UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS HIDROLOGIA AGRICOLACALIDAD DEL AGUA PARA RIEGOIng. Agr. Salomn O. Lafi Ing. Agr. Gabriel Angella Ing. Agr. Carolina Frias Clasificacin del agua para riego Entre las cualidades que se deben considerar para evaluar el agua que se destinar al riego se encuentran: 1) Salinidad: por el efecto osmtico relacionado con al absorcin del agua por la planta. 2) Sodio: porque produce cambios el la fisicoqumica del suelo, afectando principalmente la permeabilidad. 3) Elementos txicos: sodio, boro, cloro, litio, flor por su toxicidad inica especfica en algunos cultivos 4) Biocidas y otros contaminantes. 5) Materiales en suspensin. 1- Peligrosidad Salina La peligrosidad salina puede originarse por la irrigacin con aguas con altos contenidos de sales, por presencia de sales en el suelo o por la presencia de una capa fretica salina cercana a la superficie. Cualquiera sea su origen, la salinidad produce un nico efecto sobre el cultivo, que es la disminucin del agua disponible para las plantas, debido a que las sales originan un mayor potencial osmtico (mas negativo), incrementando de este modo el potencial total del suelo, debiendo realizar un mayor trabajo el cultivo para extraer el agua. La peligrosidad salina del agua de riego esta dada por la concentracin total de sales disueltas. Se mide habitualmente en valores de conductividad elctrica (CE) del agua a 25C, dado que es una caracterstica directamente relacionada con la concentracin de solutos. La unidad de medida de la CE es el Siemens. En razn de las bajas conductividades elctricas del agua de riego se utilizan sub-mltiplos de esta unidad. Actualmente esta estandarizado el uso de la unidad deciSiemens/metro (dS/m). Otra forma de expresar la peligrosidad salina es la determinacin del Total de Slidos Disueltos (TSD) por evaporacin de una muestra de agua. Se mide habitualmente en partes por milln (ppm) o miligramos por litro (mg/l) las que son equivalentes entre s. En aguas de alta concentracin salina se usa a veces la unidad gr/l. La clasificacin de la peligrosidad salina de las aguas ms utilizada es la de la FAO (ver Directrices para interpretar la calidad del agua para el riego), segn la cual el agua no causa problemas hasta 0.7 dS/m, el problema empieza a ser creciente a partir de esa cifra, y por encima de 3 dS/m ya hay problemas graves. Esta clasificacin brinda parmetros generales y por lo tanto slo orientativos, ya que la aptitud del agua depende no solo de las concentraciones de sales, sino tambin del cultivo elegido, de los suelos, de las caractersticas climticas y de la tecnologa a usar. Por lo visto, la peligrosidad salina no debe considerarse sin atender principalmente al cultivo, dado que las concentraciones altas de sales en la zona radicular reduce la disponibilidad de agua para las plantas. En condiciones no salinas el potencial agua total, en suelo no saturado, puede considerarse igual al potencial mtrico ( T = m), pero en presencia de sales la disminucin del potencialb,15UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS HIDROLOGIA AGRICOLAosmtico ( o) del suelo es importante, disminuyendo con esto el potencial agua total, debiendo la planta realizar un mayor gasto energtico para absorber el agua (Grfico 1).-16(bares)t-14-15 bares-12 -10 -8CEes = 16 CEes = 8-6-4CEes = 4-2 0 0,10 0normal- 1 / 3 bares0,30v (cm3 / cm3)0,200,25Grfico 1. Relacin entre potenciales y contenido hdrico para distintos niveles de salinidad. Existen ciertas relaciones empricas que permiten calcular la influencia del CEes. Relacin entre el contenido salino y el o: o = 0,36 x CEcc = 0,36 x 2 CEes o : potencial osmtico (bares) CEcc: conductividad elctrica del suelo a capacidad de campo Conociendo la conductividad elctrica del extracto saturado se puede tener una aproximacin de la CE a capacidad de campo y en punto de marchitamiento permanente:prdida de agua prdida de aguaoconociendo laCEesCEcc = 2CEesCEpmp = 4CEesCEes: conductividad elctrica del extracto de saturacin CEcc: conductividad elctrica del suelo a capacidad de campo CEpmp: conductividad elctrica del suelo en el punto de marchitamiento permanente En cuanto a los cultivos, los rendimientos no se ven afectados hasta un cierto valor de la CEes que depende de cada cultivo. A partir de ese valor la disminucin de rendimientos es directamente proporcional al incremento de la salinidadY 100%abY = 100 b (CEes a)CEesUNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS HIDROLOGIA