Nr 35511

Uso de Biofiltros para mejorarla calidad del agua de riego

BOLETN INIA N 170 ISSN 0717 - 4829

Editores:Francisco Tapia F.

Abelardo Villavicencio P.

Proyecto FONSAG C3-81-07-42

Establecimiento y evaluacin de biofiltros para reducir la contaminacindifusa en aguas de riego de las regiones VI y VII

Santiago de Chile2007


MINISTERIO DE AGRICULTURAINSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS

INIAMINISTERIO DE AGRICULTURA

SAG

BOLETN INIA N 170 ISSN 0717 - 4829

Editores:Francisco Tapia F.

Abelardo Villavicencio P.

Proyecto FONSAG C3-81-07-42

Establecimiento y evaluacin de biofiltros para reducir la contaminacindifusa en aguas de riego de las regiones VI y VII

Santiago de Chile2007


MINISTERIO DE AGRICULTURA

SAGMINISTERIO DE AGRICULTURA

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS

INIA

Autores de los captulos:Gonzlez M., Sergio. Ingeniero Agrnomo, M.Sc. INIA La Platina.Jerez B., Jorge. Ingeniero Agrnomo, Ph.D. INIA Carillanca.Mejas B., Jaime: Ingeniero Agrnomo, Ph.D. INIA Carillanca.Moyano A., Mara Stella. Qumica, M.Sc. INIA La Platina.Peralta A., Jos Mara. Ingeniero Agrnomo, Ph.D. INIA Carillanca.Tapia F., Francisco. Ingeniero Agrnomo, M.Sc. INIA La Platina.Villavicencio P., Abelardo. Ingeniero Agrnomo, M.Sc. INIA Rayentu.

Director Responsable:Carlos Fernndez B.Director Regional INIA La Platina

Boletn INIA N170.

Cita bibliogrfi ca:TAPIA, F. y VILLAVICENCIO, P. 2007. Uso de biofi ltros para mejorar la calidad del agua de riego. Proyecto FONSAG: Evaluacin de biofi ltros para reducir la contaminacin difusa en aguas de riego de las regiones VI y VII. Santiago, Chile, Instituto de Investigaciones Agropecuarias. Boletn INIA N170. 128 p.

2007. Instituto de Investigaciones Agropecuarias, INIA. Centro Regional de Investigacin La Platina, Av. Santa Rosa 11.610, comuna de La Pintana. Telfono (56-2)7575100.Fax: (56-2)7575104.Casilla 439, Correo 3. Santiago, Chile.

ISSN 07174829

Permitida su reproduccin total o parcial citando la fuente y los autores.

Correccin de textos: Marisol Gonzlez Y. Ing. Agr., M.Phil. INIA La Platina.Correccin tcnica: Comit Tcnico del proyecto.Diseo y diagramacin: Ideograma Ltda.Impresin: por defi nirCantidad de ejemplares: 1.000

Santiago, Chile, 2007.

PROFESIONALES DEL SERVICIO AGRCOLA Y GANADEROSUPERVISORES Y PARTE DEL COMIT TCNICO DEL PROYECTO

Marilao P., Hctor. Ingeniero Agrnomo. Encargado FONSAG, Regin del Maule.Ediap G., Andrs. Ingeniero Agrnomo. Recursos Naturales. SAG Curic.Uribe P., Camilo. Ingeniero Forestal. Recursos Naturales. SAG Regin del Maule.Orellana L., Pablo. Ingeniero Civil Industrial. FONSAG. SAG Santiago.

OTROS PROFESIONALES Y TCNICOS DE INIA QUE PARTICIPARON COMO INVESTIGADORES O AYUDANTES DE INVESTIGACIN

Riquelme S., Jorge. Ingeniero Agrnomo, Dr. INIA Raihun.Flores P., Hugo. Estadstico. INIA La Platina.Collado, Christian. Ingeniero Ejecucin Agrcola. INIA Rayentu.Jaa R., Pablo. Tcnico Agrcola. INIA Rayentu.Nez R. Mauricio. Tcnico Agrcola. INIA Rayentu.Roa S., Juan. Laborante. INIA La Platina.Glvez L., Ximena. Tcnica Qumica. INIA La Platina.Porte O., Lissette. Tcnica Agrcola. INIA La Platina.Fuentes V., Marcela. Tcnica Qumica. INIA La Platina.Bourke, Michael. Ingeniero Forestal. INIA La Platina.

Uso de Biofi ltros para mejorar la calidad del agua de riego

-4-

PginaAGRADECIMIENTOS ........................................................................................................................ 6PRLOGO ........................................................................................................................................... 7

PRIMERA PARTE. ANTECEDENTES GENERALES1. Introduccin ................................................................................................................................... 92. Contaminacin difusa de las aguas continentales ..................................................................... 10 2.1. Importancia de las aguas continentales ............................................................................... 10 2.2. Contaminacin de las aguas continentales .......................................................................... 11 2.3. Origen de la contaminacin difusa ....................................................................................... 12 2.4. Vulnerabilidad de las aguas dulces ...................................................................................... 15 2.5. Soluciones ............................................................................................................................. 163. Diseo y establecimiento de un biofi ltro ..................................................................................... 18 3.1. Defi nicin conceptual de un biofi ltro .................................................................................... 18 3.2. Diseo de biofi ltros ............................................................................................................... 19 3.3. Labores de establecimiento de un biofi ltro .......................................................................... 284. Biofi ltros evaluados para control de contaminacin difusa en aguas de riego .......................... 33

SEGUNDA PARTE. RESULTADOS Y RECOMENDACIONES5. Evaluacin econmica de los biofi ltros ........................................................................................ 376. Biofi ltros y su efi ciencia en la remocin de residuos de plaguicidas ......................................... 41 6.1. Efecto de los residuos de plaguicidas sobre el ambiente .................................................... 41 6.2. Plaguicidas evaluados .......................................................................................................... 44 6.3. Plaguicidas aplicados al follaje ............................................................................................ 46 6.4. Plaguicidas residuales .......................................................................................................... 48 6.5. Conclusiones ......................................................................................................................... 637. Biofi ltros y su efi ciencia en la remocin de nitratos ................................................................... 65 7.1. Efecto de los nitratos sobre el ambiente ............................................................................. 65 7.2. Nitrgeno y su ciclo .............................................................................................................. 68 7.3. Remocin de nitrgeno y biofi ltros ....................................................................................... 70 7.4. Conclusiones ......................................................................................................................... 748. Biofi ltros y su efi ciencia en la remocin de fsforo disuelto ...................................................... 76 8.1. Fsforo como nutriente ......................................................................................................... 76 8.2. Evaluacin de biofi ltros para el control de P en Chile .......................................................... 79

NDICE


-5-

Pgina9. Biofi ltros y su efi ciencia en la remocin de slidos .................................................................... 8410. Evaluacin de la estrata herbcea y arbrea de los biofi ltros .................................................... 9011. Conclusiones y recomendaciones ............................................................................................... 96 11.1. Conclusiones ....................................................................................................................... 96 11.2. Recomendaciones ............................................................................................................... 97

TERCERA PARTE. ANEXOS Y GLOSARIOAnexo 1. Protocolo para el establecimiento y manejo de biofi ltros ................................................ 101Anexo 2. Fichas tcnicas de establecimiento y mantencin de los biofi ltros ................................. 105 Fichas tcnicas para biofi ltros conformados por una estrata herbcea, ms arbustos y/o rboles .......................................................................................................... 105 Fichas tcnicas para biofi ltros conformados solamente por una franja de pasto .................... 116Anexo 3. Fotografas ........................................................................................................................ 124 Glosario .......................................................................................................................................... 126


-6-

AGRADECIMIENTOS

Los editores del presente Boletn desean expresar sinceros agradecimientos, en primer trmino, al Fondo SAG, del Servicio Agrcola y Ganadero, por creer en esta iniciativa y proveer el fi nanciamiento necesario para el desarrollo de la investigacin.

El estudio no hubiera sido posible sin la decidida colaboracin de los agricultores de la VI y VII Regin, en particular de los seores Claudio Palma; Juan Lyon; Ral Lyon; Fernando Meneses; Juan Pablo Mujica, Director del Liceo Agrcola El Carmen, de San Fernando; Adolfo Galaz; Pedro Lorenzini; Anglica Edwards, y Hernn Avils. Agradecemos su participacin en el proyecto, ya que en sus pre-dios se realizaron las evaluaciones que la investigacin requera.

Tambin queremos agradecer a las asociaciones de regantes y juntas de vigilancia de las regiones del Maule y del Libertador Bernardo OHiggins, en especial a los seores Claudio Vergara, Robert Hilliard, Carlos Echazarreta y Diego Castro, por el apoyo prestado y por haber sido el nexo entre el proyecto y sus asociados, para todas las actividades de difusin.


-7-

PRLOGO

El estudio y control de la contaminacin difusa de las aguas de riego constituye uno de los grandes desafos ambientales de Chile. Este problema emerge principalmente como una consecuencia de acti-vidades rurales, agrcolas y silvcolas. Puede defi nirse como una alteracin de la calidad de las aguas, expresada sobre todo a travs del incremento en el contenido de slidos en suspensin, nutrientes y otras sustancias disueltas (sales y compuestos orgnicos), y presencia de compuestos biotxicos como residuos de plaguicidas.

Los biofi ltros constituyen una alternativa de control para remover los contaminantes difusos del agua de riego. Corresponden a asociaciones vegetales de diferentes especies, dispuestas en franjas. Se ubican a los pies de los potreros de cultivo, en forma perpendicular al avance del agua y paralela a un desage o cauce. Su funcin es fi ltrar y retener en diferentes grados los contaminantes transporta-dos por el agua.

Las especies vegetales usadas para formar estas asociaciones pueden ser rboles, arbustos o pastos, que tengan la propiedad de fi ltrar contaminantes provenientes de la escorrenta superfi cial en los campos de cultivo. Las asociaciones de vegetales se consideran zonas de transicin entre los cultivos y los cursos de agua. En ellas se conforman complejos ecosistemas que entregan un hbitat propicio para el buen desarrollo de microorganismos, habitantes comunes del suelo que participan en la degradacin o retencin de contaminantes difusos.

El presente Boletn Tcnico resume cuatro aos de una investigacin cuyo propsito fue evaluar el comportamiento de biofi ltros en la remocin de diversos contaminantes difusos de origen agrcola. A partir de los resultados, entrega recomendaciones para su establecimiento y mantencin.

La informacin se dirige a profesionales relacionados con la actividad silvoagropecuaria, a ins-tituciones pblicas que requieren informacin bsica para la toma de decisiones en el desarrollo de normativas para el sector, a estudiantes y agricultores, ya que se dispone tanto de antecedentes con-ceptuales como de procedimientos aplicados.


