uso de aguas salinas y frecuencias de aplicación

uso de aguas salinas y frecuencias de aplicación

USO DE AGUAS SALINAS Y FRECUENCIAS DE APLICACIÓN
ASOCIADO A LA SALINIZACIÓN DE SUELOS Y
PRODUCCIÓN DE ALGODONERO
Salt water use and application frequency associated to soil salinization and
cotton production
Miguel Palomo-Rodríguez1, Miguel Rivera González2, Guillermo Martínez
Rodríguez1, Rodolfo Faz Contreras1 y José de Jesus Espinoza Arellano1
1
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Campo Experimental La Laguna. Blvd. José Santos Valdez No. 1200, Matamoros, Coahuila, México.
e-mail: [email protected]
2
Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Relación Agua Suelo Planta Atmósfera. Km
6+500 margen derecha Canal Sacramento, Gómez Palacio, Durango, México
RESUMEN
Se evaluó el proceso de salinización del suelo y rendimiento
del algodón, al someterlo a cuatro niveles de salinidad (1.12,
3.08, 6.43 y 10.27 dS m-1) del agua de riego y la aplicación de
2, 3, 4 y 5 frecuencias de riego; cada parcela experimental fue
conformada por un aro metálico de 0.60 m de diámetro y altura
0.40 m, mismos que fueron insertados en el suelo previamente barbechado y rastreado. El diseño experimental fue factorial
con 4 repeticiones. En la salinización de suelos destaca una
estabilidad en la concentración de sales para profundidades 5,
30 y 60 cm en tratamientos de salinidad. A partir de 60 cm se
incrementó la concentración de sales progresivamente hacia
otras profundidades, sobre todo para niveles de salinidad que
corresponden para 6.46 y 10.27 dS m-1. El manejo de dos y
tres riegos de auxilio con agua de salinidad 6.46 y 10.27 dS m-1
ocasionaron el mayor nivel de salinización del suelo, sobre todo
para profundidades mayores o iguales a 0.9 m. El agua de concentración 1.12, 3.08 y 6.43 dS m-1 guardaron una similitud
para rendimiento de fibra, ya que estas concentraciones son
menores al límite de tolerancia que es 7.7 dS m-1 de acuerdo
a investigaciones documentadas. Para valores de salinidad de
10.27 dS m-1, los rendimientos de fibra de algodón se abatieron
un 23 por ciento y los rendimientos presentaron una disminución progresiva, en la medida que los riegos de auxilio fueron
menores y/o la lámina total de riegos disminuyó.
Palabras clave: calidad del agua, tolerancia a salinidad
SUMMARY
We evaluated the process of soil salinization and cotton
yield, when subjected to four salinity levels (1.12, 3.08, 6.43 and
10.27 dS m-1) in irrigation water and application of 2, 3, 4 and
5 irrigation frequencies; each experimental plot was formed by
a metal ring of 0.60 m diameter and 0.40 m height, which were
inserted in the soil previously fallow and tracked . The experimental design was factorial with 4 replicates. In soil salinity
highlights a stable salt concentration to depths 5, 30 and 60 cm
in salinity treatments. From 60 cm increased salt concentration
progressively towards other depths, especially salinity levels corresponding to 6.46 and 10.27 dS m-1. Managing two and three
irrigations with saline water and 10.27 and 6.46 dS m-1, caused
the highest level of soil salinization, particularly for depths greater than or equal to 0.9 m. The water concentration 1.12, 3.08
and 6.43 dS m-1 kept a similarity for fiber yield, as these concentrations are below the tolerance limit which is 7.7 dS m-1 according to documented research. For values ​​of salinity of 10.27 dS
m-1, yields of cotton fiber were brought down by 23 percent and
yields showed a progressive decrease, to the extent that the
irrigations were minor and / or total irrigation depth decreased.