AGRICOLAdonde: Y = rendimiento relativo (%) a = umbral de tolerancia (CE mxima que no produce disminucin del rendimiento) b = constante de proporcionalidad CEes = conductividad elctrica promedio del extracto saturado del suelo. El coeficiente a expresa el valor mximo de CEes que no afecta el rendimiento del cultivo y la constante de proporcionalidad b es la disminucin de rendimiento por unidad de salinidad entre el valor del umbral a y el valor de CEes que representa el 0% de rendimientos relativos. Existen tablas con los valores de los parmetros a y b de diferentes cultivos, y tambin con los valores de rendimiento relativo a distintos niveles de salinidad (ver Mtodos de Riego. Mdulo II. Calidad de agua para Riego. pag: 31-33). A modo de comparacin se muestra la disminucin de rendimientos relativos en funcin de la CEes, para cultivos de maz, soja y algodn (Grafico 2).Rendim. Relativos (100 75 50 25 0 0 2Maiz468Soja1012 14 16 18Algodn20 22 24 CE esGrfico 2. Disminucin de rendimientos relativos en funcin de la salinidad del extracto saturado del suelo. Puede apreciarse que el cultivo de maz es muy sensible a la salinidad dado que presenta el menor umbral de tolerancia a las sales a, mientras que el algodn es el ms tolerante y la soja se presenta como intermedia entre ambos. Pero, si tambin se tiene en cuenta la constante de proporcionalidad b, no se puede afirmar que la soja es mas tolerante a las sales que el maz ya que su pendiente (b) es mayor, por lo que a partir de 5.5 dS/m la prdida de rendimientos por cada unidad de incremento de la CE es mayor en soja que en maz. Por lo tanto, en funcin del cultivo, los rendimientos que se prevn obtener y la calidad del agua disponible, se debe establecer cual ser el rgimen de lavado o relacin de lixiviacin RL= CEi / CEd adicional al la lmina de reposicin del cultivo, para mantener el equilibrio salino del suelo dentro del rango deseado. Para calcular ste se necesita conocer la conductividad elctrica del agua de riego (CEi) y la conductividad elctrica del agua de drenaje (CEd), ver grfico 3.UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS HIDROLOGIA AGRICOLAzona radicularCEiCECEesCEes = CEi + CEd 2CEd = ? ProfCEd = 2 CEes - CEiGrfico 3. Relacin entre salinidad en funcin de la profundidad del perfil. Dado que no es prctico la obtencin a campo de la CEd, se la estima mediante el siguiente razonamiento, el que se basa en la distribucin de las sales en la zona de exploracin radicular luego de producido el riego. CEes: conductividad elctrica promedio de la zona de exploracin radicular CEi: conductividad elctrica del agua de riego CEd: conductividad elctrica del agua de drenaje Como se observa en el grfico, la CE de los primeros centmetros de suelo, al momento del riego, se asume que es igual a la CE del agua de riego (CEi) por encontrarse saturado los primeros centmetros. Al avanzar el agua en profundidad va acumulando las sales. Conociendo la CEi, la CEes promedio es determinada por el productor en funcin del cultivo, la tolerancia a las sales, los rendimientos que est dispuesto a sacrificar (o no) por accin salina. Una forma de definir el CEes promedio es con las tablas de tolerancia de los cultivos a distintos niveles de salinidad o la ecuacin de rendimientos relativos en funcin de la salinidad (ver Mtodos de Riego. Mdulo II. Calidad de agua para Riego). Una vez determinada CEes y considerando que sta es igual al promedio entre la CEi y la CEd, se despeja la CEd de la frmula como se indica en el Grfico 3, de esta manera se obtiene el valor de la CEd para el clculo de la fraccin de lavado: RL = CEi / CEd. Si se usan aguas de distintas calidades, por ejemplo agua de ro y de pozo, se deber evaluar la salinidad resultante de la mezcla y trabajar con esos valores. Lo mismo es vlido en el caso que las lluvias aporten una parte importante de las necesidades de agua. El requerimiento de lixiviacin guarda relacin con: la concentracin salina del agua de riego (C i) las caractersticas del cultivo, principalmente su tolerancia a la salinidad.di d dddUNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS HIDROLOGIA AGRICOLA la concentracin salina del agua de drenaje compatible con el nivel de productividad esperado en el cultivo (Cd) la lmina de reposicin (dr) la lmina de drenaje (dd) la lmina total neta (di = dr + dd) Para mantener el equilibrio salino:i Ci d i Ci y por lo tanto: dd d Cd Cd si se considera que la lmina de riego d i es igual a la lmina de reposicin dr ms la lmina de