-8-

PARTE IANTECEDENTES GENERALES


-9-

En el mundo se observa una creciente contaminacin del suelo y de las aguas de riego, provocada, entre otras causas, por el uso intensivo de insumos agrcolas y de tecnologas muchas veces no ami-gables con el ambiente, producto de la necesidad de generar cada da mayores cantidades de alimento para satisfacer los requerimientos de la poblacin. Nuestro pas no est exento de esta problemtica.

La agricultura intensiva, de altos rendimientos, depende de la incorporacin de fertilizantes y pes-ticidas. As entre 1965 y 1995 el uso global de fertilizantes nitrogenados se increment siete veces, y el de fsforo (P) 3,5 veces. Se espera que la utilizacin de ambos aumente tres veces ms de aqu al ao 2050. Sin embargo, la efi ciencia de los fertilizantes indica que los cultivos extraen slo entre el 30 y el 50% del nitrgeno (N) aplicado y cerca del 45% del P. El resto se pierde, especialmente el N, contaminando las aguas superfi ciales y profundas. El ecosistema se ve seriamente afectado. Adems, se produce eutrofi zacin y disminucin de oxgeno (O2), lo cual pone en riesgo la poblacin de peces, y daa la salud humana y animal. Hoy se reconoce la asociacin existente entre el consumo de agua con elevados niveles de nitratos (NO3) y cnceres gstricos (Tchernitchin, citado por CONAMA, 2002).

Cabe destacar que los mercados de la Unin Europea y Norteamrica estn normando la calidad de los productos a partir del nivel de elementos contaminantes en las aguas de riego. As fortalecen la seguridad alimentaria de su poblacin, con productos limpios e inocuos para la salud humana. Estas condiciones podran limitar las actuales y futuras exportaciones, con el consiguiente dao econmico para el pas.

Adicionalmente, la prdida de suelo por arrastre de partculas ha venido afectando la sostenibili-dad de los espacios agrcolas, ya que no se han desarrollado estrategias de proteccin predial contra este fenmeno y sus consecuentes prdidas de fertilidad.

A partir de la situacin descrita aparece el concepto de los biofi ltro o buffer ecolgico ribereo: aprovechando caractersticas de ciertas plantas, se constituyen asociaciones vegetales aptas para de frenar de manera signifi cativa el arrastre de partculas de suelo suspendidas en el agua de riego y capaces de extraer los contaminantes difusos asociados.

El tema se integra en el mbito de la contaminacin ambiental vinculada a la produccin agrcola. Contar con esta tecnologa, sin duda, constituir un impacto importante, contribuyendo a mejorar la calidad de las aguas de riego y la calidad de los productos, mediante el desarrollo de protocolos de manejo agronmico basados en el concepto de una agricultura limpia.

1. INTRODUCCIN


-10-

2.1. IMPORTANCIA DE LAS AGUAS CONTINENTALESLas aguas continentales, entre las que se encuentran las dulces (< 500 mg l-1 sales solubles),

las oligohalinas (500 a 3.000 mg l-1 sales solubles), las mesohalinas (3.000 a 16.000 mg l-1 sales solubles) y las polihalinas (16.000 a 30.000 mg l-1 sales solubles; Odum, 1983), constituyen un recurso natural renovable pero limitado. Son crecientemente escasas, por sufrir un permanente confl icto de intereses debido a su condicin de recurso esencial, no slo para la mantencin de los procesos vitales, sino tambin para las dems actividades humanas.

Si se toma en cuenta que el 71% de la superfi cie terrquea est cubierta por agua, se tien-de a concluir errneamente que el mundo es rico en ella, cuando en realidad la dotacin apta para el consumo de los seres que viven sobre y fuera del mar no excede del 3% del total planeta-rio (AWWA1). Adems, de ese 3% slo 1/6 es accesible al uso humano. Las restantes 5/6 partes correspondientes a casquetes polares y glaciares de montaa son de difcil acceso.

Si se toma en cuenta el consumo humano, lo aprovechable es an menor: slo el 0,6% del 3% antes mencionado (equivalente al 0,02% de la dotacin hdrica planetaria) presenta caractersticas adecuadas (fi gura 1). Se trata del agua contenida en lagos, ros y acuferos (AWWA1, OMS2).

Figura 1. Proporcin de las aguas dulces, en el total de las aguas de la Tierra (www.awwa.org/docs/p12/publicaciones12-1.html)

1 Tomado de: http://www.farm.org.ar/docs/p12/publicaciones12-1.html2 Tomado de http://www.who.int/eater_sanitation_health/vector/water_resources.htm

2. CONTAMINACIN DIFUSA DE LAS AGUAS CONTINENTALES

Sergio Gonzlez Martineaux


-11-

2.2. CONTAMINACIN DE LAS AGUAS CONTINENTALESLa existencia de un ciclo cerrado y repetido (fi gura 2) genera la falsa impresin de que es posible

acceder a este recurso cada vez que se requiera y sin lmites. Sin embargo, el fuerte crecimiento po-blacional y el acelerado desarrollo econmico de una sociedad que no asume todava el criterio bsico del desarrollo sostenible3, han desencadenado un proceso de inutilizacin de las aguas continentales. Ello redunda en una prdida adicional de sus opciones de uso, proceso conocido como contaminacin hdrica, que corresponde a la prdida parcial o total de sus capacidades, como consecuencia de una incorporacin directa o indirecta, voluntaria o accidental de materias (slidas, lquidas, gaseosas) o energa (calor, radiaciones) o combinaciones de ambas, en cantidad y duracin tales que sobrepasan sus posibilidades naturales de absorcin y autodepuracin.

Figura 2. Ciclo hidrolgico (www.conicyt.cl).

La contaminacin hdrica impone una larga serie de efectos negativos en los cuerpos o cursos receptores de materias residuales de actividades humanas, que redunda en una menor disponibilidad de aguas dulces de calidad adecuada. Entre los impactos, debe mencionarse:

Una degradacin de los sistemas biolgicos asociados a los cuerpos/cursos de agua. Una reduccin hasta la desaparicin de las distintas poblaciones acuticas. Una transmisin de enfermedades entre seres vivos, por contacto e ingesta de aguas contamina- das.

3 Crecer sin destruir la base natural.


-12-

Una reduccin signifi cativa de los usos potenciales del agua (vida acutica, riego, recreacin, otros).Un notorio aumento del costo de produccin de agua potable. Una sensible prdida de belleza escnica y del potencial econmico de uso turstico o recreativo. Se sabe que los procesos de contaminacin de las aguas continentales4 presentan dos modalida- des:Los originados por fuentes fi jas, cuando se trata de sitios puntuales de descargas de aguas residuales (generalmente residuos industriales/mineros lquidos y aguas servidas); corresponde a la contaminacin por fuentes fi jas.Los originados por una multiplicidad de pequeas descargas, cuyos aportes no estn localizados y no son continuos, y donde el acceso de las aguas residuales a los cursos/cuerpos de agua es por derrame o fi ltracin a travs de los suelos, dentro de una cuenca. sta es la contaminacin difusa, estrechamente vinculada a las actividades silvoagropecuarias.

2.3. ORIGEN DE LA CONTAMINACIN DIFUSALa contaminacin difusa es aquel proceso de cambio de la composicin natural de un cuerpo/

curso de agua, con consecuencias negativas sobre su calidad, que se origina en la recepcin de una multiplicidad de pequeas descargas de aguas residuales, dentro de un escenario ambiental con las siguientes caractersticas:

Las acciones causales ocurren en predios rurales y estn asociadas a actividades de produccin (cultivos, ganadera, silvicultura) o de deforestacin.Las actividades se repiten peridicamente, aunque no siempre desde los mismos sitios. No se generan puntos fi jos de descargas de aguas residuales, sino que tienden a derramar y perco- lar desde sitios diversos, actuando de manera no necesariamente peridica.Las acciones causales pueden ser ejecutadas a distancia variable de los cuerpos/cursos de agua receptores.Individualmente, cada accin es de baja magnitud, por lo que el aporte individual contaminante tiende a ser imperceptible.La no ocurrencia de una accin determinada no queda refl ejada en una mejora inmediata de la calidad hdrica.

La contaminacin difusa se establece por la sumatoria de pequeos aportes individuales impercep-

tibles, desde sitios diversos, que se repiten con cierta periodicidad por perodos temporales prolonga-dos, generndose con ello efectos acumulativos. Una caracterstica bsica de la contaminacin difusa es que sus efectos no son locales, sino que tienden a afectar toda una cuenca hidrogrfi ca, incluyendo el rea marina asociada. La fi gura 3 presenta un esquema simplifi cado de este proceso de degradacin de las aguas ambientales.

4 Estos procesos son, tambin, vlidos para las aguas marinas.


-13-

Figura 3. Esquema simplifi cado del proceso de contaminacin difusa de aguas continentales.

La alteracin de las aguas responde a la incorporacin de substancias y partculas removidas de los suelos cultivados, y derivadas de explotaciones ganaderas. Obviamente, el riego aplicado sin criterios conservacionistas es un factor coadyuvante del proceso de contaminacin difusa, tanto por sinergizar la movilidad y dispersin ambiental de substancias y partculas generadas por otras acciones producti-vas, como por favorecer la remocin de partculas edfi cas.

En la contaminacin difusa, las aguas de una cuenca pueden sufrir cambios de tipo y magnitud diferentes, de acuerdo a la localizacin relativa de las reas cultivadas, de la intensidad de las acciones de produccin, y del tiempo transcurrido. En el caso de las aguas superfi ciales, los principales cambios tienen que ver con:

Incremento en la concentracin de nutrientes disueltos (nitrgeno y fsforo, principalmente), acele- rando el proceso de eutrofi cacin5, lo que es crecientemente importante en funcin del tiempo de residencia de las aguas en los cuerpos que las cobijan.Presencia de residuos de plaguicidas, algunos disueltos y otros insolubles, adheridos a materias slidas suspendidas.Incremento de los slidos en suspensin (bsicamente, partculas removidas de los suelos por procesos erosivos), conllevando una mayor turbidez de las aguas y capacidad abrasiva en movimiento. La remocin de partculas edfi cas potencia los problemas vinculados a nutrientes y residuos de

5 Un cuerpo hdrico est naturalmente siendo eutrofi cado, proceso que engloba todos los cambios que va experimentando y que lleva a un estado fi nal de pantano y ulterior desecamiento (Bucheck, 1990; Mndez, 1992). Su avance natural es lento e imperceptible al ojo humano. Al aumentar la concentracin de nutrientes, especialmente fsforo, el proceso se acelera y se producen cambios perceptibles al ojo humano: mayor turbiedad, agotamiento del oxgeno disuelto, crecimiento de vegetacin pantanosa en las orillas. El proceso acelerado es conocido como eutrofi zacin. Muchos de los lagos chilenos se encuentran bajo procesos activos de eutrofi zacin.


