El Agua de Riego_completo

DIAGNÓSTICO Y ANÁLISIS QUÍMICO DE SUELOS, PLANTAS Y AGUAS

Introducción.

Una de las tecnologías en desarrollo que permite utilizar los sistemas de riego, el acolchado de suelo y los fertilizantes es el fertirriego y la plasticultura, se ha demostrado que estas técnicas contribuyen significativamente en el incremento de los rendimientos debido a que imponen una mayor eficiencia en el manejo y nutrición de las plantas con respeto al medio ambiente, esta técnica aplicada en diversas formas propicia condiciones más óptimas para el desarrollo de los cultivos, obteniendo una mayor cantidad y calidad de productos, además permite generar alimentos en épocas propicias sobre todo cuando el producto es limitado en el mercado dado que no ha sido previamente programado; así mismo, basándose en las características de esta técnica puede aplicarse en una gran diversidad de condiciones (Cadahía, 2005). EL AGUA DE RIEGO Agua y Agricultura.

Maturama (1995), mencionan que por sus propias características estructurales, el agua disuelve y mantiene en suspensión un gran número de sustancias. Muchas de esas sustancias son potencialmente tóxicas para las plantas y la acumulación de ellas genera problemas para los vegetales por efecto salino. Por ello, la aplicación de agua para riego agrícola debe estar precedida por un estudio para su tipificación y en su caso aprobarla o rechazarla para esa finalidad (Maturama, 1995). Recolección de la muestras de agua. Muestreo del Agua de Riego

- Recolectar mínimamente un litro - Usar botellas limpias de plástico o de vidrio, de capacidad mínimo de 1,5 litros litros - Enjuagar varias veces la botella de plásticos con el agua a muestrear. muestrear. (o con la la misma agua)

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- Analizar el agua en el transcurso de 1-2 días o almacenar almacenar a temperatura inferior inferior a cero grados centígrados -

Si el agua procede de ríos o arroyos la muestra debe tomarse en zonas donde el agua esté en movimiento evitando zonas estancadas.

- La muestra debe ser homogénea y representativa y no modificar las características fisicoquímicas o biológicas del agua (Maturama, 1995). Selección del punto de muestreo y procedimiento, según la fuente del agua.

1. Directamente en el recipiente que se va a enviar enviar al laboratorio o que se utilice utilice para las determinaciones "in situ". 2. FUENTE DE AGUA. 

Ríos y Canales de riego



Pozos y Norias



Estanques de almacenamiento.

En estos casos, es recomendable dejar fluir el agua durante cierto tiempo para conseguir que la muestra sea verdaderamente representativa (Mon y Irurtia, 1997). La Calidad del Agua para Hidroponía.

Son las mismas que las que se utilizan para el agua de riego, son de gran relevancia (pH, Conductividad eléctrica (CE), Na y Cl). El agua requerida por un cultivo:  Agua en el tejido = 10-90 %.  Agua evaporada en la superficie del sustrato  Agua transpirada por la planeta (Burgueño, 1995).

 Análisis de laboratorio laboratorio necesarios para determinar la calidad del agua.

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Fuente: Sampat, A. Gavande, 1972. El agua de riego.

La calidad del agua para riego juega un papel importante sobre el manejo de láminas, frecuencias de riego y tratamiento a dársele para optimizar su uso en sistemas de riego presurizado (Rojas, 2000). Palacios y Aceves en 1970, señalan que es un término que se utiliza para indicar la conveniencia o limitación del empleo del agua, con fines de riego de cultivos agrícolas, para cuya determinación generalmente se toman como base las características químicas, pero actualmente al emplear riego por goteo/microaspersión o aspersión es relevante considerar características físicas y biológicas, así como la tolerancia de los cultivos a las sales, las propiedades del suelo, las condiciones de manejo de suelos y agua y las condiciones climatológicas. Fertirrigación es el proceso mediante el cual los fertilizantes o elementos nutritivos que necesita una planta son aplicados junto con el agua de riego. Cuando

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además de fertilizante se aplica otro tipo de productos químicos como herbicidas, insecticidas, fumigantes de suelo, acondicionadores de suelo (enmiendas) y compuestos que permiten el buen funcionamiento de los sistemas de riego presurizados (goteo, aspersión y micro aspersión), (Martínez, 1998).

