1.2.1. General ......................................................................................................... 2
1.2.2. Específicos .................................................................................................... 2
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ............................................................................... 3
2.1. Características del agua ................................................................................... 3
2.2. Calidad del agua para riego e importancia de su estudio ................................. 4
2.3. Salinidad ........................................................................................................... 6
2.4. Sodicidad .......................................................................................................... 6
2.5. Efecto de toxicidad ........................................................................................... 6
2.6. Conductividad eléctrica (CE) ............................................................................ 7
2.7. Características de suelos salinos, salinos-sódicos y sódicos ........................... 7
2.7.1. Suelos salinos ............................................................................................... 7
2.7.2. Suelos salinos-sódicos .................................................................................. 8
2.7.3. Suelos sódicos .............................................................................................. 8
2.8. Tolerancia salina de algunos cultivos ............................................................... 9
2.9. Clasificación del agua de riego ....................................................................... 12
2.10. Efecto de la calidad del agua sobre algunas propiedades del suelo ............ 13
2.10.1. Propiedades físicas .................................................................................. 13
2.10.2. Propiedades químicas ............................................................................... 14
CAPÍTULO III: METODOLOGÍA ................................................................................ 15
3.1. Determinación de la calidad del agua de riego ............................................... 15
3.2. Calidad del agua de riego: criterios de evaluación y predicción ..................... 15
3.3. Criterios e índices de la clasificación de la calidad del agua para riego ......... 16
IV
3.3.1. Metodología de Palacios y Aceves (1970) .................................................. 16
3.3.1.1. Contenido de sales solubles ..................................................................... 18
3.3.1.1. a) Conductividad eléctrica ..................................................................... 18
3.3.1.1. b) Salinidad efectiva ............................................................................. 20
3.3.1.1. c) Salinidad potencial ............................................................................. 21
3.3.1.2. Efecto probable del sodio sobre las características físicas del suelo ....... 22
3.3.1.2. a) Relación de adsorción de sodio (RAS) .............................................. 22
3.3.1.2. b) Carbonato de sodio residual (CSR) ................................................... 24
3.3.1.2. c) Porciento de sodio posible (PSP) ....................................................... 25
3.3.1.3. Contenido de elementos tóxicos para las plantas.................................. 25
3.3.2. Determinación de la calidad del agua para riego de acuerdo a Richards del
Laboratorio de Salinidad de los Estados Unidos ................................................... 32
3.3.3. Determinación de la calidad del agua de riego por Ayers y Westcott (1985)
para FAO .............................................................................................................. 37
CAPÍTULO IV: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................... 38
RECOMENDACIONES .......................................................................................... 39
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ................................................................................ 40
SITIOS WEB CONSULTADOS ................................................................................. 41
V
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Descripción Pág
1 Conductímetro………………………………………………………………….. 19
2
Monograma para determinar los valores de RAS de las aguas de riego y para estimar sus valores correspondientes de PSI del suelo que está en equilibrio con ellas……………………………………………………………..
23
3
Diagrama para la clasificación de las aguas para riego agrícola……….
33
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro Descripción Pág
1
2
Clasificación de suelos de acuerdo a su PSI…………………………………….
Tolerancia a la salinidad de cultivos comunes…………………………
8
9
3 Tolerancia a la salinidad de cultivos hortícolas……………………….. 10
4 Tolerancia a la salinidad de cultivos forrajeros………………………… 11
5 Tolerancia a la salinidad de cultivos frutícolas………………………… 11
6 Criterios para evaluar la calidad del agua según Palacios y Aceves.. 17
7 Clasificación de agua de riego según su salinidad efectiva…………. 21
8 Clasificación de aguas de riego según su salinidad potencial……….. 22
9 Valores para clasificar aguas de riego según su RAS………………. 24
10 Clasificación de aguas para riego de acuerdo con el contenido CSR 25
11 Valores para clasificar aguas de riego según su PSP …………………. 25
12 Tolerancia relativa de algunos cultivos a la concentración de cloruros en el extracto de saturación del suelo…………………………………..
26
13 Niveles tóxicos de iones específicos en aguas para riego……………. 27
14 Límites máximos permisibles para contaminantes básicos en aguas 28
15 Límites máximos permisibles para metales pesados y cianuros en aguas…………………………………………………………………………
29
VI
16 Tolerancia relativa de boro a los cultivos agrícolas…………………… 30
17 Tolerancia relativa de los cultivos agrícolas al ion cloruro…………… 30
18 Límites fitotóxicos de ciertos elementos traza………………………… 31
19 Clasificación de aguas para riego de cuerdo a su CE y sales totales 34
20 Clasificación del agua de riego en relación a su RAS………………………….
36
21 Intervalos y categorías para clasificación de aguas para riego por FAO…………………………………………………………………………..
37
VII
AGRADECECIMIENTOS
A Dios por haberme dejado llegar ha este momento y concluir con una etapa más
en mi vida, porque me ha dado las ganas y las fuerzas para salir adelante y nunca
me ha dejado solo siempre está conmigo en todo momento.
A la Facultad de Ciencias Agrícolas por darme la oportunidad de formarme en esta carrera
como profesionista en donde puede interactuar hombre, campo y ciencia.
A mis profesores que fueron los que me formaron con sus enseñanzas, valores y el amor
que siento por esta carrera.
A mis maestros, directora del documento recepcional y asesores, que con su ayuda y gran
dedicación se hizo posible este trabajo los cuales son M.C. Doris Guadalupe Castillo Rocha
a la cual admiro mucho como profesional y como ser humano, le agradezco por su apoyo y
su dedicación en mi trabajo, la maestra Q.A Teresita De Jesús May Mora por su apoyo y
gran cariño y el M.C. José Francisco Sánchez por su apoyo y amistad, nuevamente les
agradezco mucho su atención y amistad y les deseo lo mejor.
VIII
DEDICATORIAS
A mis padres
Eugenia y Rubén que siempre me han apoyado en todo momento, y me han inculcado
buenos valores, gracias a Dios y a ustedes he llegado hasta aquí por sus buenos
consejos y ejemplos yo les agradezco todo lo que me han dado, los amo muchísimo.
A mi hermano
Rubén que me ha apoyado siempre y se lo agradezco mucho y gracias por los
consejos que me has dado, te quiero mucho.
A mi novia
Norma que pase lo que pase me apoya y le agradezco mucho su amor y los momentos
tan lindos que hemos pasado juntos, te amo.
A mis amigos
Ana María, Jackeline, Juan José, Ángel por lo bien que no la pasamos en esta etapa
que fue la Universidad, extrañaré esos momentos tan agradables y de relajo espero
siempre estar en contacto con ustedes.
1
CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN
Los requerimientos de agua de los distintos sectores de la sociedad en cantidad y
calidad, en tiempo y espacio para propiciar el desarrollo económico y social, es una
demanda cada vez mayor por parte de la misma. Es por ello que el cuidado de éste
preciado líquido y la preservación de la calidad del mismo resulta indispensable (Moya,
2009).