-14-

plaguicidas, ya que adsorben fertilizantes y plaguicidas.Reduccin signifi cativa del oxgeno disuelto, generando condiciones anxicas o de reduccin. En el caso de las aguas subterrneas, el paso del agua contaminada a travs del perfi l del suelo

hace que las alcance libre de los slidos en suspensin. Aqu, la contaminacin difusa se manifi esta por un aumento de concentracin de formas disueltas de nutrientes (bsicamente nitrgeno) y plaguicidas (bsicamente herbicidas hidrosolubles) y en la reduccin del oxgeno disuelto.

En trminos simples, la contaminacin difusa de las aguas continentales se produce como una con-secuencia hasta ahora inevitable de la intervencin humana, al establecer sistemas agropecuarios y silvcolas. Su magnitud depende directamente de la intensidad de las acciones productivas y de la vul-nerabilidad del sitio en que se realizan. Su impacto ambiental negativo ser mayor, ms grave y menos reversible cuanto menos se respeten las limitaciones que presentan los cuerpos naturales (capacidad de uso de los suelos, tiempos de renovacin de aguas, por ejemplo), mientras ms intensivo sea el uso y en tanto menos se consideren las restricciones de resguardo ambiental en las prcticas prediales.

Las prcticas silvoagropecuarias que, aplicadas sin una adecuada conciencia ambiental, ms con-tribuyen a la contaminacin difusa de las aguas, son:

En cuanto a aporte de nutrientes: La aplicacin de fertilizantes a los suelos. El impacto contaminante ser mximo si se trata de -productos minerales solubles, en suelos de texturas arenosas y en dosis excesivas. Especialmente importantes son los fertilizantes nitrogenados (dada la movilidad de sus formas minerales), aunque los fosforados tambin hacen su aporte.La disposicin, sobre los suelos, de residuos orgnicos animales en forma lquida (purines, por -ejemplo). El impacto contaminante en las aguas subterrneas ser ms grave en funcin de una mayor velocidad de infi ltracin.En cuanto a aporte de residuos de plaguicidas: La aplicacin de plaguicidas sintticos. El impacto contaminante ser mximo cuando se usen -plaguicidas solubles directamente sobre los suelos, en dosis altas y por tiempos prolongados.En cuanto a remocin de partculas edfi cas: El pastoreo de un rebao que exceda la capacidad de talajeo de los suelos involucra una prdida -progresiva de la capacidad interceptora de la cubierta vegetal a las gotas de lluvia. Adems provo-ca destruccin de la estructura del suelo por el pisoteo animal.El laboreo del suelo y otras acciones que desnudan su superfi cie, como tala de bosques o incendios -forestales, en pocas de lluvias. El impacto ser mximo si los suelos son vulnerables a la conta-minacin hdrica.El riego, como potenciador de la contaminacin difusa, tal como se mencion anteriormente. -


-15-

2.4. VULNERABILIDAD DE LAS AGUAS DULCESSi bien la gnesis de la contaminacin difusa est en las decisiones de produccin, un factor

condicionante de la magnitud del dao es el escenario ambiental por donde fl uyen las aguas. En otras palabras, las caractersticas y gravedad del perjuicio dependen no slo de las acciones humanas, sino tambin de la facilidad con que las aguas aplicadas a los suelos (tanto por lluvia como por riego) alcan-cen la red de fl ujo hdrico de una cuenca. Esto ltimo es lo que se conoce como vulnerabilidad de los recursos hdricos continentales. La vulnerabilidad es mxima

mientras ms abierta sea la comunicacin entre la superfi cie de los suelos y los cuerpos de agua subterrneos,mientras ms frgiles sean los suelos a la erosin hdrica, y/o mientras ms fcil sea el acceso de aguas de escorrenta a cauces superfi ciales. La existencia de diferentes grados de vulnerabilidad hace que el impacto de una misma accin (por

ejemplo, aplicacin de fertilizantes nitrogenados solubles) sea distinto en tiempos de emergencia y magnitud al ser efectuada en sitios diferentes. Ello obliga a disear medidas sitio-especfi cas para prevenir o remediar el proceso contaminante.

La facilidad con que los cuerpos/cursos de agua son alcanzados por aguas residuales de la activi-dad agrcola o silvcola se origina en numerosos factores todos ellos interrelacionados que favore-cen, retardan o imposibilitan el proceso. As:

En un sitio dado, el balance entre percolacin y escorrenta depender principalmente de la geomorfologa (pendientes, relieve), la velocidad de infi ltracin (por textura y estructura), la intensidad y duracin de las lluvias, el tipo y densidad de la cobertura vegetal y las prcticas agrcolas (cuadro 1). En sitios ms bien planos, el movimiento hdrico dominante ser la percolacin, favorecida por texturas

Factor ambiental Condicionantes

ClimaIntensidad, duracin y frecuencia de las precipitaciones

Velocidad del viento. Duracin de rfagas Temperatura

Geomorfologa Relieve y pendiente Longitud y forma de laderas

SuelosVelocidad de infi ltracin Propiedades mineralgicas Profundidad de la napa

Sujecin del suelo Rugosidad de la superfi cie

Hidrologa Tipo y velocidad del fl ujo Cercana a cursos de aguas

Cubierta vegetal Deforestacin Funcin de pantalla protectora

Altura y densidad de la cubierta vegetal (determina cun distante de la superfi cie del suelo golpea la gota de lluvia)

TecnologaUso del suelo Tipo de cultivo Tcnicas o mtodos de cultivacinEfi ciencia de la maquinaria utilizada en el agro

Proporciones y aplicaciones usadas (agroqumicos)

Prcticas de eliminacin de malezas o rastrojos de cultivos

Socioeconmico Presin demogrfi caFalta de percepcin de la fragilidad del suelo y su progresiva degradacin

Costo y mantenimiento de infraestructuras de conservacin

Cuadro 1. Factores ambientales que facilitan la contaminacin difusa de las aguas (adaptado de Porta et al., 1994).


-16-

gruesas; por el contrario, en sitios inclinados, con texturas ms fi nas y/o suelo descubierto, lo ser la escorrenta.

Si en su movimiento descendente a travs del perfi l del suelo, el agua de percolacin encuentra capas de permeabilidad restringida, iniciar un movimiento lateral, pudiendo afl orar aguas abajo o mantenerse en la zona de races. Como indican Tondreau (1994) y Pea (1990), la vulnerabilidad a la contaminacin difusa del agua subterrnea se maximiza si es abierta y se minimiza si es confi nada. La profundidad a que se encuentra el agua subterrnea es otro factor condicionante de esta vulnerabili-dad: mientras ms superfi cial, ms vulnerable, y viceversa.

El relieve, la pendiente, el tipo y densidad de la cubierta vegetal, son factores que condicionan la tasa de escorrenta sobre el suelo, lo que, a su vez, determina la energa de suspensin, el movimiento de sedimentos suspendidos y el tiempo para que el agua infi ltre en determinada superfi cie (Pinochet, 2000).

La lluvia es un factor natural de la erosin hdrica que ha venido modelando la superfi cie slida del planeta por millones de aos, hasta alcanzar la situacin de hoy. Las caractersticas de una lluvia con-dicionan su potencial erosivo, aunque su expresin depende de la fragilidad a la erosin de los suelos receptores y de la calidad protectora de la cubierta vegetal.

2.5. SOLUCIONESPara minimizar e idealmente eliminar la contaminacin difusa, es necesaria una estrategia diferen-

te a la requerida para controlar la contaminacin por fuentes fi jas, que se basa en la formulacin de normas de calidad ambiental y procedimientos de fi scalizacin y sancin de los puntos de descargas. La superacin de la contaminacin difusa apunta hacia la aplicacin a nivel individual de prcticas de manejo sostenibles.

Si realmente se desea prevenir o remediar el problema, se debe apuntar a la gestin del productor agrcola. La solucin pasa por cambios conductuales que aseguren un manejo de suelos y aguas no erosivo ni contaminante. Se requiere la adopcin de cdigos de buenas prcticas, con la condicin de ser sitio-especfi cas.

La existencia de una frondosa red de comunicacin entre todos los compartimentos ambientales hace que los procesos desencadenados por prcticas no sostenibles como la erosin y la eutrofi za-cin tambin se encuentren en estrecho vnculo. La superacin de uno (por ejemplo, erosin) contri-buye signifi cativamente a la superacin de otros (lase, sedimentacin, eutrofi zacin). Ello obliga a contar con cdigos de buenas prcticas agrcolas, que entreguen informacin sufi ciente para que cada productor agropecuario o silvcola pueda prevenirlos.

El cambio conductual, a su vez, operar slo si hay una toma de conciencia acerca de la responsabi-lidad asumida al trabajar con recursos que, junto con ser productivos, son tambin vitales para sostener la vida. Si bien otros sectores de la sociedad tambin son responsables del desarrollo sostenible, al estar directa o indirectamente relacionados con el sector silvoagropecuario, hay que reconocer que la aplicacin de las tecnologas de produccin y la eleccin de agroqumicos es dependiente del agricul-tor, el que requiere tener conocimientos sufi cientes y la conciencia necesaria para tomar decisiones favorables a la sostenibilidad ambiental.

En el Anexo 3 se presentan fotografas que ilustran las fuentes de contaminacin difusa.


-17-

BIBLIOGRAFA CONSULTADA

BUCHECK, F. 1990. Aculeo: una laguna que podra convertirse en pantano. Actualidad Universita-ria (Universidad de Chile) VI (66): 11-12.

MNDEZ, R. 1992. Lagos del sur: llaman a ineludible refl exin. Aqua Noticias Internacional (Fun-dacin Chile) 4 (14): 4-12.

ODUM, E. 1983. Ecologa. Nueva Editorial Interamericana. Mxico, D.F. 3 edicin.PEA, H. 1990. Caracterizacin de los sistemas hidrolgicos en cuencas chilenas respecto de su

contaminacin. En: CEPAL, Proteccin del Medio Ambiente. Seminario AIC-Tecniberia 1990, Santiago.PINOCHET, D. 2000. El suelo como contaminante: el problema de la contaminacin difusa. En:

Simposio Proyecto Ley Proteccin del Suelo. Sociedad Chilena de la Ciencia del Suelo y CONAMA. Santiago, Chile.

PORTA, J.; LPEZ-ACEVEDO, M. y ROQUERO, C. 1994. Cap. 23. Degradacin de suelos por erosin hdrica: conservacin de suelos y aguas. En: Edafologa para la agricultura y el medio ambiente. Madrid, Espaa.