Fuente: Martínez, 1998.Esquema de la fertirrigación en el localizado.

Parámetros a determinar para el agua de riego (determinaciones químicas y físicas). Determinaciones físicas del agua (pH, CE,). Características físicas. Este parámetro, considera a las sustancias que llevas el

agua en suspensión como; tierra (arena, limo, y arcilla), materia orgánica muerta (restos de plantas), y materia orgánica viva (insectos, plantas acuáticas, bacterias y aguas). Los materiales sólidos contenidos en el gua de mayor densidad se eliminan utilizando (tanques decantadores o hidrociclónicos) y los materiales orgánicos mediante el sistema de filtración de agua. (Cadahía, 2005).

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El criterio de salinidad, se evalúa mediante los índices de conductividad eléctrica, salinidad afectiva y salinidad potencial. Burgueño, (1995), menciona que la conductividad eléctrica, se mide con un conductímetro y registra la presencia de sólidos disueltos. El agua pura no conduce la corriente eléctrica. Mientras mayor es el contenido de sólidos disueltos más alto es su valor, y se expresa en ds/m a 25 0C. De la conductividad eléctrica se puede derivar el conocimiento de la cantidad de sólidos totales disueltos en ppm, el contenido de sales en meq/l y la presión osmótica en atmósferas. La presión osmótica mide la tensión que tiene que vencer la raíz de la planta para tomar agua y nutrimentos de la solución del suelo (Burgueño, 1994). Condiciones conductividad eléctrica CE en el agua para riego.

La conductividad eléctrica (C.E) es un parámetro físico que está relacionado directamente con la salinidad del agua; Es una medida indirecta de los sólidos totales disueltos en el agua de riego. El agua pura no conduce la corriente eléctrica; mientras mayor es el contenido de sólidos disueltos, más alto es su valor de la C. E. (Lavado, 1976). De la conductividad eléctrica se puede derivar el conocimiento de la cantidad de sólidos totales disueltos en ppm, el contenido de sales en meq/l y la presión osmótica en atmósferas. La presión osmótica mide la tensión que tiene que vencer la raíz de la planta para tomar agua y nutrimentos de la solución del suelo (Lavado, 1976). Disminución en el rendimiento de algunos cultivos a diferentes niveles de salinidad.

Fuente: Domínguez, 1996

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Calidad del agua de riego por el peligro de salinización. Clave

Excelente Buena

CE (Micromhos/cm)

< 250 250 - 750

El agua con bajo contenido de sal El agua con este rango tiene un bajo contenido de sal, se utiliza para todo tipo de cultivo y en cualquier terreno.

Media

750 - 2250

Este tipo de agua es utilizada para regar terrenos lo suficientemente

permeables

y

para

cultivos

medianamente tolerables a la salinidad. Mala

2250 - 3000

 Agua de salinidad elevada, es poco apta para el riego, y se emplea en terreno c on buen drenaje y para cultivo que sean tolerantes a la salinidad.

No indicada

> 3000

 Agua de salinidad muy elevada

Fuente: Lavado, 1976.

pH del agua de riego. pH del agua de riego.   El pH tiene un valor variable entre 0 y 14, e indica la

acidez o alcalinidad de una solución, las sustancias capaces de ceder grupos hidroxilo (H) son ácidas y las que ceden grupos (OH) son alcalinas (Domínguez, 1996). Valores de pH igual a 7 corresponden al agua neutra, el pH mayor de 7 al agua alcalina y el pH menor de 7 al agua ácida, el pH presente en la solución nutritiva, es importante ya que cuando la alcalinidad es mayor de 8 se considera una agua con serios problemas para su uso en el fertirriego, debido a que existe el peligro que ocurran precipitados de calcio y magnesio o se contribuya a elevar el pH del suelo a niveles en que los nutrimentos no estarán disponibles para las plantas (Gurovich, 1999). Cuando el pH del agua es mayor de 7.5, y además existe la presencia de calcio y magnesio, se precipitan carbonatos de calcio y magnesio, para evitar o reducir la precipitación de carbonatos dentro de los sistemas de riego, es necesario la aplicación de ácidos para disminuir el pH del agua (Domínguez, 1996).