México se encuentra entre los 80 países que cuentan con infraestructura para riego en
el mundo; a un que las dificultades ambientales asociados al desarrollo hidroagrícola
son claramente notorios e impactan las zonas de riego. Entre ellas destaca la
sobreexplotación de acuíferos, problemas de ensalitramiento (SEMARNAT, 2010)
La calidad del agua de riego puede variar significativamente según el tipo y cantidad de
sales disueltas; éstas se encuentran en concentraciones relativamente pequeñas pero
significativas, y por lo general tienen su origen en la disolución e intemperización de las
rocas de la corteza terrestre, además de la disolución lenta de calizas, de yeso y de
otros minerales. Los diferentes tipos de sales se transportan disueltas en el agua, y son
depositadas en los suelos. A medida que el agua se evapora, o es absorbida por los
cultivos agrícolas, las sales se acumulan en los diferentes horizontes de los suelos y
que a corto, mediano o largo plazo éstas actuarán en contra de los cultivos no
tolerantes a la salinidad en un área específica (Marín et al., 2002; Parra et al., 2003)
Los problemas más importantes asociados a la calidad del agua de riego son la
salinización y sodificación del suelo. Ambos procesos son consecuencia del aporte de
sales durante el riego y el aumento de la concentración de la solución del suelo, cuando
el agua es absorbida por el cultivo y ocurre evaporación desde la superficie, como ya se
mencionó anteriormente (Usón et al., 2010)
Por todo lo expuesto, es necesario, contar en el laboratorio específico, con un manual
de metodologías propias para determinar la calidad del agua para riego; por lo que el
objetivo de este trabajo es evaluar y validar las técnicas más adecuadas para la
2
determinación de la calidad del agua para riego, tomando en cuenta la normatividad
mexicana.
En la evaluación de la calidad de agua para riego se pone énfasis en las características
físicas, químicas y microbiológicas, aunque el efecto de su aplicación dependerá de
otros factores como el tipo de suelo, cultivo a regar y condiciones climáticas (Amorós,
2000).
1.1.Planteamiento del problema
Actualmente, en el Laboratorio de Suelos de la Facultad de Ciencias Agrícolas, Campus
Xalapa, no se cuenta con un manual actualizado y basado en la normatividad mexicana
para determinar la calidad del agua para riego, cuando se refiere uno a este punto se
manifiesta la necesidad de contar con un documento que contenga las herramientas
para analizar a las características de una fuente de agua que influyen sobre su aptitud
para un uso específico.
1.2 Objetivos
1.2.1. General
Elaborar un manual que contenga las metodologías para y determinar la calidad
del agua de riego agrícola, con el fin de que sea un referente y cumplir con la
normatividad específica.
1.2.2. Específicos
Identificar y seleccionar las metodologías para calcular los parámetros
específicos y declarar la calidad del agua para riego agrícola.
Estructurar el documento final con funcionalidad, que permita al usuario una
seguridad para determinar la calidad del agua de riego basado en una
normatividad.
3
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
2.1. Características del agua
Agua, sustancia líquida formada por la combinación de dos volúmenes de hidrógeno y
un volumen de oxígeno, que constituye el componente más abundante en la superficie
terrestre (Marín et al., 2002).
Hasta el siglo XVIII se creyó que el agua era un elemento, fue el químico ingles
Cavendish quien sintetizó agua a partir de una combustión de aire e hidrógeno. Sin
embargo los resultados de este experimento no fueron interpretados hasta años más
tarde, cuando Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un compuesto
formado por oxígeno y por hidrógeno, siendo su formula H2O (Marín et al., 2002).
Propiedades (Marín et al., 2002):
Físicas
El agua es un líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra
en grandes masas. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión
del agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC, cristaliza en el sistema
hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o
compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la
densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida.
El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 4º C, que es de 1g mL-1.
Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su
calor específico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua puede absorber o
desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de
temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los
océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus
calores latentes de vaporización y de fusión (540 y 80 cal g-1, respectivamente) son
también excepcionalmente elevados.
4
Químicas
El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más abundante y el de
mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de
vista químico, reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en
la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino también en la superficie no organizada
de la tierra, así como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen
lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución. Normalmente se dice
que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna
manera solubles en ella.
No posee propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas sales para formar
hidratos, reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como
catalizador en muchas reacciones químicas (Marín et al., 2002).
Características de la molécula de agua
La molécula de agua libre y aislada, formada por un átomo de Oxigeno unido a
otros dos átomos de Hidrogeno es triangular. El ángulo de los dos enlaces (H-O-H)
es de 104.5º y la distancia de enlace O-H es de 0.96 A. Puede considerarse que el
enlace en la molécula es covalente, con una cierta participación del enlace iónico
debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos que la forman (Marín et
al., 2002).
2.2. Calidad del agua para riego e importancia de su estudio
La calidad del agua y su disponibilidad es un tema muy importante desde el punto de
vista económico, ecológico y político, ya que de la calidad depende el uso que le dé la
humanidad (Langlais y Ryckenwaert, 2008).
5
La calidad del agua para irrigación está determinada por la cantidad y tipo de sales que
la constituyen. El agua de riego puede crear o corregir suelos salinos o alcalinos. La
concentración de sales en el agua de riego reduce el agua disponible para los cultivos,
es decir la planta debe ejercer mayor esfuerzo para poder absorber el agua; puede
llegar incluso a sufrir estrés fisiológico por deshidratación, afectando esto su crecimiento
(Moya, 2009).
Dependiendo de la clase de las sales disueltas, éstas alteran y modifican el desarrollo
de la estructura del suelo, lo cual reduce su infiltración (Moya, 2009).
El análisis del agua para riego se utiliza básicamente con dos propósitos: el primero es
determinar la calidad de ésta para su empleo en irrigación así como la tolerancia de los
cultivos; el segundo es establecer el grado de calidad para fertirrigación (Marín et al.,
2002)
Para evaluar su aptitud con fines de riego, se debe en primer lugar hacer un muestreo
representativo y luego, en laboratorio, determinar entre otros los siguientes parámetros:
Conductividad eléctrica, pH, cantidad de sales totales disueltas; niveles de calcio,
magnesio, sodio, potasio, nitratos, carbonatos, bicarbonatos, cloruros, boro y la
Relación de Sodio Adsorbido (R.A.S.) (Marín et al., 2002), salinidad efectiva (SE),
salinidad potencial (SP), carbonatos de sodio residual (CSR) y porciento de sodio
posible (Palacios y Aceves, 1970)
El término “calidad del agua para riego agrícola” se utiliza para indicar la conveniencia o
limitación del empleo de agua, con fines de riego de cultivos agrícolas, para cuya
determinación generalmente se toman como base las características químicas, pero
actualmente al emplear riego por goteo/microaspersión o aspersión es relevante
considerar las características físicas y biológicas; así como la tolerancia de los cultivos
a las sales, las propiedades del suelo, las condiciones de manejo del suelo y agua y las
climatológicas (Cánovas, 1986).
6
2.3. Salinidad
Ésta se evalúa mediante los índices de conductividad eléctrica, salinidad efectiva y
salinidad potencial (Velarde, 2008; Porta, 2010).
Cuando se mide la cantidad de sales en el agua, las unidades utilizadas pueden ser
miliequivalentes por litro (me L-1) o partes por millón (ppm) (Velarde, 2008; Porta, 2010).