TONDREAU, F. 1994. Informe de resiliencia: contaminacin de las aguas subterrneas con pesti-cidas y nitratos provenientes de fertilizacin orgnica e inorgnica. Facultad de Agronoma, Pontifi cia Universidad Catlica de Chile. Santiago, Chile.


-18-

3.1. DEFINICIN CONCEPTUAL DE UN BIOFILTROExisten variadas formas de solucionar o mitigar la contaminacin difusa, desde medidas de manejo

en el origen, es decir implementar mejores prcticas culturales que reduzcan la produccin de conta-minantes, hasta la instalacin de barreras fsicas que bajen la velocidad del agua de escurrimiento y, por lo tanto, la erosin.

Una alternativa conducente a disminuir el ingreso de contaminantes hacia los cursos de agua son los denominados biofi ltros ecolgicos o buffer, que corresponden a una asociacin vegetal, confor-mada por especies herbceas, arbustivas y arbreas, solas o en combinacin. Las plantas se ubican en forma perpendicular al avance del agua de escorrenta y paralela al curso de agua donde se recibe el escurrimiento superfi cial de las reas de cultivo.

Un biofi ltro tambin puede tener otros objetivos; por ejemplo, para la proteccin de riberas, para defender zonas susceptibles de inundacin, establecer corredores de vida silvestre, reducir la tempe-ratura de los cursos de agua y favorecer la proliferacin de peces, aumentar la diversidad vegetacional y embellecer el paisaje del rea.

Como se seal, es posible utilizar rboles, arbustos o pastos, que tienen la propiedad de fi ltrar contaminantes difusos generados por la actividad agrcola, tales como nutrientes (nitrgeno y fsfo-ro), sedimentos, residuos de plaguicidas y material orgnico, entre otros, que son arrastrados por la escorrenta superfi cial en los campos de cultivo. En la fi gura 4 se muestra un diagrama de un biofi ltro en el campo.

Figura 4. Disposicin de especies vegetales en un biofi ltro.Fuente: www.forestry.iastate.edu/.../buffer1.gif

3. DISEO Y ESTABLECIMIENTO DE UN BIOFILTRO Abelardo Villavicencio Poblete

rboles de crecimiento lento

rboles de crecimiento rpido

Pastos

Arbustos

Cultivo

Proteccin de cauces


-19-

Los biofi ltros ms efi cientes estn conformados por tres estratas o zonas de vegetacin. Una zona, compuesta por una cubierta herbcea, se ubica inmediatamente adyacente al campo de cultivo. Luego viene una zona media integrada por arbustos y, por ltimo, una zona adyacente al curso de agua, cons-tituida por rboles.

En cuanto a las caractersticas generales de las especies a incluir, se prefi eren pastos de tallos erectos y rgidos, que opongan resistencia al avance del agua, lo que permite disminuir su velocidad de desplazamiento y facilitar la decantacin de slidos. Es recomendable utilizar gramneas, dada su ma-yor afi nidad por nitrgeno, lo que ayuda a retener este nutriente. La cobertura de la estrata herbcea es fundamental para lograr un alto nivel de efi ciencia en la captura de sedimentos. En cuanto a arbustos y rboles, el objetivo es tener en el subsuelo una masa de races en activo crecimiento para capturar el excedente de nitrgeno y fsforo, de modo que sean incorporados a su biomasa y almacenados en ella.

Por otra parte, la intensa actividad radicular y las mejores condiciones de infi ltracin de agua en esta zona, contribuyen a que poblaciones de microorganismos habitantes del suelo se desarrollen en mejores condiciones, capturen nutrientes y utilicen cadenas carbonadas de las molculas de los pla-guicidas como fuente de energa para sus procesos biolgicos. Ello ayuda tambin a eliminar dichos contaminantes del medio.

Cuando los biofi ltros se emplazan a lo largo de un curso de agua como estero, ro o lago, adems cumplen funciones de estabilizacin de taludes, proteccin de riberas y control de inundaciones.

Desde el punto de vista de la proteccin de la vida silvestre, logran un efecto notable al favorecer el desarrollo de una gran variedad de animales, aves y especies acuticas. La presencia de rboles cercanos al cauce provoca fi ltrado, regulacin de caudales y, especialmente, sombreamiento. Dado que colaboran a mantener la temperatura del agua algunos grados ms baja que la expuesta directamente al sol, favorecen un mayor contenido de oxgeno, lo cual es benefi cioso para peces y otras especies de vida acutica, como algas.

3.2. DISEO DE BIOFILTROSLos factores a considerar para el diseo de estas asociaciones vegetales se relacionan con el tipo

de contaminantes que se desea controlar, la seleccin de especies apropiadas, la estimacin del ancho del biofi ltro, y las labores ms adecuadas para la preparacin del suelo y el establecimiento del siste-ma, aspectos que se detallan a continuacin.

a) Determinacin de los principales problemas de contaminacin del predioEs importante determinar las restricciones ambientales que enfrenta el predio, segn sus sistema

productivo, proceder a una priorizacin en funcin de su importancia, y as defi nir qu diseo se adapta mejor a las necesidades particulares de cada situacin. Algunas de esas restricciones pueden ser el alto grado de erosin y arrastre de sedimentos, altos niveles de fertilizantes y plaguicidas aplicados posibles de ser arrastrados por el agua de riego, contaminacin orgnica, proliferacin de algas o excesiva turbidez del agua.

b) Seleccin de especies apropiadasYa se indic que en la conformacin de un biofi ltro es posible utilizar tres estratas vegetacionales:


-20-

pastos, arbustos y rboles, cada una con caractersticas defi nidas y que deben dar cuenta del problema que se desea solucionar.

Qu especies utilizar para cada estrata depender del tipo de contaminante a controlar, de la disponibilidad y costo del material vegetal. Tambin habr que considerar que no sean hospederas de plagas para el cultivo principal, su rusticidad para soportar estrs salino o hdrico, su capacidad de recuperacin frente al trnsito de maquinaria y los intereses propios de cada agricultor.

El cuadro 2, presenta una relacin entre tipo de contaminante, sus caractersticas y las condiciones que debe tener la especie vegetal utilizada para su control.

En el marco del proyecto Establecimiento y evaluacin de biofi ltros para reducir la contaminacin difusa en aguas de riego, ejecutado por INIA en las regiones del Libertador Bernardo OHiggins y del Maule, se evalu el comportamiento de especies tales como falaris (Phalaris aquatica), festuca (Fes-tuca arundinacea), ballica (Lolium perenne), avellano europeo (Corylus avellana), lamo, (Populus sp.), eucalipto (Eucaliptus globulus, Eucaliptus camaldulensis), sauce mimbre (Salix viminalis), arndano (Vaccinium corymbosum), olivo (Olea europaea) y algunas especies nativas.

A continuacin se entrega un detalle de su comportamiento y grado de adaptacin al sistema, que sirve de gua para el proceso de seleccin de especies.

Avellano europeo (Corylus avellana)El avellano europeo (foto 1) demostr ser una especie que se adapta muy bien a un biofi ltro. No

present daos ni ataques importantes de plagas o enfermedades. Resisti periodos de escasez y exceso de agua. Alcanz una alta emisin de brotes laterales desde el cuello de la planta, que es lo que se busca, ya que las especies que conforman la estrata arbustiva y arbrea deben ser capaces de emitir una abundante masa de races laterales para absorber agua y nutrientes. Adems, tienen que otorgar buenas condiciones a nivel de la rizsfera a fi n de que se desarrollen las poblaciones de micro-organismos habitantes del suelo, las cuales participan en la degradacin de residuos de plaguicidas o captura de nutrientes.

Foto 1. Avellano europeo.


-21-

Cuadro 2. Tipo de contaminante y caractersticas de las especies vegetales para su control.

Contaminante Caractersticas del contaminanteCaractersticas de la especie

vegetal Observaciones

Sedimentos

Son arrastrados por la escorrenta superfi cial, provocada por lluvia o por mtodos de riego inadecuados

Inadecuadas prcticas de labranza de suelo

Mal uso de la capacidad de los suelos, sobrepastoreo, deforestacin

Especies o mezclas de especies forrajeras de tallos erectos y resistentes a tendedura

Evitar formacin de champas de pasto que generen fl ujos preferentes

Residuos de plaguicidas

Predomina el movimiento lateral a travs del biofi ltro antes que en profundidad

Especies de races profundizadoras

Especies de crecimiento rpido

Especies resistentes a pesticidas

Complementar con normas de manejo basadas en un uso racional de plaguicidas

Nitratos

Altamente solubles

Rpidamente alcanzan napas freticas en profundidad

Pueden entrar al biofi ltro por va superfi cial o subsuperfi cial

Pueden ser removidos por el biofi ltro por absorcin a travs de races o por denitrifi cacin en ambiente anaerobio

Se recomienda usar especies gramneas en la conformacin de la estrata herbcea

Sistema radical profundizador y ramifi cado

Manejo racional de las aplicaciones de nitrgeno

En suelos arenosos o con roca fracturada lixivia rpidamente

Fosfatos

Se adhieren a sedimentos o materia orgnica

Especies de crecimiento rpido

Sistema radical ramifi cado

Posible saturacin del biofi ltro al ocupar los sitios de adsorcin del suelo

Biofi ltros maduros seran menos efi cientes en captura de fosfatos, especialmente los solubles

Una alternativa de solucin es la cosecha permanente de fi tomasa para estimular la absorcin

Manejo racional de las aplicaciones de fsforo


-22-

lamo (Populus sp.)Se utiliz el hibrido I-64/51 (foto 2), de alta tasa

de crecimiento y rusticidad. En tres aos logr altu-ras superiores a 4 metros, lo que posiciona a esta especie como una muy buena alternativa, especial-mente en zonas donde el problema de contamina-cin principal sean los nitratos. No se evidenciaron ataques importantes de plagas o enfermedades.

Eucaliptos (Eucalyptus sp.)Se probaron diferentes especies, tales como Eu-

calyptus cinerea, E. delicatessen, E. gunii, E. camal-dulensis y E. globulus. De ellas, slo los dos ltimos manifestaron un comportamiento de inters para ser incorporados en un biofi ltro. En predios regados con una mezcla de agua de canal con purines de cerdo, que origina altos niveles de nitratos y una alta sali-nidad, E. camaldulensis demostr ser la especie de mejor comportamiento, resistiendo aplicaciones de purines con escasa dilucin. Cuando la mezcla de purines y agua de riego present un menor conte-nido salino o con criterios de dilucin de la mezcla, dio mejor resultado E. globulus, por su rpido cre-cimiento. Ambas especies destacan tambin por su alta capacidad extractiva de nitrgeno (N), del orden de 500 kg N/ha/ao. En general las dos presentaron gran habilidad para crecer en ambientes desfavora-bles, logrando alturas de 4,5 m al cabo de tres aos de estudio (foto 3).