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Los ácidos más utilizados son: · Acido fosfórico · Acido sulfúrico · Acido nítrico

Especial cuidado debe considerarse en la aplicación de ácido fosfórico debido a la posible precipitación del sulfato de calcio. En general, si el agua posee más de 50 ppm de calcio, no debe utilizarse ácido fosfórico para bajar el pH (Cadahía, 2005). Un muy bajo pH en el agua de riego contribuye al deterioro de los componentes metálicos del sistema de riego. El proceso de corrosión se acelera notablemente cuando el pH es menor a 5.5. En lo posible utilizar materiales especiales como PVC, polietileno y otros polímeros resistentes a la corrosión en el sistema inyector de fertilizante, estanque, etc. Se debe programar con anticipación el reemplazo de aquellas piezas metálicas afectadas por la acción de los ácidos (Baena et al. 2003). La cantidad de ácido requerido para bajar el pH sólo puede ser determinado a través de pruebas de titulación utilizando muestra de agua proveniente de la misma fuente del agua de riego. Una curva de titulación (la relación entre el pH del agua y la cantidad de ácido aplicado) es única para cada muestra de agua y tipo de ácido utilizado (Domínguez, 1996). Las sustancias que se utilizan son los ácidos sulfúricos (H 2SO4), clorhídrico (HCl) y fosfórico (H2SO4), estos son peligrosos para quienes los manejan, además atacan a los emisores y a la tubería, los ácidos fosfóricos y sulfúricos proporcionan fósforo y azufre al medio de raíces, y elevan su nivel de conductividad eléctrica (CE), este último se emplea con doble propósito, debido a que además de bajar en pH suministra fósforo en forma de P2O5 que sirve como fertilizante (Mon- Irurtia, 1997). Si es necesario emplear ácidos, se debe poner atención al determinar la cantidad de ácido que se debe añadir al agua, ya que la reacción de este con el bicarbonato del agua produce una liberación de CO 2, si se determinan el pH inmediatamente después de agregar el ácido al agua, no se obtendrá una lectura correcta, por lo tanto, es

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indispensables dejar reposar el agua de 12 a 24 horas, al conocer la alcalinidad inicial y la deseada, es posible añadir la cantidad correcta de ácido al agua para obtener una alcalinidad determinada (Maturama, 1995). Por ejemplo, si la alcalinidad del agua es de 300 ppm de bicarbonato y se desea obtener una alcalinidad de 100 ppm, se necesitan neutralizar 200 ppm de bicarbonato (Maturama, 1995). Cantidad de ácido que se aplica por litro de agua. cido

Milimetros/Litro de agua/ppm bicarbonato

cido Fosfórico (75%)

0.0011

 Ácido Fosfórico (85%)

0.0010

cido Sulfúrico (93%)

0.0205

cido Nítrico

0.0016

(61%)

Fuente: Domínguez, 1996.

Cantidad de bicarbonato a neutralizar = 200 ppm Neutralización con ácido fosfórico (75%): 200 ppm x 0.0011 = 0.22 mililitros/litro de agua Neutralización con ácido fosfórico (85%): 200 ppm x 0.0010 = 0.20 mililitros/litro de agua Neutralización con ácido sulfúrico (93%): 200 ppm x 0.0250 = 4.10 mililitros/litro de agua Neutralización con ácido nítrico (61%): 200 ppm x 0.0016 = 0.32 mililitros/litro de agua La prueba de acidificación, para realizarla a un volumen unitario de agua de riego se le agrega una solución de ácido, se mezcla y se mide el pH, esto se repite con dosis