2.4. Sodicidad
Este parámetro mide el efecto probable del sodio sobre las propiedades físicas del
suelo (Connors y Loomis, 2002; Porta, 2010).
Cuando el sodio se encuentra presente en alta concentración en el agua de riego, el
calcio y el magnesio se precipitan en la solución del suelo por la acción de carbonatos y
bicarbonatos, entonces el sodio se acumula y sustituye al calcio y magnesio en el
intercambio de cationes dado lugar a un desequilibrio eléctrico de las partículas
coloidales del suelo, debido al predominio de cargas negativas, las partículas se
repelen, el suelo se deflocula y pierde estructura, con lo que existe menos entrada de
oxigeno al suelo, disminuye la permeabilidad, se fomenta la compactación y
encostramiento, con lo que en última instancia se efectúa el desarrollo normal de los
cultivos (Connors y Loomis, 2002, Porta, 2010).
2.5. Efecto de toxicidad
Los problemas de toxicidad en las plantas, cuando un ion absorbido se acumula en las
hojas, por efecto de transpiración, hasta el grado que daña la planta (Moya, 2009).
El nivel de daño depende del tiempo, la concentración y la sensibilidad del cultivo y el
consumo de agua. Los iones del agua de riego pueden causar daño en forma individual
o combinada son: cloro (Cl), sodio (Na) y boro (B) (Alpi y Tognoni, 2000).
La reducción del crecimiento de los cultivos por la salinidad es causada por el potencial
osmótico (PO) ya que reduce la capacidad de las raíces de las plantas a extraer agua
7
del suelo. La disponibilidad del agua en el suelo está relacionada a la suma del
potencial mátrico y potencial osmótico (Alpi y Tognoni, 2000).
El daño por sales vía foliar puede ocurrir en el riego por aspersión, éste daño depende
de la salinidad del agua, sensibilidad del cultivo, frecuencia de aspersión y de factores
medioambientales (temperatura, humedad relativa, luz, etc.) (Alpi y Tognoni, 2000).
2.6. Conductividad eléctrica (CE)
Este parámetro se mide con un conductímetro y registra la presencia de sólidos
disueltos. El agua pura no conduce la corriente eléctrica. Mientras mayores contenidos
de sólidos más alto es su valor, y se expresa en µS cm-1 o mS cm-1 o dS m-1 o µmhos
cm-1 o mmhos cm-1 a 25º C (Farham et al., 1979).
De la CE se puede derivar el conocimiento de la cantidad de sólidos totales disueltos
(STD) en ppm, el contenido de sales en me L-1 y la presión osmótica en atmósferas
(Marín et al., 2002).
1. STD (ppm) = (0.64) CE x 106
2. 100<CE x 106 <5000
3. SALES (me L-1) = (10) CE x103
4. 0.1<CE x103 <5.0
5. P.O. (atm) = (0.36) CE x 103
6. 3<CE x 103 <36
2.7. Características de suelos salinos, salinos-sódicos y sódicos
2.7.1. Suelos salinos
La salinidad de los suelos se manifiesta por la presencia de sales solubles en la
solución del mismo, estas sales aumentan la presión osmótica de la solución del suelo,
restringiendo la posibilidad de succión del agua por las plantas, pudiendo impedir el
abastecimiento de la misma (Porta, 2010).
8
2.7.2. Suelos salinos-sódicos
Suelos salino-sódicos: el exceso de sales en general y del ion sodio en particular,
ocasionan la llamada "sequía fisiológica" al imposibilitar la absorción de agua debido a
la elevada presión osmótica de la solución del suelo (Porta, 2010).
2.7.3. Suelos sódicos
Si el contenido de sodio es elevado con respecto a los otros cationes de complejo de
intercambio del suelo (alto P.S.I.), puede producirse un efecto de dispersión de las
partículas arcillosas y de la Materia Orgánica, con la correspondiente pérdida de
estructura del mismo e impermeabilización, se deterioran las condiciones físicas del
suelo, ya que estas partículas son arrastradas a pocos centímetros de profundidad,
acumulándose y formando una capa pesada u horizonte de acumulación, de estructura
prismática o columnar, poco permeable (Porta, 2010)
El límite crítico de contenido de sodio es del porcentaje de sodio de intercambio (PSI)
igual o mayor a quince, o de 2.5 me 100g-1 de suelo. Como se muestra en el cuadro.
Cuadro 1. Clasificación de suelos de acuerdo a su PSI (Porta, 2010)
CLASIFICACIÓN PSI (%)
Ligeramente sódico 7 – 15
Moderadamente sódico 15 – 20
Fuertemente sódico 20 – 30
Muy fuertemente sódico > 30
Si el contenido de sodio es elevado deteriora las condiciones físicas del suelo, ya que
estas partículas son arrastradas a pocos centímetros de profundidad, acumulándose y
formando una capa pesada u horizonte de acumulación, de estructura prismática o
columnar, poco permeable (Porta, 2010)
9
2.8. Tolerancia salina de algunos cultivos
La productividad de un cultivo puede venir afectada por la concentración de sales en el
agua utilizada para regar, que a su vez dependerá del tipo de cultivo, el tipo de suelo y
condiciones ambientales (Thompson y Troeh, 2004).
Los signos más comunes de que la planta ha sufrido daños debido a un alto contenido
en sales es reducción de la masa productiva y del tamaño de la misma y así como de
su desarrollo. Los diferentes cultivos tienen distintos niveles de tolerancia a la salinidad,
a partir de los cuales se producen pérdidas en la productividad para dicho cultivo en el
cuadro 2 se muestra la tolerancia de algunos cultivos a las sales.
Cuadro 2 Tolerancia a la salinidad de cultivos comunes (Thompson y Troeh, 2004).
CULTIVOS COMUNES
Disminución del Rendimiento (%)
10 25 50
CE ( dS m-1 ó mmhos cm-1)
Cebada Remolacha azucarera Algodonero Centeno Cártamo Trigo Sorgo Soya Arroz Maíz Avena Sesbania Haba Linaza Frijol
12.0
10.0
10.0
8.0
77.0
7.0
6.0
5.0
5.0
5.0
4.0
4.0
4.0
3.0
1.0
16.0
11.0
12.0
-
11.0
10.0
9.0
7.0
6.0
6.0
8.0
6.0
5.0
5.0
2.0
18.0
16.0
16.0
10.0
14.0
14.0
12.0
9.0
8.0
7.0
10.0
9.0
7.0
7.0
3.0
10
Cuadro 3 Tolerancia a la salinidad de cultivos hortícolas (Thompson y Troeh, 2004).
CULTIVOS HORTÍCOLAS
Disminución del Rendimiento (%)
10 25 50
CE ( dS m-1 ó mmhos cm-1)
Betabel Bretón Espárrago Espinaca Jitomate Brócoli Col Coliflor Maíz dulce Lechuga Papa Camote Pimiento Cebolla Zanahoria Chícharo Calabaza Melón Pepino Rábano Apio Ejote
8.0
8.0
6.0
5.5
4.0
4.0
2.5
2.5
2.5
2.0
2.5
2.5
2.0
2.0
1.0
3.0
3.0
2.5
2.5
2.0
2.0
1.0
9.5
9.0
8.0
7.0
6.5
6.0
4.0
4.0
4.0
3.0
4.0
3.5
3.0
3.5
3.0
3.5
3.5
3.0
3.0
2.5
2.5
1.5
12.0
11.0
10.0
8.0
8.0
8.0
7.0
7.0
6.0
5.0
6.0
6.0
5.0
4.0
4.0
4.0
4.0
3.5
4.0
3.0
3.0
3.0
11
Cuadro 4 Tolerancia a la salinidad de cultivos forrajeros (Thompson y Troeh, 2004).