Sauce mimbre (Salix viminalis)Result ser tambin una especie muy rstica en

su comportamiento. Resiste prolongados periodos de sequa o inundacin, de manera que se perfi la como una buena alternativa, adems de ser de muy fcil establecimiento y bajo costo. Su sistema radi-cular es amplio y extendido, por lo que se ajusta muy bien al sistema (foto 4).

Foto 2. lamo.

Foto 3. Eucalipto (E. globulus y E. camaldu-lensis).

Foto 4. Sauce mimbre.


-23-

Arndano (Vaccinium corymbosum)De las especies consideradas en el proyecto,

el arndano (foto 5) tuvo un comportamiento de-pendiente en alto grado de los cuidados que se le dieron, as como tambin de las aplicaciones correc-tivas de azufre para modifi car el pH del suelo. De lo contrario manifi esta una clara defi ciencia de hierro, lo cual afecta el crecimiento de la planta. Este as-pecto permiti defi nir a la especie como delicada y que requiere de normas especiales de manejo; en consecuencia no se considera como una alternativa viable para usar en estas asociaciones vegetales.

Olivo (Olea europaea)El manejo del caudal y tiempo de riego resulta-

ron ser las variables que ms afectaron a las espe-cies consideradas en la conformacin de las aso-ciaciones vegetales. En general se apreciaron altos volmenes de agua aplicados a los cultivos, durante un tiempo variable, lo que determin la acumulacin de agua en los sectores ms bajos del potrero y el consiguiente efecto negativo sobre la disponibilidad de oxgeno en la zona de races. En ese contexto de manejo, el olivo se mostr muy sensible a los excesos de humedad, manifestando detencin del crecimiento, clorosis, cada de hojas y muerte de ramillas. Por lo tanto, no es recomendable para ser considerado en un biofi ltro. Las condiciones comu-nes de manejo del agua en la zona de estudio lo afectan notoriamente, ya sea por la falta de oxgeno a nivel radicular o por la susceptibilidad a enferme-dades fungosas a nivel del cuello de la planta. Es preferible, entonces, seleccionar especies capaces de soportar este grado de estrs, como requisito fun-damental para ser consideradas en la conformacin de un biofi ltro (foto 6).

Foto 5. Arndano.

Foto 6. Olivos.


-24-

Especies nativasMaqui, maitn, chilca, peumo, coige, quillay y pimiento fueron otras especies probadas en el

estudio. Al igual que en el caso de olivo, evidenciaron nula adaptacin al sistema pues no toleraron perodos prolongados de humedad. Adems, tuvieron una baja tolerancia a salinidad. En efecto, en el mdulo de Pichidegua, en el que se aplic purines de cerdo en mezcla con agua de riego, luego del segundo riego manifestaron claros sntomas de toxicidad por sales. La reaccin se hizo evidente al fi n de la primera temporada, cuando la poblacin de plantas disminuy a menos de un tercio de la original, obligando a su substitucin por sauce mimbre. Lo anterior indica que las especies evaluadas no son recomendables para conformar un biofi ltro bajo condiciones de la zona central (foto 7).

Foto 7. Maqui en condiciones de anegamiento (izquierda) y muerte de plantas por un exceso de salinidad en el agua de riego mezclada con purines de cerdo (derecha)


-25-

PraderaLa estrata herbcea se conform con una mezcla de tres gramneas: ballica (Lolium perenne), festu-

ca (Festuca arundinacea) y falaris (Phalaris aquatica), en porcentajes de 25; 30 y 45%, respectivamente. Sus principales caractersticas son hbito erecto, resistencia a tendedura y alta capacidad extractiva de nitrgeno.

Dentro de la mezcla, ballica y festuca mostraron un buen comportamiento. Su resistencia al trnsito intenso de maquinaria las valida especialmente para ser usadas en predios orientados a la fruticultura, donde esta situacin es de comn ocurrencia. Por el contrario, falaris no se adapt bien al sistema y desapareci de la mezcla en la primera temporada, por lo cual no se recomienda para ser parte de un biofi ltro.

Ballica y festuca demostraron tambin un alto grado de efi ciencia en la remocin de sedimentos. Los tallos erectos y rgidos de festuca tienden a reducir la velocidad de avance del agua, facilitando la sedimentacin de los slidos arrastrados por sta. Adicionalmente, la festuca present elevada tolerancia al estrs salino. La ballica, por su parte, tiene alta afi nidad por el amonio, principal forma en que se encuentra el nitrgeno proveniente de purines de cerdo, de manera que tambin se considera una caracterstica de mucho inters para la conformacin de la mezcla, en particular en predios que disponen sus purines en el campo, como parte de la fertilizacin de los cultivos.

El grado de cobertura que se alcance con la cubierta de pasto constituye un aspecto de importan-cia fundamental, porque incide fuertemente en el nivel de efi ciencia en la captura de sedimentos. La mezcla de praderas probada logr mantener una cobertura superior al 90% luego de tres temporadas de estudio (foto 8).

Foto 8. Pradera de gramneas con alto grado de cobertura de suelo.


-26-

c) Determinacin del ancho mnimo del biofi ltroEl ancho mnimo para un biofi ltro est condicionado por el nivel de remocin que se espera para el

contaminante ms restrictivo, respecto de las normas vigentes, y por un costo razonable. Adems, debe ajustarse a las condiciones particulares de cada predio y al inters de cada productor.

El cuadro 3 presenta criterios bsicos para la defi nicin del ancho mnimo de un biofi ltro en funcin de los objetivos a alcanzar. Debe considerarse que los valores son referenciales y pueden variar depen-diendo de las condiciones especfi cas del sitio, del tipo de vegetacin y de la pendiente, entre otros aspectos. La fi gura 5 es una representacin grfi ca simplifi cada de los criterios del cuadro 3.

Cuadro 3. Algunos objetivos y consideraciones para la determinacin del ancho del biofi ltro.

Objetivos Consideraciones

Filtro de sedimentos y captura de contaminantes en sedimentos

En pendientes menores a 15% la mayora de los sedimentos son atrapados en un biofi ltro de cobertura herbcea de 7 a 9 m de ancho

Anchos mayores se necesitan si se ocupan arbustos o la carga de sedimentos es muy alta, o la pendiente es mayor a 15%

Filtro de nutrientes y pesticidas solubles en escorrenta superfi cial

Anchos mayores a 30 m pueden ser necesarios en suelos con alta pendiente y baja velocidad de infi ltracin

Control de taludes o erosin de riberas

En lagos o esteros pequeos, con procesos erosivos poco importantes, bastara una pequea estrata de arbustos

En ros con problemas de inundaciones o erosin activa, incorporar estrata arbrea y eventualmente prcticas especiales de ingeniera

Proteccin contra inundacinDepende del tamao del estero o cauce; si es pequeo se requiere una faja angosta de rboles o arbustos, de lo contrario se debe aumentar el ancho a fi n de proteger una superfi cie mayor

Sombra, proteccin y alimento para especies acuticas

La cobertura vegetal disminuye la temperatura del agua antes de llegar al curso principal, aumentando el nivel de oxgeno y benefi ciando a los organismos acuticos

Tambin la sombra y baja temperatura ayudan al control de algas en el cauce

Para estos objetivos se necesitaran 30 m, aproximadamente

Hbitat silvestre

Es altamente dependiente del tipo de especie

Estndares de NRCS (Nebraska, Estados Unidos) indica 14 m mnimo para favorecer el desarrollo de aves sobre cubierta herbcea. A mayor tamao de las especies, mayor es el ancho requerido, particularmente en aves que viven al interior de bosques

Productos comercializables El ancho es altamente dependiente del cultivo elegido y de su manejo; para especies arbreas se prefi ere alta densidad

Diversidad visual El ancho depender de los gustos y preferencias del agricultor


-27-

La capacidad de los biofi ltros para atrapar slidos se correlaciona positivamente con su ancho y negativamente con la pendiente.

Dado que el fsforo (P) se encuentra por lo general adherido a sedimentos o materia orgnica, el ancho seleccionado para remover o capturar sedimentos en escorrenta superfi cial tambin infl uir en la remocin de este nutriente. En trminos generales, la retencin de P aumenta con el ancho del biofi ltro, siendo 5 a 10 m un rango de ancho aceptable para removerlo.

En aguas superfi ciales los biofi ltros pueden ser efi cientes en la remocin del nitrgeno (N) total, no as en la remocin de nitratos. Vougth et al. (1994) reportaron una reduccin de N total de 20% despus de 8 m de ancho y 50% en biofi ltros de 16 m de ancho. Se plantea que una franja de 10 a 20 m en la mayora de los casos retendr la mayor parte del N y P presentes en la escorrenta superfi cial.

A diferencia de las aguas superfi ciales, en aguas subsuperfi ciales diversos estudios s de-muestran altas tasas de remocin de nitratos. Se reporta que anchos de biofi ltros de 30 m logran disminuir en un 94% su carga (de 8 mg/l a 0,5 mg/l).

Los resultados del proyecto desarrollado por INIA indican que biofi ltros de 8 m de cobertura herbcea y 7 m entre arbustos y rboles, son capaces de retener hasta un 80% de slidos sedimentables y 40 a 44% de residuos de pla-guicidas como Metalocloro y Clorpirifos, respec-

RiberaSedimentoHbitat acuticoHbitat silvestreNutrientes solubles

Zona de cultivos

0 8 16 24 48 metros

Figura 5. Ancho de un biofi ltro, segn tipo de objetivo.Fuente: Doskey, M. y otros. Nebraska University. 2000.

Foto 9. Ancho de biofi ltro.


-28-

tivamente. Esta asociacin vegetal tiene tambin un alto grado de efi ciencia en la remocin de nitratos en agua subsuperfi cial, alcanzando efi ciencias del orden de 70%, por lo que para condiciones de la zona central el ancho indicado se muestra capaz de retener los principales contaminantes difusos transportados por el agua de riego.

3.3. LABORES DE ESTABLECIMIENTO DE UN BIOFILTROUna vez que el tipo de vegetacin y el ancho del biofi ltro se han defi nido, se procede a su estableci-

miento. Para ello se realiza una preparacin de suelo acorde a las especies seleccionadas y con el pro-psito adicional de mejorar la infi ltracin de agua en el perfi l de suelo. Se debe tener en consideracin cmo se ubican las especies: no hay que mezclar aquellas que sean demasiado competitivas entre s, y se requiere defi nir cuidadosamente las distancias de plantacin, especialmente en rboles y arbustos. Tambin se recomienda considerar necesidades de replante para asegurar un buen establecimiento y cobertura del biofi ltro.