Keywords: water quality, salinity tolerance
INTRODUCCIÓN
En muchas áreas del mundo dedicadas a la agricultura la
obtención de buenos rendimientos, así como también el poder
cultivar una amplia variedad de especies, cada vez está teniendo más restricciones debido a la salinización de los suelos
(Goykovic et al., 1991). Se estima que sobre 800 millones de
hectáreas en el planeta están afectadas por sales, de estas 397
millones lo son por problemas de salinidad y 434 millones por
condiciones asociadas a sodicidad (Munns et al., 2005; FAO,
2000). Varias son las causas vinculadas a estos procesos de
salinización, entre las cuales es posible citar un excesivo empleo de fertilizantes, uso de agua de mala calidad por el exceso de sales, mal drenaje y tala de vegetación arbórea (Tanwar,
2003).
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Los cultivos sembrados en áreas con problemas de salinidad, presentan plantas con un sinnúmero de efectos fisiológicos, morfológicos y bioquímicos, tales como disminución de la
fotosíntesis (Singh y Chatrath, 2001), un menor peso de frutos
u órganos fructíferos (Del Rosario et al., 1990; Pérez-Alfocea et
al., 1996) y cambios cuantitativos y cualitativos en la síntesis
de proteínas por cambios en la expresión de genes a causa
de la salinidad, entre otros (Singh y Chatrath, 2001). A nivel
de raíces, las sales alteran la absorción de agua que afecta el
crecimiento de estos órganos, con efectos tóxicos si se tiene
un exceso de cloruros y/o sodio solubles; la parte aérea de las
plantas igualmente es afectada por la salinidad, con una menor
altura, hojas en menor número y una disminución en su densidad estomática (Romero, 2001); presentan además clorosis
y necrosis principalmente en los bordes de las hojas y el área
foliar también disminuye (Romero, 2001; Al-Karaki, 2000).
En las zonas áridas se registra un aumento progresivo de
la salinización de los suelos, que puede ser el resultado de por
lo menos tres procesos: agua freática salina próxima a la superficie (menos de 2.5 m), calidad química del agua de riego y
frecuencias de aplicación; a éste respecto García (1990, 1990a,
1992), Figueroa et al. (1992) y Palomo-Rodríguez (2010), han
realizado estudios que confirman los riesgos de contar con
agua freática somera sobre el proceso de salinización del suelo.
La alta concentración de sales solubles, participa de manera
importante en el proceso de salinización que registran los suelos, sobre todo donde no se cuenta con un volumen de agua
suficiente para irrigar adecuadamente los cultivos y se incorpore una fracción de lixiviado, a través de la cual se pueda solubilizar y trasladar las sales a una mayor profundidad que la de
raíces (Palomo-Rodríguez 1990; Figueroa et al., 1992).
De igual manera la salinidad afecta el crecimiento y producción de los cultivos al reducir el potencial hídrico de la solución
del suelo; ésta condicionante disminuye la disponibilidad de
agua y al crear un desequilibrio
nutritivo por la elevada concen+
tración de elementos (Na y Cl ), éstos pueden interferir con la
nutrición mineral y el metabolismo celular. Los diversos efectos
observados a distinta escala, desde reducción de turgencia y
crecimiento hasta la pérdida de la estructura celular por desorganización de membranas e inhibición de la actividad enzimática, son el producto combinado de estrés hídrico, toxicidad
iónica y desequilibrio nutricional (Leidi y Pardo, 2002). El Valle de Juárez, Chihuahua registra a lo largo de su Distrito de Riego 009 (DR-009), problemas fuertes de salinidad y
sodicidad en el agua de bombeo; el comportamiento de sólidos
disueltos totales (SDT), conductividad eléctrica (CE) y relación
de adsorción de sodio (RAS), denotan una continuidad creciente en su concentración, inversamente el pH expresa una disminución a lo largo del DR-009; de igual manera se presenta
una continuidad creciente en la concentración de calcio, magnesio, sodio, potasio, sulfatos y cloruros, en tanto carbonatos y
bicarbonatos, muestran una inconsistencia en su concentración
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(Palomo-Rodríguez, 2007).