drenaje dd, y que, adems, la concentracin salina es proporcional a la conductividad elctrica:ddripor lo tanto:dr did CE i di - i CE d1-CE i CE dde donde se despeja: idr 1CE i CE ddonde: di es la lmina de riego que hay que aplicar a un elemento de riego p ara satisfacer los requerimientos de ETcultivo y para mantener el equilibrio salino. dr es la lmina de reposicin que corresponde a cada etapa de un cult ivo que crece en determinado tipo de suelo y bajo determinado rgimen de manejo. Se calcula como la diferencia entre capacidad de campo y umbral de riego. (ver conceptos de la Unidad 2 Retencin y flujo de agua en el suelo). CEi es la Conductividad Elctrica del agua de riego CEd es la Conductividad Elctrica del agua que drena por debajo de la zona de exploracin radicular.C es la Relacin de Lixiviacin o Fraccin de Lixiviacin. Cddr di = -------1 - RLLa Relacin de Lixiviacin o Fraccin de Lixiviacin es la cantidad adicional de agua que debe agregarse a la lmina de reposicin para lavar sales o mantener el equilibrio salino. di es, por lo tanto, la lmina de riego que hay que aplicar para satisfacer los requerimientos de ETcultivo y de lavado.UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS HIDROLOGIA AGRICOLADadas las caractersticas de los suelos del rea de Riego del Ro Dulce y la capacidad de evacuacin de la capa fretica, en trminos generales no son recomendables RL superiores a 0,15 debido a que favorecen el ascenso de la fretica de caractersticas salinas. La contribucin de la capa fretica salina est determinada por la profundidad de las aguas subterrneas, las caractersticas capilares, de conductividad hidrulica y el contenido de de humedad del suelo. Los suelos franco limosos, que son los que predominan en el rea de Riego del Ro Dulce, se caracterizan por una importante tasa de movimiento ascendente del agua, pudindose producir un ascenso de hasta 4 mm/da cuando se halla a 2,50 m de profundidad, 6 mm/da a 2,00 m y ms de 10 mm/das a profundidades inferiores al 1,50 m (Ver Manual FAO N 24. Las necesidades de agua de los cultivos. Pag: 127). Esto implica un constante flujo ascendente de agua con altas concentraciones de sales, las que se acumulan en las capas superiores del suelo al evaporarse el agua o bien, al ser absorbida por la vegetacin. Por lo mencionado, cuando se decide aplicar grandes volmenes de agua para realizar un mayor lavado de sales, es recomendable el uso de drenaje artificial que permita evacuar el agua de drenaje.UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS HIDROLOGIA AGRICOLAMovimiento del agua y las sales en el suelo Es necesario tener siempre presente que las sales se mueven en el suelo junto con el agua, de aqu la importancia de nivelar los terrenos que van a ser regados. Observemos el siguiente esquema de un riego en un lote desnivelado.La lmina de agua aplicada en los bajos es superior a la aplicada en las partes elevadas, esto produce un ineficiente lavado de sales en las zonas altas, y como consecuencia, la acumulacin de las mismas en la zona de exploracin radicular, perjudicando el desarrollo de los cultivos as como tambin los rendimientos obtenidos. Las partes bajas, al recibir mayor lmina de riego, no solo asegura un mejor lavado de sales, sino que tambin produce un importante lavado de los nutrientes ms mviles, siendo comn encontrar en esas reas plantas con deficiencias nutricionales. Por ello la importancia de la nivelacin, principalmente en lotes con riego. La forma de aplicacin del agua tiene un importante efecto en el manejo de aguas salinas. El mtodo de riego determina los lugares de acumulacin de sales y la eficiencia de lavado. Riego por Inundacin En lotes nivelados el riego por inundacin es el ms eficiente en el lavado de sales del perfil debido a la posibilidad de aplicar lminas importantes de agua y en forma uniforme, siendo el movimiento del agua principalmente en sentido vertical descendiente, acumulndose las sales en profundidad.SALRiego por Aspersin En suelos nivelados y con equipos de aspersin correctamente diseados, el riego obtenido es muy eficiente en el lavado homogneo de sales del perfil, an as, en la prctica suelen presentarse algunos inconvenientes.UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS HIDROLOGIA AGRICOLAEn primer lugar, puede haber dificultades para la aplicacin de grandes lminas que incluyan las necesidades de lavado, requiriendo aspersores de mayor caudal o prolongar el tiempo de aplicacin, lo que aumenta los costos del riego. Un