Preparacin de sueloEstas estructuras son de tipo permanente, por tanto cualquier detalle o falla en esta etapa acompa-

ar al biofi ltro en toda su vida til. Correcciones posteriores implicarn mayores costos.Uno de los principales aspectos a considerar es la nivelacin del suelo donde se establecer el

biofi ltro, o al menos realizar labores de emparejamiento de la zona, para que el agua de escorrenta superfi cial atraviese el biofi ltro en forma de lmina y no se produzcan fl ujos preferentes o acumulacio-nes de agua en sectores bajos. Pendientes de 1 a 2% se consideran adecuadas. Segn los resultados encontrados durante el desarrollo del proyecto, biofi ltros con pendientes en dicho rango mostraron un alto grado de efi ciencia en la remocin de contaminantes, especialmente sedimentos. Sin embargo, reportes de investigaciones indican que con pendientes de hasta 15%, estas asociaciones vegetales tienen algn grado de efi ciencia en la retencin de contaminantes (Dillaha, et al., 1998).

Antes de poner el biofi ltro es recomendable realizar trabajos de subsolado en verano y/o aradura con arado cincel (foto 10), para romper capas impermeables y facilitar la infi ltracin de agua en el perfi l de suelo. No se debe olvidar que una de las caractersticas de un biofi ltro es su alto poder de infi ltracin

Foto 10. Preparacin de suelo con arado cincel.


-29-

de agua, por lo que se debe privilegiar labores que ayuden en este sentido. En consecuencia, la preparacin de suelo y el tipo de implemento de labranza son aspectos de particular cuidado al momento de establecer el sistema. Una consideracin relevante es el grado de humedad del suelo al iniciar su preparacin, especialmente en aquellos de texturas fi nas. Se recomienda iniciar las labores con suelo en estado friable, pues humedades mayores originarn terrones que no son posibles de reducir mediante rastrajes. Esta situacin podra difi cultar la formacin de una cama de semilla mullida en el caso del establecimiento de la pradera, difi cultando su emergencia y cobertura de suelo, aspecto de alta importancia para la funcin de remocin de sedimentos que cumple la estrata herbcea (foto 11).

Foto 11. Preparacin de la cama de semilla para esta-blecimiento de pradera.

FertilizacinSe recomienda realizar una aplicacin de fertilizantes para apoyar el establecimiento de las

especies. En el caso de la estrata herbcea, se sugiere aplicar 90 unidades de N/ha y 60 unida-des de fsforo como P2O5/ha, a la siembra. Posteriormente, los requerimientos de esta estrata debern ser cubiertos con el arrastre de nutrientes a travs del agua de escorrenta superfi cial. En el estudio de INIA, el manejo de la fertilizacin se efectu en estos trminos y la pradera no present sintomatologa de defi ciencia de N ni P. Por el contrario, se determin altos niveles de extraccin de nitrgeno, cercanos a 300 kg/ha/ao.

Para los arbustos y rboles se aplicaron diferentes dosis de fertilizantes, variables segn la especie, desde la plantacin (a salidas de invierno) y hasta febrero. El objetivo en la primera etapa es lograr un rpido establecimiento de las plantas, de tal manera que cubran lo antes posible el espacio asignado. Al entrar al primer otoo despus de la plantacin, se suspenden las aplicacio-nes de fertilizantes o promotores de enraizamiento y se deja operando slo el sistema, de modo que los nutrientes provengan de los contenidos en el agua que escurre superfi cialmente en el predio. En el Anexo 2 se presentan las fi chas tcnicas de los ocho sitios donde se establecieron los biofi ltros, as como tambin las labores de mantencin aplicadas.


-30-

RiegoLas asociaciones vegetales deben estar conformadas por especies capaces de mantenerse y crecer

con el agua de escorrenta superfi cial que se produce cuando se riega el cultivo principal. En casos donde se haya suspendido los riegos, por trmino del cultivo u otras razones, es posible dar un riego mensual de mantencin, sin daar signifi cativamente el sistema. Desde este punto de vista, especies como lamo, eucalipto, sauce mimbre, avellano europeo y la asociacin de ballica con festuca, mostra-ron un buen comportamiento.

Es importante, al momento de seleccionar las especies de un biofi ltro, determinar algn grado de relacin entre la frecuencia de riego del o los cultivos principales y el tipo de especie a considerar, de manera que exista una relacin cercana que no difi culte el establecimiento y desarrollo posterior del sistema (foto 12).

Foto 12. Avellano europeo y pradera y recibiendo agua de escorrenta superfi cial producto del riego del cultivo principal.

Fechas de siembra o plantacinLa estrata herbcea puede establecerse en dos pocas del ao: otoo y primavera. Sin embargo,

se recomienda como ptima la siembra de otoo, donde se produce menor competencia con malezas y se logra una mejor cobertura y establecimiento de las especies. Lo anterior se fundamenta en una menor prdida de humedad en la cama de semilla, lo que permite conservar una humedad adecuada para la germinacin. Por otra parte, las especies forrajeras sugeridas presentan bajas temperaturas de germinacin, ms acordes con las existentes en otooinvierno.

En cuanto a las especies forestales, la mejor poca para su establecimiento va de mediados a salida de invierno, para sacar partido de la humedad almacenada en el suelo producto de las precipita-ciones invernales, y aprovechar las mayores temperaturas que comienzan a registrarse.

Dosis de semilla y densidad de plantacinPara el caso de la estrata herbcea se recomienda una mezcla de ballica y festuca, en dosis de 70

kg/ha. En el caso de las especies arbustivas y arbreas, se aconseja un marco de plantacin de 3 x 2 m en lamo y eucalipto; 2 x 1 m en avellano europeo y 1 x 1 m en sauce mimbre.


-31-

La siembra de la estrata herbcea puede realizarse al voleo o con mquina sembradora (foto 13), lo que mejora notablemente el grado de homogeneidad de la siembra y facilita una distribucin ms pareja de la semilla, ayudando a lograr un amplio y homogneo grado de cobertura de esta estrata (foto 14), aspecto fundamental para la funcin de fi ltro de contaminantes que se busca.

Foto 13. Siembra manual de la pradera.

Foto 14. Emergencia de la estrata herbcea.


-32-

Mantencin de la praderaEste es un aspecto de manejo de alta importancia para el xito del biofi ltro. Un corte oportuno de

la estrata herbcea tiene como resultado una alta cobertura de la superfi cie y la mejor condicin para la retencin de slidos. Segn la experiencia recogida en el estudio de INIA, para mantener la pradera funcionando activamente en los biofi ltros bajo las condiciones de la zona central del pas, basta con dos cortes mensuales entre octubre y febrero, y uno mensual durante el resto del ao.

El corte se debe realizar con una segadora o rana. El pasto obtenido se aplica como mulch para el control de malezas en la hilera o entrehilera de rboles y arbustos, especialmente durante el primer ao de establecimiento. As disminuye la competencia con las especies nobles a las cuales debe otorgarse todas las posibilidades de establecerse rpidamente.

La altura de corte es relevante para lograr el efecto de fi ltro de slidos que se persigue. Los resul-tados del proyecto indican que cortes a 15 cm de altura son adecuados para lograr buenos ndices en la remocin de slidos. Alturas de corte menores a 5 cm, especialmente en ballica perenne y festuca, no son recomendables porque se afecta el nivel de reservas basales de la planta, adems de destruir puntos de crecimiento y yemas axilares, responsables de mantener un rebrote permanente. Alturas de corte mayores difi cultan el accionar del biofi ltro y tienden a producir enchampamiento, sobre todo de festuca, con lo que disminuye progresivamente la cobertura de suelo y la efi ciencia del sistema. La foto 15 muestra una pradera con altura de corte de 15 cm, con alto grado de cobertura y sin champas de pasto, caractersticas que facilitan el fl ujo laminar del agua a travs del biofi ltro (el agua ingresa desde el margen izquierdo de la foto).

Foto 15. Mantencin de la estrata herbcea.


-33-

Con la fi nalidad de evaluar la efi ciencia de biofi ltros en la reduccin de contaminantes difusos del agua de riego, en las regiones de OHiggins y del Maule, se seleccionaron ocho predios, que conforma-ron igual nmero de mdulos de estudio.

Para disear cada biofi ltro fue necesario primeramente defi nir los principales problemas de conta-minacin de cada predio (cuadro 4).

Cuadro 4. Principales problemas de contaminacin, segn mdulo.

Mdulo Regin Tipo de contaminacin

Pichidegua OHigginsContaminacin por nitratos y coliformes fecalesResiduos de plaguicidasArrastre de sedimentos

Chimbarongo OHigginsArrastre de sedimentosContaminacin por nitratosResiduos de plaguicidas

Requnoa OHiggins Arrastre de sedimentos

San Fernando OHiggins Arrastre de sedimentosResiduos de plaguicidas

Teno Maule Arrastre de sedimentosResiduos de plaguicidas

Molina MauleArrastre de sedimentosContaminacin por nitratosColiformes fecales

Curic MauleContaminacin por nitratosArrastre de sedimentosResiduos de plaguicidas

Sagrada Familia Maule Arrastre de sedimentosResiduos de plaguicidas

Para determinar el comportamiento de los biofi ltros respecto de su efecto en la remocin de los contaminantes difusos, se implementaron tres tratamientos en cada mdulo.

Un biofi ltro, denominado BF1, estuvo compuesto por dos estratas. Una franja herbcea de 8 metros de ancho se conform con una mezcla de falaris (Phalaris aquatica), festuca (Festuca arundinacea) y ballica (Lolium perenne), cuyas principales caractersticas son: hbito erecto, resistencia a tendedura y alta capacidad extractiva de nitrgeno. La otra estrata, contigua a la anterior, con especies arbustivas y arbreas, fl uctu entre 5 y 8 m de ancho.

El segundo tratamiento se denomin biofi ltro 2 (BF2). Estuvo compuesto slo por una estrata herb-

4. BIOFILTROS EVALUADOS PARA CONTROL DE CONTAMINACIN DIFUSA EN AGUAS DE RIEGO

Francisco Tapia Flores Abelardo Villavicencio Poblete


-34-

cea, igual a la descrita anteriormente y que se replic en todos los mdulos. Adems, se consider un testigo, que correspondi a la situacin normal de cultivo del productor, sin biofi ltro.

Los criterios considerados para la seleccin de especies arbustivas y arbreas que conformaran el BF1, en cada mdulo, fueron:

El sistema productivo predominante del predio. El principal contaminante que se deseaba remover. La rapidez de crecimiento y rusticidad de las especies vegetales, y que no constituyeran reservorio de plagas ni enfermedades para los cultivos del predio.Las preferencias del productor. Las asociaciones vegetales se instalaron al fi nal de cada potrero de cultivo, en forma perpendicular

al avance del agua de riego, de manera que entraran en contacto con la escorrenta superfi cial produ-cida por los eventos de riego o precipitaciones invernales.