CULTIVOS FORRAJEROS
Disminución del
Rendimiento (%)
10 25 50
CE ( dS m-1 ó mmhos cm-1)
Pasto salado Cebada para forraje Centeno perenne Pasto harding Frestuca alta Fritolium (pato de pájaro) Centeno silvestre (sin barba) Alfalfa Pasto orchard Trébol alsike Trébol rojo Trébol blanco holandés Pimpinela Trébol Pasto bermuda ladino
13.0
12.0
8.0
8.0
7.5
7.0
5.0
4.0
3.0
2.5
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
16.0
16.0
11.0
10.0
10.0
10.5
8.0
7.0
5.0
4.0
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
18.0
18.0
13.5
13.0
13.0
15.0
10.0
11.0
8.0
8.0
4.0
4.0
4.0
4.0
2.5
Cuadro 5 Tolerancia a la salinidad de cultivos frutales (Thompson y Troeh, 2004).
CULTIVOS FRUTALES
Disminución del
Rendimiento (%)
10
Palma datilera Granado Higuera Olivo Vid Naranjo Toronja Limonero Manzano
8.0
6.0
5.0
4.0
4.0
3.0
2.5
12
Peral Ciruelo Ciruelo de Damasco Duraznero Albaricoquero Almendro Zarzamora Frambueso Aguacatero Fresa
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
3.5
2.5
2.0
1.5
2.0
1.5
2.9. Clasificación del agua de riego
El tipo de agua que se utilice como agua de riego tiene dos efectos importantes, a corto
plazo influye en la producción y calidad del cultivo; a largo plazo ciertas aguas pueden
perjudicar el suelo hasta hacerlo totalmente inservible para la agricultura. Sea cual sea
el origen del agua debe de cumplir la calidad que se exige y únicamente en ciertas
situaciones o para ciertas producciones pueden variarse los márgenes establecidos,
siempre que no afecte las propiedades del suelo (Marín et al., 2002)
Para determinar la necesidad de tratamiento y la correcta tecnología de tratamiento, los
contaminantes específicos en el agua deben ser identificados y ser medidos. Los
contaminantes del agua se pueden dividir en dos grupos: contaminantes disueltos y
sólidos suspendidos. Los sólidos suspendidos, tales como limo, arena y virus, son
generalmente responsables de impurezas visibles. La materia suspendida consiste en
partículas muy pequeñas, que no se pueden quitar por medio de deposición. Pueden
ser identificadas con la descripción de características visibles del agua, incluyendo
turbidez y claridad, gusto, color y olor del agua (Marín et al., 2002; Moya, 2009)
La materia suspendida en el agua absorbe la luz, haciendo que el agua tenga un
aspecto nublado. Esto se llama turbidez, la cual se puede medir con varias diversas
13
técnicas, esto demuestra la resistencia a la transmisión de la luz en el agua (Usón et al.,
2010)
El color puede sugerir que las impurezas orgánicas estén presentes. En algunos casos
el color del agua puede ser causado incluso por los iones de metales. El color es
medido por la comparación de diversas muestras visualmente o con un espectrómetro.
Éste es un dispositivo que mide la transmisión de luz en una sustancia, para calcular
concentraciones de ciertos contaminantes. Cuando el agua tiene un color inusual esto
generalmente no significa una preocupación para la salud (Usón et al., 2010)
La detección del olor puede ser útil, porque éste puede sugerir incluso niveles bajos de
contaminantes. Sin embargo, en la mayoría de los países la detección de
contaminantes con olor está limitada a terminantes regulaciones, pues puede ser un
peligro para la salud cuando algunos contaminantes peligrosos están presentes en una
muestra (Usón et al., 2010).
2.10. Efecto de la calidad del agua sobre algunas propiedades del
suelo
2.10.1. Propiedades físicas
El poder dispersante del sodio de las aguas bicarbonatadas sódicas sobre la materia
orgánica (MO) y las arcillas, causa un colapso en los macro y microporos reduciendo el
movimiento de gases y agua. Estos problemas asociados con la inestabilidad
estructural producen erosión, dificultad de la preparación de la cama de siembra y
pobre establecimiento de plantas. Los poros reducen su tamaño como resultado de la
expansión y dispersión de las arcillas, resultando en una pérdida general de la
porosidad del suelo, y dando lugar a cambios en la permeabilidad del mismo
(afectando la dinámica del agua). En efecto, uno de los principales impactos del sodio
en el suelo es la reducción de la conductividad hidráulica bajo condiciones de flujo
saturado (ks), ejerciendo menos influencia bajo condiciones de flujo no saturado.
14
La compactación y fractura de los suelos acentúan los efectos adversos del sodio
(Porta, 2010).
2.10.2. Propiedades químicas
Si bien las aguas bicarbonatadas sódicas producen modificaciones en las propiedades
químicas del suelo, tales como: acidez (pH), aumento de conductividad eléctrica (CE),
porcentaje sodio intercambiable (PSI) y porcentaje de saturación con bases (PSB);
estas no llegan al punto de afectar el normal desarrollo del cultivo, y no son cambios
atribuibles al sodio, sino a aguas con altos contenidos de sales en general (Porta,
2010).
No hay un límite preciso en los valores de sodio de los suelos a partir del cual
comienzan a deteriorarse sus condiciones físicas. El Departamento de Agricultura de
los Estados Unidos (USDA, 1976) tomó 14% de PSI como valor para definir horizonte
nátrico. Sin embargo, son numerosos los casos donde se observan los efectos
negativos de este catión con valores muy inferiores a los mencionados (Porta, 2010).
15
CAPÍTULO III: METODOLOGÍA
3.1. Determinación de la calidad del agua de riego
Para llevar a cabo ésta es necesario conocer el resultado del análisis físico y químico
de una o varias muestras de agua para el fin determinado. Por lo que es necesario
determinar la conveniencia o limitaciones del agua que se pretende utilizar para riego,
debe tomarse en cuenta la composición química de ésta o éstas, la tolerancia de los
cultivos a las sales, las propiedades físicas y química de los suelos, las prácticas de
manejo de suelos, aguas y cultivo, las condiciones climatológicas, el método de riego
por emplear y las condiciones de drenaje interno y superficial (Parra et al., 2003).
3.2. Calidad del agua de riego: criterios de evaluación y predicción
La evaluación de la calidad de un agua para riego se basa inicialmente en su
composición química esta información, que se puede referir como la calidad química del
agua, si bien de utilidad, resulta incompleta para asesorar sobre el uso que se debe dar
a un agua en relación al riego (Parra et al., 2003; Langlais y Ryckenwaert, 2008).