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de mayores de solución ácida para bajar el pH, hasta que se llegue al valor deseado (Domínguez, 1996).  Alcalinización para reducir la acidez, las aguas bajas en bicarbonatos, calcio y magnesio, mantienen el nivel de cationes utilizando fertilizantes a partir de nitratos de calcio, magnesio o se potasio (Lavado, 1976). Concentración de sales en el agua de riego, al concentrarse en solución las aguas para riego pueden presentar sales. Aniones (Cloruro (Cl -), Bicarbonato (HCO3-), Carbonato (CO3=), Sulfato (SO4=) y Nitratos (NO3-) (Lavado, 1976). El contenido de sales es uno de los parámetros importante por el peligro que engloba la acumulación de sales solubles en el suelo, el contenido de sales puede generar problemas de presión osmótico, es decir, es decir, se producen dificultades de absorción del agua por las plantas (Hausenberg, 1988). Para expresar este parámetro en el agua de riego, se acostumbra utilizar las unidades de: partes por millón (ppm), millimhos/centímetro (mmhos/cm) o deciSiemen/m (dS/m) que equivalen unitariamente a (0.64g/l), esta última unidad se utilizan para aguas con contenidos de sales muy altos o para extractos de solución del suelo (Hausenberg, 1988). Las unidades de micromhos/cm, se utilizan para medir aguas de riego normales y equivalen a una milésima de las anteriores. El miliequivalente por litro (meq/l), es la milésima parte del peso molecular o atómico de los iones, dividido por su valencia, que es disuelto en un litro de agua (Bower et al 1965). Peligro de salinización, este factor, se estima mediante el contenido total de sales solubles en el agua, para clasificar el agua por el peligro de salinización (Lavado, 1976). Riesgos de un mal manejo del pH.

Bicarbonato (HCO3-) y Carbonato (CO3=), en el agua de riego. Si el agua de riego es igual o mayor a 7.5 la concentración de bicarbonatos es de aprox. 2 meq/L, los

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bicarbonatos pueden precipitarse en forma de carbonatos de calcio y obstruir goteros (Burgueño, 1995). Un pH (alcalino) por encima de 8.5 es causado por altas concentraciones de Bicarbonatos y Carbonatos. Altos contenidos de Carbonatos de Calcio y Magnesio provocan la formación de minerales insolubles dejando al sodio como el ión dominante en la solución (Lavado, 1976). Domínguez, (1996), la técnica de ablandado de agua, es la forma de tratamiento de agua más conocido, ablandar las aguas duras significa remplazar el calcio y el magnesio en el agua por el sodio; los iones de bicarbonato (HCO 3-) y otros permanecen iguales, este proceso no se recomienda, a menos que sea seguido por un tratamiento de osmosis inversa (Domínguez, 1996). Característica de cuatro ácidos.

Fuente: Domínguez, 1996

Curva de titulación de un agua de riego.

Fuente: Domínguez, 1996

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 Al bajar el pH del agua se ayuda a controlar las bacterias, si el pH del agua de riego llega a bajar temporalmente a 4, se generan condiciones para solubilizar carbonatos de calcio y magnesio, además se eliminan bacterias; sin embargo, esto puede encarecer el proceso (Hausenberg, 1988). Límites máximos permisibles de calidad de agua de riego.

Fuente: Wilcox, L. V;. G. Y. Blair and C.A. Bower. 1954. La toxicidad para las plantas varía ampliamente,

entre los 12 mg/l para la especie Sudan grass y los 0,05 mg/l para el arroz.

Clasificación de la calidad de agua para riego según valores de CSR (carbonato de sodio residual) (Wilcox et al. 1954). CSR