En el cuadro 5, se muestra la composicin vegetal de cada uno de los mdulos evaluados.

Cuadro 5. Composicin vegetal de los mdulos.

Mdulo Biofi ltro 1 (BF1) Biofi ltro 2 (BF2)Pichidegua Pradera, sauce mimbre, eucalipto, lamo PraderaChimbarongo Pradera, arndano PraderaRequnoa Pradera, arndano, avellano europeo PraderaSan Fernando Pradera, arndano, olivos PraderaTeno Pradera, arndano PraderaMolina Pradera, eucalipto en alta densidad PraderaCuric Pradera, sauce mimbre, eucalipto, lamo PraderaSagrada Familia Pradera, avellano europeo Pradera

En el Anexo 3 se presentan fotografas que ilustran la composicin vegetal de los distintos mdu-los.

Determinacin del ancho de la estrata herbceaPara determinar el ancho aproximado de la estrata herbcea, se utiliz el modelo VSF Mod, que

es determinstico y se compone de 6 subrutinas. Requiere de una serie de parmetros, como datos de pluviometra y caractersticas de suelo (pendiente, fraccin de arena, limo y arcilla, entre otros). Un inconveniente del modelo es la gran cantidad de parmetros que necesita para funcionar, por lo que algunos de ellos fueron medidos en laboratorio y otros determinados a partir de valores promedios contenidos en tablas y proporcionados por el modelo, segn las caractersticas de suelo.

Una vez ingresada la informacin bsica requerida por el modelo, dio como resultado el ancho de la estrata herbcea, que fue de 6 a 10 metros, para las condiciones de la zona central de Chile. Con estos antecedentes se opt por trabajar con un ancho promedio de 8 m para el BF2, y entre 6 y 8 para el BF1.


-35-

Puntos de muestreo para evaluacinDentro de cada mdulo, se defi nieron 9 puntos representativos para evaluar el efecto de los biofi l-

tros en la remocin de contaminantes difusos del agua, los que se indican en la fi gura 6. Para invierno slo se elimin el punto 1, por carecer de sentido prctico.

Figura 6. Diagrama de puntos de muestreo.

C L A V E D E L D I A G R A M A D E M U E S T R E O Punto de muestreo del agua de riego que entra al sistema a travs del canal de regado respectivo, considera el ingreso del agua a los tres tratamientos. Este punto es la base para determinar los cambios en los niveles de contaminantes como resultado de la aplicacin de los tratamientos.

Punto de muestreo despus que el agua superficial ha pasado por los cultivos o sistema productivo, pero antes de ingresar al Bio-filtro con la finalidad de conocer la agregacin de contaminantes al sistema.

Puntos de muestreo despus que el agua superficial pasa por el Biofiltro, con la finalidad de determinar el efecto del tratamiento sobre el nivel de contaminante.

Punto de muestreo del agua superficial, en el testigo, al final del tratamiento, antes del ingreso a la acequia de desage.

Puntos de muestreo para los aguas subsuperficiales, antes de ingresar a las acequias de desage, luego de pasar por los tres tratamientos indicados. La muestras se tomarn, segn sea el caso, entre 0,50 a 1,00 m de profundidad.

BF-1 BF-2 Testigo

2

1

3

4

5 6

7 8 9

Agua Superficial

Agua en Profundidad (1m)

1

2 4

3 5

6

7 8 9


-36-

SEGUNDA PARTERESULTADOS Y RECOMENDACIONES


-37-

En este captulo se consideran los costos de establecimiento, mantencin y manejo de las especies establecidas en cada mdulo, as como el costo alternativo del suelo que ocupan los biofi ltros. Del mismo modo, se discute la conveniencia de incorporar los ingresos por concepto de cosechas de las especies consideradas en estas estructuras vegetales.

Costo de establecimiento, mantencin y manejoEl costo de establecimiento, mantencin y manejo de los sistemas es un factor decisivo al momento

de adoptarlos como herramienta tecnolgica. En los cuadros siguientes se indican los costos involucra-dos para el primer ao de funcionamiento y su mantencin posterior, considerando un horizonte de una dcada. En el Anexo 2 se presentan las fi chas tcnicas y sus costos asociados.

En el cuadro 6 es posible apreciar que el costo de establecimiento y mantencin anual del BF1 fl uctu entre $42 y $267/m2, con un promedio de $142/m2. El menor valor incluye especies como lamo, eucalipto, sauce mimbre y una estrata herbcea de falaris, festuca y ballica. El mayor costo correspon-de a una estrata arbustiva constituida por arndano en alta densidad y la estrata de pasto.

Cuadro 6. Costo de establecimiento y mantencin de biofi ltros basados en pradera, rboles y ar-bustos (BF1).

Mdulo Costo establecimiento ($)

Costo anual de establecimiento (10

aos de vida til)

Costo anual mantencin y

manejo ($)

Superfi cie (m2)

Costo anual promedio ($/

m2)

Requnoa 368.520 36.852 96.890 1.080 124

Pichidegua 73.761 7.376 87.924 760 125Chimbarongo 886.623 88.662 313.661 2400 168San Fernando 494.020 49.402 98.532 1200 123Teno 669.589 66.959 221.049 1.080 267Molina 298.104 29.810 86.247 800 145Sagrada Familia 279.578 27.958 139.440 1.200 139Curic 76.722 7.672 45.347 1.275 42Promedio 393.365 39.336 136.136 1.224 142

El cuadro 7 indica los costos asociados al BF2, conformado por una estrata herbcea basada en falaris, festuca y ballica. Se estim un costo anual que fl uctu entre $84 y $133/m2, con un promedio de $109/m2.

5. EVALUACIN ECONMICA DE LOS BIOFILTROS Abelardo Villavicencio Poblete Francisco Tapia Flores


-38-

Cuadro 7. Costo de establecimiento y mantencin de biofi ltros basados en praderas (BF2).

Mdulo Costo establecimiento ($)

Costo anual de establecimiento (10

aos de vida til)

Costo anual de mantencin ($) Superfi cie (m2)

Costo anual ($/m2 )

Requnoa 16.365 1.637 31.861 288 116Pichidegua 12.901 1.290 39.187 304 133Chimbarongo 19.998 2.000 48.222 600 84San Fernando 34.429 3.443 48.222 480 108Teno 38.564 3.856 44.829 400 122Molina 19.941 1.994 32.150 400 85Sagrada Familia 33.145 3.315 59.029 480 130Curic 32.457 3.246 61.588 680 95Promedio 25.975 2.598 45.636 454 109

Las diferencias observadas para el costo anual/m2 se explican por el manejo especfi co dado en cada mdulo, en trminos de preparacin de suelos, riegos, cortes de pasto y control de malezas (fi chas tcnicas, en Anexo 2).

Costo alternativo del sueloPara construir un biofi ltro, en la mayora de los casos el productor debe dejar de cultivar la superfi -

cie asignada a esta estructura vegetal. Por tanto, deja de percibir utilidades, lo que representa un costo alternativo. En el cuadro 8 se presenta una estimacin del costo alternativo para los 8 mdulos en estudio, considerando la especie cultivada, la superfi cie involucrada y el margen bruto logrado.

Cuadro 8. Costo alternativo del suelo.

Mdulo Especie productiva Superfi cie (m2)

BF1Superfi cie (m2)

BF2Margen bruto/

ha ($)Costo alternativo/

m2

Requnoa Uva tintorera 1.080 288 500.000 50Pichidegua Maz grano 760 304 250.000 25Chimbarongo Maz choclero 2.400 600 1.200.000 120San Fernando Maz semillero 1.200 480 700.000 70Teno - 1.080 400 - -Molina Uva vinfera 800 400 500.000 50Sagrada Familia Maz semillero 1.200 480 700.000 70Curic Maz grano 1.275 680 250.000 25Promedio 1.224 454 59

Fuente: elaboracin propia segn datos de productores.

El costo alternativo del suelo fl uctu entre $25 y $120, con un promedio de $59/m2. El mayor valor se registr en el mdulo de Chimbarongo, con el cultivo de maz choclero. El mdulo de Teno no re-gistra este costo, ya que el sector destinado a biofi ltro es un camino interior del predio, no productivo directamente.


-39-

Una sntesis de toda la estructura de costo, expresada por m2 y para la superfi cie total dedicada a biofi ltros en cada mdulo, para BF1 y BF2, se presenta en los cuadros 9 y 10.

Cuadro 9. Costo de BF1, por m2 y por superfi cie total de biofi ltro.

Mdulo Superfi cie BF1 (m2)

Costo establecimiento y mantencin anual

($/m2)

Costo alternativo

($/m2)

Costo total / m2 de biofi ltro

Costo/sup. total dedicada a biofi ltro ($)

Requnoa 1.080 124 50 174 187.920Pichidegua 760 125 25 150 114.000Chimbarongo 2.400 168 120 288 691.200San Fernando 1200 123 70 193 231.600Teno 1.080 267 - 267 288.360Molina 800 145 50 195 156.000Sagrada Familia 1.200 139 70 209 250.800Curic 1.275 42 25 67 85.425Promedio 1.224 142 193

Cuadro 10. Costo de BF2, por m2 y por superfi cie total de biofi ltro.

Mdulo Superfi cie BF2 (m2)

Costo establecimiento y mantencin anual

($/m2)

Costo alternativo

($/m2)

Costo total/m2 de biofi ltro

Costo/sup. total dedicada a biofi ltro ($)

Requnoa 288 116 50 166 47.808Pichidegua 304 133 25 158 48.032Chimbarongo 600 84 120 204 122.400San Fernando 480 108 70 178 85.440Teno 400 122 - 122 48.800Molina 400 85 50 135 54.000Sagrada Familia 480 130 70 200 96.000Curic 680 95 25 120 81.600Promedio 454 109 160

El BF2 resulta un 20,6% ms econmico que el BF1, considerando el costo por m2. Se puede apre-

ciar que el costo de BF1 en promedio alcanza a $193/m2/ao, fl uctuando entre $67/m2/ao en Curic

y $288/m2/ao en Chimbarongo. La diferencia se explica por el uso de especies de mayor valor, como arndano, en este ltimo predio. Por su parte el BF2, conformado slo por una estrata herbcea, tiene un costo anual promedio de $160/m2, con valores extremos de $120 en Curic y $204 en Chimbarongo. La diferencia se explica por el costo alternativo del suelo ocupado por el biofi ltro.