Dado los problemas que se pueden presentar, es necesario tomar en cuenta las
interacciones agua- suelo, éstas se considerarán para poder realizar predicciones en el
uso de las aguas de riego y los aspectos a considerar. Así la Calidad química del
agua, evaluada por su (Parra et al., 2003; Langlais y Ryckenwaert, 2008):
Conductividad eléctrica y pH
Contenido de cationes:Ca2+, Mg2+, K+, Na+: SAR
Contenido de aniones: Cl-, SO42-,HCO3
-, CO32- y NO3
-
Contenido ocasional de elementos tóxicos y contaminantes.
Características físicas y químicas del suelo a regar, evaluadas por:
pH, textura, materia orgánica, RAS.
Velocidad de infiltración.
Conductividad hidráulica.
Morfología del perfil.
16
En la estimación de la calidad de un agua deben tomarse en consideración los factores
que afectan la salinidad del agua del suelo, tales como la precipitación o disolución de
componentes del suelo, en particular los carbonatos(CO32-) Ca2+, Mg2+ y el yeso.
Cultivo a regar: Tolerancia a la salinidad, al sodio o a elementos tóxicos.
Clima: Precipitación: cantidad y modelo de distribución anual. Evapotranspiración.
Vientos dominantes en la zona.
Método de riego y manejo del agua: Con aguas de mala calidad química el éxito o
fracaso dependerá del método de riego y de un manejo adecuado del agua, en especial
de una fracción de agua para e lavado de sales.
Condiciones de drenaje: Los excedentes de agua de riego, necesarios en muchos
casos para asegurar la fracción de lavado deben tener prevista una salida, para que las
sales no se acumulen en la zona radicular.
Riego y drenaje resultan indisociables en la mayoría de los casos, incluso utilizando
aguas de riego bajo contenido salino.
3.3. Criterios e índices de la clasificación de la calidad del agua para
riego
En el intento de clasificar químicamente el agua para riego, se han generado varias
formas de llevarlo a cabo, como los métodos propuestos por (Del Valle, 1992; Aguilera y
Martínez, 1996):
a) Palacios y Aceves.
b) Por Richards del Laboratorio de Salinidad de los Estados Unidos, Riverside,
California.
c) Por Ayers y Westcott para FAO
17
3.3.1. Metodología de Palacios y Aceves (1970)
Propuso ocho índices que conjuntó para llevar a cabo la determinación de la calidad del
agua de riego. Esta metodología es más aproximada que la hecha en Riverside, la cual
sólo toma en consideración dos índices: Relación de adsorción de sodio (RAS) y
Conductividad eléctrica (CE) ((Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996).
Los criterios que proponen para determinar la calidad del agua para riego son (Palacios
y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996¸Marín, 2002):
a) Contenido de sales solubles.
b) Efecto probable del sodio sobre las propiedades físicas del suelo.
c) Contenido de elementos tóxicos para las plantas.
En el cuadro 6 se ilustran los diferentes índices cuantitativos para cada uno de los
criterios.
Cuadro 6. Criterios para evaluar la calidad del agua según Palacios y Aceves.
CRITERIOS ÍNDICES SÍMBOLOS
a) Contenido de sales
solubles
a) Conductividad eléctrica.
b) Salinidad efectiva.
c) Salinidad potencial
CE
SE
SP
b) Efecto probable del
sodio sobre las
características físicas
del suelo
a) Relación de adsorción de sodio.
b) Carbonato de sodio residual.
c) Porciento de sodio posible.
RAS
CSR
PSP
c) Contenido de
elementos tóxicos
para las plantas
a) Contenido de boro.
b) Contenido de cloruros.
B
Cl1-
A continuación de discute cada uno de los índices y se explica la forma de calcularlos.
18
3.3.1.1. Contenido de sales solubles
El efecto nocivo de las sales solubles, se debe a que produce presiones osmóticas en
la solución del suelo que está en contacto con las raíces de la planta, las cuales, al
pasar de ciertos valores producen una disminución en los rendimientos o pérdida total
de la cosecha. Estos efectos son diferentes para cada cultivo en distintas etapas de
desarrollo (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996¸Marín,
2002).
Este efecto puede presentarse al aumentar la concentración de sales solubles. Este
aumento de las concentraciones, después de los procesos de evapotranspiración, es de
alrededor de diez veces cuando el suelo esta capacidad de campo y cinco veces en el
extracto de saturación del suelo. Por esta razón los contenidos permisibles de sales en
las aguas, son aproximadamente cinco veces menores que en el extracto de saturación
del suelo (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996¸Marín,
2002).
Para estimar el contenido de las sales solubles en el agua para riego y sus posibles
efectos sobre los cultivos se tienen los siguientes índices (Palacios y Aceves, 1970; Del
Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996¸Marín, 2002):
3.3.1.1. a) Conductividad eléctrica
Generalmente se expresa en µmhos cm-1 a 25° C (CE x 106), o mmhos cm-1 o dS m-1
La conductividad eléctrica es una medida indirecta del contenido de las sales disueltas
en el agua y es muy utilizada debido a que las determinaciones se pueden hacer muy
rápidamente con bastante precisión. Se mide con cualquier tipo de puente Wheatstone
de corriente alterna o conductímetro (Figura 1)
19
Figura 1. Conductímetro, marca Conductronic, modelo PC18.
Una de sus ventajas es que los resultados se pueden correlacionar con los valores de
la presión osmótica, que dicha agua pudiese generar, y la fórmula empírica que
correlaciona la presión osmótica (PO). Con la CE expresada en mmhos cm-1 o dS m-1,
es la siguiente:
PO = 0.36 (CE x 103)
Cuyo rango de validez es 3<CE x 103<30
Algunas veces la concentración de sales solubles se mide en términos de partes por
millón (ppm). También existe una ecuación empírica para obtener este valor a partir del
valor de la CE (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996;
Marín, 2002).
ppm = 0.64(CE x 106)
Su rango de validez es: 100< CE x 106<5000
20
Existe también otra fórmula empírica para relacionar la CE con los miliequivalentes por
litro (me L-1) de sales totales en solución (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992;
Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002).
me L-1 = 10 (CE x 103)
Su rango de validez es: 100<CE x 106<5
Debe tenerse en cuenta que los coeficientes de proporcionalidad de las fórmulas
anteriores pueden variar según la naturaleza u origen del agua, temperatura, etc.
(Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002)
3.3.1.1. b) Salinidad efectiva
Ésta (SE) es una estimación más real del peligro que representan las sales solubles del
agua para riego al pasar a formar parte de la solución del suelo, pues considera la
precipitación ulterior de las sales menos solubles (carbonato de calcio y magnesio así
como sulfato de calcio) las cuales dejan de precipitar en la elevación de la presión
osmótica de la solución del suelo. Este proceso es más notable cuando las aguas
tienen un alto contenido de carbonatos y bicarbonatos (Palacios y Aceves, 1970; Del
Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002).