El estudio geohidrológico del Valle de Juárez (SRH,
1970), indica que el 19 por ciento del agua extraída de los pozos
de bombeo tiene concentraciones de sales disueltas menores
de 1500 ppm, un 51 por ciento del agua contiene entre 1500
y 3000 ppm, en tanto el 30 por ciento del volumen restante, excede las 3,000 ppm de sales disueltas totales (García,
1990; 1990a). Las variaciones hidroquímicas evaluadas para el
DR-009, presentan los tipos de salinidad catiónica predominante para cada estrato geográfico y corresponden para: I) Magnésica-cálcica, II) Cálcico-magnésica, III) Magnésico-sódica y
IV) Cálcico-sódica. Para salinidad aniónica destaca en cada
estrato geográfico los tipos: I) Clorhídrica-sulfática, II) Sulfáticoclorhídrica, III) Clorhídrica y IV) Sulfática (Palomo-Rodríguez,
2007).
Las frecuencias de riego y láminas utilizadas por los productores del DR-009 son variadas. La lámina de riego utilizada en
promedio es de 14.8 cm, en tanto las frecuencias de aplicación
varían desde 4 hasta 6 riegos en primera y segunda unidad,
en tanto para la tercera unidad se aplica solamente entre dos y
tres riegos de auxilio. Por esta razón, la tercera unidad del Distrito de Riego tiene altas probabilidades de acelerar su proceso
de salinización, dadas las expectativas de calidad de agua disponible, frecuencias de aplicación y láminas de agua utilizada.
Lo anterior se traduce en una pérdida de la productividad de
dichos terrenos.
Los productores asentados en la tercera unidad del DR-009,
presentan las mayores concentraciones de salinidad en el agua
de riego, de manera que sus suelos presentan un proceso de
salinización más acelerado que el resto del Valle de Juárez, sobre todo porque el manejo de riegos, alcanza solo para 2 a 3
auxilios; en ocasiones y ante la eventualidad de no contar con
agua, algunos de éstos productores bombean agua de los drenes agrícolas, que es muy altamente salina y sódica. Los rendimientos de algodón son bajos en la parte final del distrito, por el
escaso volumen de agua y alto valor de salinidad y sodicidad,
sin embargo no se tiene cuantificada esta merma en los sistemas de producción del algodonero. Por lo anterior el objetivo
del estudio fue establecer el proceso de salinización del suelo
ocasionado por frecuencias de riego y niveles de salinidad en
el agua de riego, así como evaluar la respuesta de rendimiento
del algodonero.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio fue desarrollado en las instalaciones del INIFAPCampo Experimental Valle de Juárez, donde el agua de bombeo se encuentra en concentraciones de salinidad extraordinariamente altas y que alcanzan valores de 12.5 dS m-1, las
cuales tienen que ser mezcladas con agua residual para amortiguar o disminuir su elevada concentración electrolítica; previo
al establecimiento del estudio se realizaron estudios de campo
para conocer las láminas de riego que utilizan los productores y
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la fracción de lixiviado (FL) que está en función de la salinidad
del agua de riego (CEar) y de la salinidad del extracto de saturación (CEe).
FL = CEar / (CEe) – (CEar)
Los factores de estudio involucrados en la investigación fueron: a) conductividad eléctrica del agua de riego 1.12, 3.08,
6.43 y 10.27 dS m-1 y b) aplicación de 2, 3, 4 y 5 riegos de
auxilio, suministrados en diferentes etapas fenológicas del cultivo. En todos los casos las láminas de riego superficial aplicadas
fueron las que utilizan en promedio los productores de la tercera unidad del DR-009 que es de 14.8 cm por cada riego. Los
valores de RAS correspondientes fueron de manera creciente
4.63, 4.81, 7.22 y 9.92 para cada valor de salinidad indicado.
Igualmente en la calidad del agua utilizada, predominan de manera creciente elevadas concentraciones de cloruros-sulfatos,
así como calcio-sodio respectivamente.