-40-

Ingresos del biofi ltroEl anlisis econmico no considera los ingresos posibles de obtener por la produccin de las es-

pecies incluidas en cada biofi ltro, debido a que su objetivo es conformar una asociacin vegetal para reducir los contaminantes del agua y no producir. Los verdaderos benefi cios de los biofi ltros se rela-cionan ms bien con las mejoras ambientales. Lo indicado es coherente con las experiencias obtenidas en Estados Unidos, donde la mayor parte de los biofi ltros no tiene un carcter productivo, sino que se orientan a la reduccin de los contaminantes difusos del agua, al mejoramiento del paisaje, a la formacin de corredores de vida silvestre y al aporte de condiciones para incrementar la biodiversidad vegetal y animal.

En la actualidad existen metodologas para determinar los benefi cios ambientales de una prctica como la descrita. Sin embargo, un anlisis de esta naturaleza excede los objetivos del estudio y del presente Boletn Tcnico.


-41-

En las pginas siguientes se aborda la temtica de los residuos de plaguicidas: insecticidas, fun-gicidas y herbicidas que fueron utilizados por los productores en los distintos mdulos evaluados en el manejo de sus cultivos o huertos frutales.

En primer trmino, se presenta una descripcin general de los efectos de los residuos de plaguici-das sobre el ambiente, la salud humana y animal, as como los factores que determinan su movilidad y contaminacin de acuferos. Posteriormente, se hace un anlisis y discusin respecto de la movilidad de dichos residuos en el agua de riego y la efi ciencia de los biofi ltros en la reduccin de su concentra-cin en el agua superfi cial.

6.1. EFECTO DE LOS RESIDUOS DE PLAGUICIDAS SOBRE EL AMBIENTEEl aumento de la poblacin mundial ha llevado al desarrollo de la agricultura a una escala industrial

con la fi nalidad de producir el alimento necesario. El uso intensivo de plaguicidas para controlar las plagas y enfermedades que reducen la cosecha o disminuyen su calidad, ha contribuido a aumentar los rendimientos y bajar los costos de produccin. No obstante, desde comienzos de la dcada del 70 comenz a hacerse notorio que estos productos ocasionaban efectos adversos sobre el medio ambien-te. Estudios desarrollados en el extranjero han determinado la presencia de plaguicidas en el agua superfi cial y subsuperfi cial, afectando su calidad y los ecosistemas.

Las evaluaciones demostraron que los plaguicidas podan llegar al agua aun cuando hubieran sido empleados correctamente. Ello condujo a los pases a exigir mayores estudios para aprobar su utiliza-cin, y a mejorar las prcticas de aplicacin, adems de desarrollar sistemas de mitigacin con el fi n de evitar que sus residuos lleguen a cursos de agua superfi ciales. Usualmente la cantidad de plaguicida que llega a las aguas superfi ciales es baja, entre un 1 y 2% de lo aplicado. Pero la fl ora y la fauna pue-den ser afectadas a bajas concentraciones, por lo cual esos volmenes suelen ser ms que sufi cientes para daar los ecosistemas.

El manejo moderno de los plaguicidas se orienta a reducir la probabilidad de causar efectos adver-sos sobre la salud de las personas y el medio ambiente. En la actualidad en Chile se distribuyen ms de 668 productos comerciales, los que contienen 386 principios activos (SAG, 2004).

Los factores que afectan la cantidad de plaguicidas que llega al agua incluyen las condiciones am-bientales (clima, suelo), manejo agronmico (mtodos de aplicacin, dosis, riego) y las caractersticas fi sicoqumicas de los agroqumicos (solubilidad en agua, vida media, interaccin con el suelo). A conti-nuacin se describe, en forma simplifi cada, cmo los distintos factores infl uyen sobre el movimiento de los plaguicidas en el medio ambiente.

6. EFICIENCIA EN LA REMOCIN DE RESIDUOS DE PLAGUICIDAS

Francisco Tapia Flores Jorge Jerez Briones Mara Stella Moyano Arancibia


-42-

Condiciones ambientalesLas condiciones ambientales que ms infl uyen en el movimiento de los plaguicidas son el clima

(lluvia, temperatura, humedad) y el suelo.Los microorganismos del suelo juegan un rol muy importante en la degradacin de los plaguicidas,

antes de que alcancen las aguas subsuperfi ciales. Condiciones que facilitan su desarrollo activo, como son temperaturas moderadas, entre 20 y 30C, contribuyen a una degradacin rpida. Inversamente, luego de la aplicacin de plaguicidas la ocurrencia de lluvias en perodos prximos aumenta la proba-bilidad de que alcancen los cursos de agua.

El suelo juega un rol preponderante. Adems de la actividad microbiolgica, las partculas ms fi nas del suelo, como las arcillas y principalmente la materia orgnica, interactan con los plaguicidas y reducen su movilidad. Suelos con baja materia orgnica, menor a 1%, y texturas gruesas, como los arenosos, presentan una escasa capacidad para retener los plaguicidas y aumentan la vulnerabilidad a la contaminacin de las aguas. Suelos con altos contenidos de materia orgnica, como los trumaos, que pueden tener entre 10 y 20% de materia orgnica, poseen una alta capacidad de retencin de plaguicidas y reducen el riesgo de contaminacin del agua.

Manejo agronmicoEl manejo agronmico, que considera la aplicacin y la formulacin de los productos, y el manejo

del riego, incide en la biodisponibilidad de los residuos. A mayor uso de plaguicidas, las probabilidades de contaminar el agua superfi cial o subterrnea aumentan, por lo cual se debe incorporar conceptos como el manejo integrado de plagas y evitar el uso de aplicaciones por calendario.

La utilizacin de plaguicidas aplicados al suelo aumenta la posibilidad de que lleguen a las fuentes de agua, debido a que la cantidad de producto que potencialmente se puede movilizar es mayor. Aque-llos aplicados al follaje son afectados por factores ambientales, como la luz solar, que los degradan, y la cantidad de plaguicidas que llega al suelo es una fraccin menor de la distribuida inicialmente.

El riego puede transportar los plaguicidas a las aguas, especialmente en los sistemas superfi ciales, como el riego por surco, debido a que se utilizan altos volmenes del recurso hdrico. Adems, un aspecto poco evaluado es que el mal manejo del riego tiende a producir erosin, movilizando hasta los cursos de agua los plaguicidas que se encuentran adheridos a la materia orgnica y las arcillas.

Propiedades fi sicoqumicasLas propiedades fi sicoqumicas ms relevantes para el movimiento de los plaguicidas son la solu-

bilidad en agua, la vida media y el coefi ciente de particin por carbn orgnico.La solubilidad es una medida de la afi nidad del agroqumico para ser transportado por el agua.

Aquellos de alta solubilidad (mayor a 30 miligramos por litro) presentan mayores posibilidades de ser movilizados disueltos en el agua.

La adsorcin es la tendencia de los compuestos a adherirse a las partculas del suelo, especial-mente a la materia orgnica y las arcillas. Esta tendencia se estudia mediante isotermas de adsorcin, para lo cual diferentes concentraciones de plaguicidas son adicionadas a una masa de suelo. Se ha observado que los plaguicidas orgnicos, no inicos, muestran una alta afi nidad por la materia orgnica y en menor medida por las arcillas.

La afi nidad de los plaguicidas por las partculas de suelo es determinada mediante un coefi ciente


-43-

que relaciona la cantidad del producto en el suelo con la concentracin de ste en una solucin. El co-efi ciente indicado es altamente variable en los distintos tipos de suelo. Sin embargo, se ha observado que la variacin se reduce cuando se considera el porcentaje de materia orgnica presente en el suelo. Este coefi ciente es conocido como el coefi ciente de particin por materia orgnica (Kom) o coefi ciente de particin por carbn orgnico (Koc). A mayor valor Koc, menor movilidad del plaguicida en forma soluble y, por tanto, menor riesgo de contaminacin del agua subterrnea. Sin embargo, al estar fuertemente adherido a las partculas de suelo, usualmente en los primeros centmetros, existe mayor riesgo de contaminacin por arrastre de las aguas superfi ciales.

Cuadro 11. Clasifi cacin de plaguicidas de acuerdo a su afi nidad a la materia orgnica.

Afi nidad a la materia orgnica KocMuy baja < 50Baja 50-150Media 150-500Alta 500-2.000Muy alta > 2.000

La vida media describe la persistencia de los plaguicidas sobre un determinado substrato y con-dicin. Existen valores de vida media para el follaje y suelo en condiciones aerbicas y anaerbicas. La vida media es el tiempo, usualmente medido en das, requerido para que la mitad de la masa del ingrediente activo sea degradada. Este concepto incluye una serie de procesos a travs de los cuales los plaguicidas son degradados, por ejemplo degradacin microbiana y qumica, absorcin por la plan-ta, hidrlisis, etc.

La vida media, al ser un factor que incluye la participacin de las comunidades microbianas, no es un valor absoluto. Es ms bien un rango de das que vara entre las distintas series de suelo y que es afectado por condiciones de humedad, temperatura, materia orgnica, pH del suelo y actividad microbiana. Los plaguicidas con mayor resistencia a la degradacin tienen vidas medias mayores. La clasifi cacin de la vida media de los plaguicidas se presenta en el cuadro 12.

Cuadro 12. Clasifi cacin de persistencia de los plaguicidas sobre la base de su vida media.

Persistencia Vida media (DT50, das)*

Extrema > 120Alta 120-60Media 60-30Ligera 30-15No persistente < 15

*DT50: tiempo requerido (en das) para convertir el 50% de un plaguicida en otra(s) sustancias(s), en cualquiera de las matrices: suelo y agua.

Un plaguicida que presenta una vida media baja y alto Koc, utilizado en un suelo con alta materia orgnica y fuentes de agua lejanas al rea tratada, tiene una baja probabilidad de llegar al agua. Por el contrario, existe una alta posibilidad de que al menos una parte del plaguicida llegue si tiene vida me-


-44-

dia alta, es aplicado a un suelo con bajo contenido de materia orgnica y las fuentes de agua (esteros, napas freticas) se encuentran cercanas al rea tratada.

Los suelos que tienen la capacidad para retener los plaguicidas por un mayor tiempo, no permiten que ste pase a contaminar las aguas subsuperfi ciales, degradndose los plaguicidas con anterioridad. Por esa misma degradacin, tampoco el suelo queda contaminado.

6.2. PLAGUICIDAS EVALUADOSEn el cuadro 13 se indica los plaguicidas empleados por los productores, en cada mdulo, en el

control de plagas y enfermedades que afectaron a sus cultivos durante el perodo de estudio.

Cuadro 13. Plaguicidas (ingredientes activos) empleados por los productores en el ma

Nr 35511

Documents

Transcript of Nr 35511