Clasificación

mmol(c) L0 - 1,25

Buena

1,25 - 2,50

Marginal

Más de 2,50

No adecuada

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Cuando las aguas son bicarbonatadas sódicas puede precipitar carbonato de calcio, aumentando la concentración de sodio del suelo, con los riesgos de disminución de la permeabilidad y alteración de la estructura (Wilcox, et al 1954). El ácido fosfórico es él más seguro, pero se debe tener cuidado con la aportación de fósforo al medio radicular (Maturama, 1995). El ácido sulfúrico reacciona más rápidamente que el ácido fosfórico, pero el concentrado emite más vapores, también es posible mezclar él ácido sulfúrico con el fosfórico para reducir la alcalinidad del agua y poder suministrar fósforo (Hausenberg, 1988). El ácido nítrico es el más peligroso, sin embargo, proporciona a las plantas el ion nitrato, es necesario vigilar el nivel de sales solubles en el medio radicular para realizar posibles correcciones y evitar fracasos (Baena et al. 2003). Burgueño (1994), menciona que la salinidad efectiva es una estimación más real del peligro que presentan las sales solubles del agua de riego al pasar a formar parte de la solución del suelo, pues considera la precipitación de los carbonatos de calcio y de magnesio y de los sulfatos de calcio, y que por lo tanto dejan de tener efecto en la presión osmótica de la solución del suelo. Este proceso es más relevante cuando las agua tienen un alto contenido de carbonatos y bicarbonatos. Burgueño (1994), si la humedad aprovechable del suelo disminuye por debajo del 50%, los cloruros y parte de los sulfatos son las últimas sales que quedan en solución. La salinidad potencial es un índice para estimar el peligro este tipo de sales a bajos niveles de humedad y que por lo tanto aumentan considerablemente la presión osmótica, este índice se calcula fácilmente con la fórmula: SP=Cl+1/2 SO 4. Criterio de Sodicidad, este criterio mide el efecto probablemente de sodio sobre las propiedades físicas del suelo. Cuando el sodio se encuentra presente en alta concentración en el agua de riego y el calcio, magnesio se precipitan en la solución del suelo por la acción de carbonatos y bicarbonatos, entonces el sodio se acumula y substituye el calcio y magnesio en el intercambio de cationes dando lugar a un desequilibrio eléctrico de las partículas coloidales del suelo debido al predominio de

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cargas negativas, las partículas se repelen, el suelo se deflocula (suelta) y pierde estructura, con lo que existe menos entrada de oxigeno al suelo, disminuye la permeabilidad, se fomenta la compactación y encostramiento, con lo que en última instancia se afecta el desarrollo normal de los cultivos (Burgueño, 1995). Para el cálculo de sus índices como la relación de adsorción del suelo (RAS), el carbonato de sodio residual (CSR) y el porciento de sodio posibles (PSP), también se emplean las determinaciones de aniones y cationes en miliequivalentes por litro (meq/l). (Hausenberg, 1988). Relación de adsorción de sodio, es uno de índices más evaluados para medir el peligro de sodificación que presenta el agua de riego. Su cálculo es sencillo y se correlaciona con el % de sodio intercambiable (PSI) del suelo que está en equilibrio con el agua de riego. Así mientras mayor es el valor de RAS, es de esperarse mayor valor del PSI del suelo y mayor peligro de sodificación del sodio (Hausenberg, 1988). Bower et al., 1965; Lavado, 1976. Menciona que la Relación entre el RAS del agua y PSI del suelo, no siempre se encuentra una relación establecida entre la RAS del agua y el PSI. En este caso es interesante el concepto de carbonato de sodio residual (CSR), ya que también importa la composición aniónica del agua de riego, especialmente los contenidos de carbonatos y bicarbonatos. Esto se debe a que en los suelos, el agua puede precipitar o disolver carbonato de calcio agravando o disminuyendo con ello su peligrosidad por sodio. Hausenberg (1988), el sodio en la mayoría de los cultivos, la mayor parte del sodio absorbido por la planta permanece en las raíces y tallos, fuera de las hojas, pero el sodio puede dañar frutales y vid si se acumula en las hojas a niveles tóxicos. Los cultivos difieren en tolerancia a sodio. Aguacate, cítricos, durazno y nogal son muy susceptibles, lo mismo que frijol, maíz y las leguminosas comestibles. Por otro lado, trigo, algodón, alfalfa, cebada, remolacha y pastos tolera más al sodio (Hausenberg, 1988). Sampat (1972), Contenido de sodio. La cantidad de este elemento puede llegar a desplazar los iones de calcio y magnesio en el complejo de intercambio catiónico,

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originando la pérdida de estructura en el suelo; además ocasiona que sea más impermeable. El límite de tolerancia del sodio es de 0.25 g/l o 10.87 meq/l. Clasificación del agua por el porcentaje de sodio. Clave

Na (% del total de cationes)

Excelente

< 20

Buena

20 – 40

Media

40 – 60

Mala

60 – 80

No indicada

> 80

Fuente: Sampat, 1972.