segundo problema se presenta al regar con agua de alto contenido salino, principalmente Cl y Na. La aspersin, al mojar el follaje, origina depsitos de sales, produciendo daos en hojas y tallos emergentes, riesgo que se incrementa con riegos diurnos, elevadas temperaturas y baja humedad relativa debido a la rpidaSALevaporacin del agua depositada sobre las plantas. Riego por SurcoEl agua se desplaza por los surcos, ingresa al suelo y se mueve tanto en sentido vertical como horizontal, humedeciendo los bordos. Este movimiento hacia la cresta de los bordos produce, una vez absorbida el agua por el cultivo o evaporada hacia la atmsfera, la acumulacin de sales en lasa crestas de los bordos.RIEGO EN BORDORIEGO EN CAMELLONESUNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS HIDROLOGIA AGRICOLARiego por Goteo El agua es emitida por los emisores (goteros) humedeciendo el suelo formando lo que se conoce como bulbo hmedo. El riego por goteo al tratarse de un riego localizado de alta frecuencia se caracter iza por la formacin del bulbo hmedo, que en la mayora de los casos se encuentra cercano a capacidad de campo, mientras que el resto del lote permanece sin riego. Los elevados potenciales mtricos circundantes al bulbo, generan un movimiento del agua, y con ella las sales, hacia fuera de ste. Luego al evaporarse el agua circundante van quedando acumuladas las sales alrededor del bulbo, como puede observarse en el grfico.GOTERO2- Peligrosidad Sdica La peligrosidad sdica se evala en base a la Relacin de Adsorcin de Sodio (RAS), definida originalmente como: Na RAS = Ca + Mg / 2 donde la concentracin de Na, Ca y Mg es en meq/l. A partir del RAS se puede evaluar el Porcentaje de Sodio Intercambiable (PSI) que puede alcanzar un suelo regado con dicha agua. 100 (-0.0126 + 0.01475 RAS) PSI = ---------------------------------------1+ (-0.0126 + 0.01475 RAS) para valores de hasta RAS = 30, puede considerarse sin demasiado error que PSI = RAS. La forma de clculo del RAS ha sufrido modificaciones en el transcurso del tiempo. La frmula original fue modificada en la dcada del 70 de la siguiente forma: RASaj = RAS (1 + (8.4 pHc)) donde: RASaj = RAS ajustado,UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO FACULTAD DE AGRONOMIA Y AGROINDUSTRIAS HIDROLOGIA AGRICOLAy pHc = (pk 2 pk c) + p(Ca + Mg) + p(Alk) El procedimiento completo de clculo se detalla en el Manual FAO 29 Rev.-Serie Riego y Drenaje La Calidad del Agua para la Agricultura. Este mtodo consideraba que en el caso de existir CO3 y HCO3, los cationes Ca y Mg se insolubilizaran y aumentara la proporcin relativa de Na. Posteriormente, en la dcada del 90, se determin que la frmula del RASaj sobrestimaba la peligrosidad sdica, dando valores de RAS muy elevados. Se propuso entonces el clculo del RAS de la siguiente forma: Na RAS = Cax + Mg / 2 Donde Cax es la concentracin de Ca modificada por la CE del agua de riego, la presencia de HCO3 y la presin parcial del CO 2. Este mtodo de clculo del RAS es el que se usa en la actualidad. El procedimiento completo de clculo se detalla en el Manual FAO 29 Rev. - Serie Riego y Drenaje La Calidad del Agua para la Agricultura. En una clasificacin clsica, el laboratorio de Salinidad de Riverside (EEUU), clasifica a las aguas segn el valor del RAS (sin ajustar) en 4 categoras: S1, S2, S3 Y S4. Sin embargo, esta clasificacin ha entrado en desuso ya que mostraba una relacin entre la CE y el RAS inversa a la que recientes investigaciones han determinado. Ayers y Westcott distinguen el efecto del sodio en la planta y en el suelo (ver Manual FAO 29 Rev.-Serie Riego y Drenaje La Calidad del Agua para la Agricultura). La peligrosidad sdica en el agua de riego esta ligada a la falta de fuentes de Ca movilizable en el suelo. En tal caso es necesario agregar yeso, calcreo o alguna otra fuente de Ca para contrarrestar el efecto del Na. La tolerancia de los cultivos al Na es variable, y por lo tanto no se puede hacer una clasificacin sin tener en cuenta el cultivo, ni sin considerar la posibilidad de mezclar aguas la posibilidad de incorporar Ca. BIBLIOGRAFIA 1.- AUTORES VARIOS. Curso a Distancia. Mtodos de Riego. Mdulo II Calidad de Agua. INTA-PROCADIS. 2.- AYERS R.S. y D.W. WESTCOT, "Water Quality for Agriculture" - Manual FAO de Riego y Drenaje N 29, Rev. 1. 3.- Pizarro, J., "Drenaje Agrcola y Recuperacin de Suelos Salinos". Editorial Agrcola Espaola. 1990. 4.- Prieto, D.; G. Angella; C. Angueira. 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