La salinidad efectiva se calcula con alguna de las siguientes fórmulas y najo las
condiciones que se indican (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y
Martínez, 1996; Marín, 2002):
Si Ca > (CO32- + HCO3
1-+ SO42-), entonces
SE = ∑ de cationes* - (CO32- + HCO3
1-)
Si Ca < (CO32- + HCO3
1 + SO42-); pero Ca > (CO3
2- + HCO31), entonces
SE = ∑ de cationes* - Ca2+
Si Ca < (CO32- + HCO3
1) pero (Ca2+ + Mg2+) > (CO32- + HCO3
1-), entonces
SE = ∑ de cationes* - (CO32- + HCO3
1-)
21
Si (Ca2+ + Mg2+) < (CO32- + HCO3
1-), entonces
SE = ∑ de cationes* - (Ca2+ + Mg2+)
Nota: Todos los iones se expresan en me L-1
* Si la suma de cationes es menor que la de aniones, deberá emplearse la suma de
aniones en lugar de la de cationes (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera
y Martínez, 1996; Marín, 2002).
Cuadro 7. Clasificación de agua de riego según su salinidad efectiva.
CLASE SALNIDAD EFECTIVA (me L-1)
Buena Menos de 3
Condicionada De 3 a 15
No recomendable Más de 15
3.3.1.1. c) Salinidad potencial
Ésta se abrevia SP. Cuando la humedad aprovechable de un suelo es menor del 50%,
las últimas sales que quedan en solución son cloruros (Cl1-) y sulfatos (SO42-). La
salinidad potencial es un índice para estimar el peligro de éstas y que por consiguiente
aumentan la presión osmótica. Este índice se calcula con la fórmula siguiente (Palacios
y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002):
SP = Cl1- + ½ SO42-
Nota: Todos los iones se expresan en me L-1
22
Cuadro 8. Clasificación de aguas de riego según su salinidad potencial.
CLASE SALNIDAD POTENCIAL (me L-1)
Buena Menos de 3
Condicionada De 3 a 15
No recomendable Más de 15
3.3.1.2. Efecto probable del sodio sobre las características físicas del
suelo
Cuando la concentración de sodio en la solución del suelo es elevada en relación con la
de los otros cationes disueltos, se provoca la dispersión o la defloculación de dicho
suelo, y como consecuencia pierde su estructura. Esto puede ejercer efectos
secundarios importantes sobre el desarrollo vegetal, ya que la pérdida de la estructura
causa una aeración y permeabilidad deficientes así como una baja disponibilidad de
agua. Para estimar este efecto se han propuesto los siguientes índices (Palacios y
Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002).
3.3.1.2. a) Relación de adsorción de sodio (RAS)
Este índice es sencillo de calcular y además está correlacionado con el porciento de
sodio intercambiable (PSI, que se define como el grado de saturación del complejo e
intercambio del suelo con sodio) que tendrá el suelo una vez que se equilibre con el
agua (Figura 2) se presenta un monograma para el cálculo del PSI a partir de la RAS
(Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002).
23
Figura 2. Monograma para determinar los valores de RAS de las aguas de riego y para estimar sus valores correspondientes de PSI del suelo que está en equilibrio con ellas.
El PSI se estima con la fórmula: PSI =
De acuerdo con esto, entre mayor sea el valor del RAS, es de esperarse mayor valor de
PSI del suelo y un mayor peligro de sodificación del mismo.
La RAS se calcula con la siguiente fórmula (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992;
Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002):
24
RAS =
En los que loas valores de Na+, Ca2+ y Mg2+ están dados en me L-1 y los valores del
RAS en (me L-1)1/2 (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez,
1996; Marín, 2002)
Cuadro 9. Valores para clasificar aguas de riego según su RAS (Palacios y Aceves,
1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996¸Marín, 2002)
CLASIFICACIÓN
RAS
CE = 100 µmhos cm-1 CE = 750 µmhos cm-1
S.1. Bajo en sodio 0-10 0-6
S.2. Media en sodio 10-18 6-12
C.3. Alta en sodio 18-26 12-18
C.4. Muy alta en sodio >26 >18
3.3.1.2. b) Carbonato de sodio residual (CSR)
Cuando en el agua de riego el contenido de carbonatos y bicarbonatos es mayor que el
de calcio más magnesio, existe la posibilidad de que se forme carbonato de sodio
debido a que su alta solubilidad puede permanecer en solución, aún después que se
han precipitado los carbonatos de calcio y magnesio. En estas condiciones, la
concentración total y relativa de sodio puede ser suficiente para desplazar al calcio y
magnesio del complejo de intercambio, produciéndose la defloculación del suelo
(Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002).
CSR = (CO32- + HCO3
1-) - (Ca2+ + Mg2+)
25
Cuadro 10. Clasificación de aguas para riego de acuerdo con el contenido CSR
(Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002)
CLASE VALORES DE CSR (me L-1 )
Buena Menos de 1.25
Condicionada De 1.25 a 2.50
No recomendable Más de 4.0
3.3.1.2.c) Porciento de sodio posible (PSP)
El peligro de desplazamiento del calcio y del magnesio por el sodio, en el complejo de
intercambio, empieza cuando el contenido de sodio en solución representa más del
50% de los cationes disueltos. PSP =
x 100 (Palacios y Aceves, 1970; Del
Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002)
Cuadro 11. Valores para clasificar aguas de riego según su PSP (Palacios y Aceves,
1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002)
CONDICIONES DEL
SUELO
PSP CLASIFICACIÓN
1. Cualquiera Mayor a 50% Buena para riego
2. Suelos orgánicos o
de textura ligera
Menor a 50%, pero menos de 10 me L-1 de sodio
Buena para riego
Suelos minerales o
de textura medias
o pesadas, con
menos de 4% de
CaCO3 + MgCO3
Mayor de 50% con más
de 10 me L-1
Peligro de sodificación, las aguas deben mezclarse con otras de mejor calidad o agregárseles yeso.
3.3.1.3. Contenido de elementos tóxicos para las plantas
Dentro de los elementos que contienen en solución las aguas de riego, existen algunos
que independientemente de los efectos anteriores, son tóxicos para las plantas, aún en
26
pequeñas cantidades (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez,
1996; Marín, 2002).
Los iones tóxicos más comunes presentes en las aguas residuales son: Boro (B)
Cloruro (Cl1-) y Sodio (Na+) (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y
Martínez, 1996; Marín, 2002)
Los iones sodio y cloruro son normalmente absorbidos por las raíces y la absorción a
través de las hojas produce una mayor acumulación de estos iones en las plantas. Una
absorción directa normalmente ocurre a través de los sistemas hidratantes de rociado a
altas temperaturas y valores de humedad bajos (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle,
1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002).
La concentración adecuada de estos aniones depende del tipo de cultivo, el estado de
crecimiento, concentración de los iones tóxicos y combinación de los mismos, clima y
condiciones particulares del tipo de suelo (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992;
Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002).
El ión cloruro es tóxico especialmente en árboles frutales, se recomienda utilizar este
índice, solamente cuando se vayan a regar algunos de los cultivos especificados en el
cuadro 12 (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín,
2002).
Cuadro 12. Tolerancia relativa de algunos cultivos a la concentración de cloruros en el extracto de saturación del suelo.
Cultivo
Concentración permisible de cloruros en el extracto de saturación del suelo
meL-1
Mandarina 25
Limonero 15
Naranjo Agrio 15
Naranjo Dulce 10
27
Frutales De Hueso 7 A 15
Aguacate 5 A 8
Vid sin Semilla 25
Vid Rosa Negra 10
Zarzamora 10
Frambuesa 5
Fresa Larssen 8
Cuadro 13. Niveles tóxicos de iones específicos en aguas para riego (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002).