Determinaciones químicas del agua Cationes, Aniones. Composición química del agua de riego

Es importante realizar el análisis químico del agua, debido principalmente a los problemas de obstrucciones y salinidad que se pueden generar, basándose en su composición química, esta es una fuente de nutrimento al inducir en la cantidad total de elementos nutritivos que aportan, además de la salinidad y elementos tóxicos que afectan la productividad del cultivo (Rojas, 2000). Cantidad de nutriente adicionado al cultivo en cada litro de agua, conteniendo 1 meq del ion/L de agua.

Fuente: Rojas, 2000

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La calidad de agua de riego, es un término que se utiliza para indicar la conveniencia o limitación de su empleo para fines de riego en los cultivos agrícolas, las características más importantes que determinan la calidad del agua para riego son; la concentración total de sales solubles, la concentración de boro u otros elementos tóxicos (Rojas, 2000). Existen diversos métodos de clasificación según los parámetros que se analizan, para la interpretación de los análisis de la calidad del agua para riego, los parámetros de salinidad, permeabilidad, relación de absorción de sodio, toxicidad y pH (Cadahía, 2005). Parámetros de calidad del agua. Problema

Problema creciente

Problema agudo

< 0.75

0.75 – 3.0

> 3.0

> 0.5

0.5 – 0.2

< 0.2

9

Illita – vermiculita.

16

Caolinita – sesquióxidos.

< 16

16 - 24

> 24

Toxicidad  iónica

9

Cloruro (meq/lto.)

10

Boro (g/l).

< 0.75

0.75 - 2.0

2.0

pH

Rango normal

Salinidad. (Afecta la disponibilidad de agua para las plantas)

Sin problema

Cw (mmho/cm)

Permeabilidad.  (Afecta la velocidad de infiltración en el

suelo. Cw (mmho/cm).

RAS ajustado (Tipo de arcilla dominante).

Montmorillonita.

especifica que afectaría a cultivos

semisensibles. Sodio (RAS aj.)

6.0 – 7.2 Fuente: Rojas, 2000.

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Cadahía, (2005), menciona que la calidad del agua depende principalmente de sus características físicas y química, sin embargo, es necesario los problemas potenciales que se generan a los cultivos, al suelo y al sistema de riego, esto da lugar al uso condicionado del agua, este condicionamiento depende del cultivo y especificadamente del suelo que trate, analizando las características de calidad se tienen: Características químicas.  Este parámetro, considera a las diferentes sustancias

diluidas en el agua, en cantidad y proporciones de diversas sales, estas son; El nivel de salinidad del agua es un factor limitante para todo tipo de cultivo, se entiende por salinidad a “la cantidad de sal disuelta en un litro de agua”, una vez

medida de la conductividad eléctrica del agua se puede pasar al contenido salino disuelto, y expresarse en gr/L o viceversa (Lavado, 1976). En la aplicación del agua de riego debe considerarse la textura del suelo, la tolerancia de los cultivos a la salinidad y la posibilidad de lavado (natural o artificial). En suelos arenosos, con buen drenaje pueden utilizarse aguas con menos de 2,000 micromhos/cm, sin embargo, existen grandes riesgos de salinidad a partir de esta conductividad, en suelos arcilloso existen peligros de salinización con conductividades mayores de 1,500 micromhos/cm si es regado por varios años (Baena et al. 2003). Los contenidos máximos permisibles de los iones tóxicos contenidos en el agua. ion

Cantidad

g/l

Meq/l

Cloro (Cl)

0.60

14.09

Sodio (Na)

0.25

10.9

Sulfatos (SO4)

0.30

6.3

Boro (B)

2.00

Fuente: Wilcox, Blair et al. 1954.

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Límites máximos y mínimos recomendados del agua de riego. FACTOR

IDEAL

ACEPTABLE

pH

5.5 – 7.0

4 – 10

 ALCALINIDAD

40 – 160

0 – 400

0.2 – 0.8 mS

0 – 1.5 mS

NO3

NO PERJUDICIAL

< 75

NH4

NO PERJUDICIAL

< 10

P

NO PERJUDICIAL

< 30

K

NO PERJUDICIAL

< 100

Ca

25 – 75

< 150

Mg

10 – 30

< 50

S

0 – 40

< 100

Na

0 – 20

< 50

Cl

0 – 20

< 140

Fe