Niveles tóxicos de iones específicos (me L1-)
Boro Cloruros Sodio
Ninguno < 1 1 – 3 > 3
Ligero a
moderado
< 3 4 – 10 > 9
Severo < 4 3 – 9 > 10
Las concentraciones de boro menores de 1 mg L1- o de 1 ppm son esenciales para el
desarrollo de la planta, pero altas concentraciones pueden suponer un problema en
plantas sensibles. La mayoría de las plantas pueden tener problemas de toxicidad
cuando la concentración de boro excede de 2 mg L1- o de 2 ppm, como se puede ver en
el Cuadro 8 (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996;
Marín, 2002).
La mayor fuente de boro antropogénico son los efluentes domésticos (media de 1mg
L1-) debido al uso de productos como el perborato como agente blanqueante con una
media de 1 mg L-1 (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996;
Marín, 2002).
28
Para revisar la normatividad mexicana con respecto a este punto, es necesario
consultar la NOM-001-SEMARNAT-1996, que establece los límites máximos
permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de
alcantarillado urbano o municipal, en ella se puede encontrar diversos valores con
respecto a la calidad del agua para riego proveniente de ríos, embalses, etc., como se
puede apreciar en los cuadros 14 y 15.
Cuadro 14. Límites máximos permisibles para contaminantes básicos en aguas (NOM-
001-SEMARNAT-1996)
29
Cuadro 15. Límites máximos permisibles para metales pesados y cianuros en aguas
(NOM-001-SEMARNAT-1996)
El suelo utilizado en los cultivos y el agua de riego, deberán ser sometidos a examen
para determinar la presencia de iones tóxicos que puedan afectar a la planta como el
boro.
30
Cuadro 16. Tolerancia relativa de boro a los cultivos agrícolas (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
Tolerancia Concentración de boro en el agua
contenida en el suelo (mg L1-)
Cultivo agrícola
Muy sensible <0.5 Zarzamora
Sensible 0.5-1.0 Melocotón, cereza, ciruela, uva, guisante, cebolla, ajo, patata dulce, trigo, cebada,
girasol, sésamo, fresa
Moderadamente
sensible
1.0-2.0 Pimiento rojo, guisante, zanahoria, rábano, patata, calabacín
Moderadamente
tolerable
2.0-4.0 Lechuga, col, apio, tulipán, cereal, maíz, alcachofa, tabaco, mostaza, calabaza
Tolerable 4.0-6.0 Tomate, alfalfa, perejil
Muy tolerable 6.0-15.0 Espárragos
Cuadro 17. Tolerancia relativa de los cultivos agrícolas al ion cloruro (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
Sensitivo Cloruro (mg L1-) Cultivo afectado
Sensible <178 Almendra, albaricoque, ciruela
Moderadamente
sensible
178-355 Uva, pimiento, patata, tomate
Moderadamente
tolerante
355-710 Alfalfa, cebada, maíz, calabacín
Tolerante >710 Coliflor, algodón, cardo, sésamo, semilla
de azúcar, girasol
La tolerancia variará según el clima, condiciones del suelo y variedad del cultivo
La máxima concentración tolerable en aguas de irrigación sin reducir la producción es
aproximadamente igual a los valores de contenido de agua en el suelo (Palacios y
Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
31
3.3.6. Elementos traza
Son necesarios, normalmente en cantidades muy reducidas, para el crecimiento,
desarrollo y fisiología de plantas (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y
Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
Afortunadamente, la mayoría de los proveedores de regadío y efluentes de aguas
residuales contienen cantidades pequeñas de los elementos traza con lo cual no
supone ningún riesgo para la irrigación con aguas recicladas (Porta, 2010).
Sin embargo, más de 85% de los elementos traza aplicados suelen acumularse en el
suelo y pueden drenar a las aguas subterráneas provocando problemas de
contaminación. El límite de toxicidad dependerá del tipo de planta. Esto además
dependerá del tipo de suelo. Cuando un elemento se añade al suelo por irrigación, este
puede que se inactive químicamente y no reaccione o puede ser que se acumule y
crezca su nivel debido a las reacciones que se producen con otros elementos químicos
que forman los complejos estructurales del suelo alcanzando niveles tóxicos. Por
ejemplo algunas estructuras de suelos pueden retener estos elementos que quedarían
disponibles en la zona de la raíz (Porta, 2010).
Los sistemas de irrigación pueden afectar la absorción de elementos tóxicos por la
planta. Por ejemplo, sistemas humidificadores rociados, pueden producir un riesgo alto
de absorción de estos elementos tóxicos en las hojas (Amorós, 2000; Usón et al.,2010).
Cuadro 18. Límites fitotóxicos de ciertos elementos traza.
Elementos Uso a largo plazo Uso a corto plazo
Aluminio 1000 20.00
Arsénico 1000 10.00
Cadmio 0.005 0.05
Cromo 5.000 20.00
32
Cobalto 0.200 10.00
Cobre 0.200 5.00
Flúor 1.000 15.00
Hierro 5.000 20.00
Plomo 5.000 10.00
Manganeso 2.000 20.00
Níquel 0.500 2.00
Selenio 0.050 0.05
3.3.2. Determinación de la calidad del agua para riego de acuerdo a
Richards del Laboratorio de Salinidad de los Estados Unidos
De entre los sistemas desarrollados para alertar del peligro de salinización o
modificación del suelo a partir de algunos parámetros medidos en el agua de riego, uno
de los más utilizados en nuestro país es el propuesto por Richards (1954) para el
Laboratorio de Salinidad de los Estados Unidos (Riverside, California). Este sistema se
basa en la medida de la conductividad eléctrica del agua para determinar el riesgo de
salinización del suelo y en el cálculo de la Relación de Adsorción de Sodio (RAS ó, en
inglés, SAR) para determinar el riesgo de sodificación o alcalinización, definido según la
fórmula (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín,
2002; Porta, 2010):
:
RAS =
donde las concentraciones se expresan en me L-1. Se definen cuatro clases de riesgo
de salinización y otras cuatro de riesgo de sodificación (figura 3), resultando en total 16
clases de agua (C1-S1, C1-S2, etc.) cada una de las cuales tiene unos condicionantes
para ser utilizada en regadío (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y
Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
33
Para clasificar por CE y RAS se utiliza la figura 3 donde quedan definidas 16 clases
de aguas (clasificación en Riverside, California) (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle,
1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
Figura 3. Diagrama para la clasificación de las aguas para riego agrícola.
El laboratorio de Salinidad de RIVERSIDE (U.S.) propone clasificar el peligro de
salinización de los suelos según la conductividad eléctrica del agua utilizada para el
riego de acuerdo al cuadro 19 siguiente (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992;
Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
34
Cuadro 19. Clasificación de aguas para riego de cuerdo a su CE y sales totales
CLASES PELIGRO DE SALINIZACIÓN
CE (mS cm-1 a 25° C)
CONTENIDO DE SALES TOTALES
(g L-1)
C1 Bajo < 259 < 0.15
C2 Moderado 250 – 750 0.15 – 0.50
C3 Medio 750 – 2250 0.50 – 1.15
C4 Alto 2250 – 4000 1.15 – 2.50
C5 Muy alto 4000 – 6000 2.50 – 3.50
C6 Excesivo > 6000 > 3.50
Este esquema ha sido propuesto para condiciones de clima medias, con riegos
permanentes y para cultivos de tolerancia media a las sales. Cuando las condiciones
particulares del caso difieren de las propuestas, es necesario adaptar esta clasificación
(Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002;
Porta, 2010).
En cuanto a las condiciones del suelo, ellas han sido tenidas en cuenta en las
recomendaciones para el uso de cada clase, y son las siguientes (Palacios y Aceves,
1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010):
Clase C1: Agua de baja salinidad, puede usarse para la mayor parte de los cultivos, en
casi todos los suelos. Con las prácticas habituales de riego, la salinidad del suelo tiende
a niveles muy bajos salvo en suelos muy poco permeables, con los cuales se requerirá
intercalar riegos de lavado.
Clase C2: Agua de salinidad moderada, puede usarse en casi todos los cultivos con
suelos de buena permeabilidad. En caso de permeabilidad deficiente del suelo, es
necesario elegir el cultivo, evitando aquellos muy sensibles a las sales. Se requiere
riegos de lavado ocasionales.
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Clase C3: Agua de salinidad media, debe usarse en suelos de permeabilidad moderada
a buena, y aun así, efectuar riegos de lavado para evitar que se acumulen las sales en
cantidades nocivas para las plantas. Deben seleccionarse cultivos con tolerancia a la
salinidad.
Clase C4: Agua de salinidad Alta, sólo debe usarse en casos de suelos de buena
permeabilidad, para que los riegos de lavado, produzcan una lixiviación suficiente para
impedir que las sales se acumulen en cantidades peligrosas. Deben también
seleccionarse los cultivos adecuados a estas condiciones.
Clase C5: Agua de salinidad muy alta, inapropiada para el riego; sólo puede usarse en
suelos muy permeables y con manejos técnicos muy cuidadosos.
Clase C6: Agua extremadamente salina, no apta para el riego. Los riegos de lavado,
son necesarios en la medida que las lluvias no sean suficientemente frecuentes e
intensas para provocar la lixiviación de las sales acumuladas, transportándolas a
profundidades mayores a la zona de raíces.
El Laboratorio de salinidad de RIVERSIDE (U.S.) clasifica la peligrosidad de sodificación del
suelo por el agua de riego en función de su índice R.A.S (Palacios y Aceves, 1970; Del
Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
36
Cuadro 20 Clasificación del agua de riego en relación a su RAS (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
Clase S1: Bajo peligro de sodificación: Pueden usarse en casi todos los suelos sin
riesgo de que el nivel del sodio de intercambio se eleve demasiado (Palacios y Aceves,
1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
Clase S2: Peligro de sodificación Mediano: estas aguas pueden usarse en suelos de
textura gruesa o con buena permeabilidad. En suelos de textura fina o con drenaje
deficiente, puede elevarse el sodio de intercambio, este efecto se ve atenuado en
suelos con Yeso (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996;
Marín, 2002; Porta, 2010).
Clase S3: Alto peligro de sodificación: son capaces de originar sodificación en casi
todos los tipos de suelo, por lo que se requiere manejos técnicos específicos para
mejorar el drenaje y lixiviado como a su vez, medidas correctivas como incorporación
de yeso (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez, 1996; Marín,
2002; Porta, 2010).
Clase S4: Muy Alto peligro de sodificación: Aguas inadecuadas para el riego, salvo
condiciones de muy baja salinidad. El Calcio proveniente de los Carbonatos de Calcio
del suelo o del yeso puede disminuir el peligro de sodificación. El peligro de
sodificación de suelo es agravado y acelerado por la presencia de Carbonato o
37
Bicarbonato de sodio (Palacios y Aceves, 1970; Del Valle, 1992; Aguilera y Martínez,
1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
3.3.3. Determinación de la calidad del agua de riego por Ayers y
Westcott (1985) para FAO
El otro método desarrollado por Ayers y Westcott (1985) para la FAO también se basa
en los valores de RAS y CE aunque con intervalos y categorías de clasificación
diferentes (Cuadro 21), permitiendo valores de RAS superiores en relación a la otra
clasificación (Ayers y Westcott, 1985; Del Valle, 1992; FAO, 1992; Aguilera y Martínez,
1996; Marín, 2002; Porta, 2010).
.
Cuadro 21. Intervalos y categorías para clasificación de aguas para riego por FAO.
38
CAPÍTULO IV: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
De acuerdo a diferentes autores, se recomienda el método de Palacios y Aceves (1970)
para determinar la calidad del agua para riego
Conductividad eléctrica (CE)
Se mide en µmhos cm-1, mmhos cm-1, µS cm-1, o dS m-1 a 25° C y sirva para estimar
el contenido total de sales solubles en el agua de riego o en la solución del suelo.
Se considera que por este concepto, cuando la CE no rebasa los 2.25 mmhos cm-1 a
25° C, el agua es buena para riego.
Salinidad efectiva
Estima el peligro real que presentan las sales solubles cuando pasan a forma parte de
la solución del suelo, pues a medida que esta solución se va concentrando, parte de
estas sales se precipitan.
Salinidad potencial
Los cloruros y sulfatos son las últimas sales que se precipitan cuando la solución del
suelo se va concentrando, causando el aumento de la presión osmótica de la
mencionada mezcla homogénea. La salinidad potencial es el índice que estima el
peligro por el contenido de estas dos sales.
El efecto del contenido de sodio del agua de riego sobre las características físicas del suelo Cuando el contenido de sodio es elevado en comparación con el contenido de otros
cationes, existe el peligro de defloculación del suelo y la pérdida de sus características
físicas y agrícolas, la estimación de este peligro se hace por medio de los índices RAS y
CSR, PSP y Elementos tóxicos para las plantas.
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Clasificación de Richard
La determinación de la calidad del agua de riego, por este método, está muy extendida
en nuestro país, pero es necesario hacer una evaluación entre las diversas
metodologías para establecer la calidad del agua, porque son dos parámetros
únicamente los que usa.
La clasificación de la FAO (Ayers y Westcot, 1985)
Es muy similar a la anterior aunque unifica los dos tramos intermedios y rebaja
ligeramente el valor del primer límite, de forma que define tres tipos de aguas (<700 mS
cm-1, entre 700 y 3000 mS cm-1y > 3000 mS cm-1).
Con lo anteriormente expuesto, queda claro que la definición de aptitud de agua para
riego es importante manejarla con la mayoría de datos del análisis efectuado al agua
para su declaración, por lo que es muy recomendable el método de Palacios y Aceves.
La NOM-001-SEMARNAT-1996 evalúa los parámetros de contaminación en términos
de concentraciones y estos tienen una gran variabilidad en actividades sujetas a la
incertidumbre de la naturaleza.
RECOMENDACIÓN
El control y seguimiento de la calidad de las aguas destinadas al riego de cultivos,
constituye un mecanismo imprescindible para asegurar tanto un rendimiento adecuado
en cantidad y calidad como un manejo apropiado del agua y su conservación.
40
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
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atmósfera. Editorial Universidad Autónoma de Chapingo. México.
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