Para conformar los tratamientos de agua salina se tomaron
dos fuentes de abastecimiento disponibles en el INIFAP-CEVAJ
(bombeo de 10.27 dS m-1 y 1.12 dS m-1). La proporción volumétrica correspondiente a cada tratamiento de salinidad, fue
obtenida con la expresión:
CE nf = ( CEna Qa / Qt ) ( CEnb Qb / Qt )
donde:
CEnf=
CEna=
CEnb=
Qa=
Qb=
Qt =
Conductividad eléctrica deseada producto del mezclado de
aguas (dS m-1)
Concentración de sales de la primer fuente de bombeo
(dS m-1)
Concentración de sales de la segunda fuente de bombeo
(dS m-1)
Volumen proporcional de la primer fuente de bombeo
Volumen proporcional de la segunda fuente de bombeo
Volumen total del mezclado de aguas
El área de cada parcela experimental fue conformada por
un aro metálico de 0.60 m de diámetro y altura de 0.40 m; las
estructuras metálicas provienen del corte de 32 tambos de 200
litros, los cuales fueron cortados a la mitad y se les eliminaron
ambas tapas. Los aros fueron insertados en el suelo que previamente fue barbechado, rastreado y nivelado. Fue sembrado el algodón en abril 12 en instalaciones de INIFAP donde se
estableció una población uniforme de 107,000 plantas ha-1 de
algodonero, para lo cual se sembraron 10 semillas por tambo y
una vez emergidas, se aclareo a 3 plantas por parcela experimental. La fertilización correspondiente fue proporcional en superficie a la dosis 120-40-00 y la escarda ó cultivada posterior
a cada riego se realizó manualmente con herramienta convencional. Las labores fitosanitarias fueron abordadas conforme el
paquete tecnológico de la región.
150 cm de profundidad, con el propósito de evaluar el proceso
de salinización ocasionado al suelo; al extracto de saturación
del suelo se le determinó pH, salinidad (CE), así como PSI,
iones solubles, arena, limo y arcilla (Aguilar et al., 1987). Las
características del sitio de trabajo, indican que es un suelo salino con valores de 4.9 a 5.2 dS m-1 y los valores PSI son de 3.26
a 3.37, donde predomina una textura franco a franco arcillolimoso; los suelos presentan una permeabilidad muy buena, de
acuerdo con el estudio agrológico (SRH, 1970). La profundidad
del agua freática fue ubicada a 2.40 m y durante el desarrollo
de la investigación presentó variaciones ± 0.30 y hasta 0.45 m.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La fracción de lixiviado que aplican los productores, está por
encima de la lámina de riego que debe abastecer la demanda
evapotranspirativa del cultivo, ya que las láminas de riego utilizadas son iguales o mayores a 14.6 cm; el flujo descendente
del agua aplicada como riego de auxilio, permite solubilizar y
trasladar las sales del perfil de suelo, hacia una mayor profundidad que la de raíces.
Manejo de dos y tres riegos de auxilio
La lámina total de riego aplicada para dos y tres riegos de
auxilio fue de 30 cm y 45 cm respectivamente, esto es sin incluir la lámina de pre-siembra; el comportamiento general de la
salinidad del extracto de saturación del suelo, y ocasionado por
los cuatro niveles de salinidad del agua, es dinámico para cada
manejo de riegos (Figura 1). Destaca una estabilidad en la concentración de sales del suelo para las profundidades 5, 30 y 60
cm en los cuatro niveles de salinidad estudiados y a partir de 60
cm se incrementa la concentración de sales progresivamente
hacia otras profundidades, sobre todo las que corresponden a
6.46 y 10. 27 dS m-1.
Se registra un aumento de sales en el perfil del suelo para
los tratamientos 6.46 y 10. 27 dS m-1 del agua aplicada y el umbral de salinización para dos auxilios aumenta al 34 por ciento
cuando se compara la máxima salinidad del agua utilizada en
el estrato 0-60 cm, en tanto para el estrato 90-150 cm el umbral
de salinización es del 82 por ciento. Para el manejo de tres auxilios, el umbral de salinización en el suelo es del 49 por ciento al
comparar el máximo nivel de salinidad del agua de riego, para
el estrato 0-60 cm, en tanto el mismo umbral aumenta a 92
por ciento para el estrato de suelo 90-150 cm de profundidad
(Figura 1).
Previo a la siembra y en post-cosecha del algodón, fue
muestreado el suelo a las profundidades 5, 30, 60, 90, 120 y
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Figura 1. Variaciones de la salinidad en el extracto de saturación del suelo (CEes), por la aplicación de dos, tres,
cuatro y cinco riegos de auxilio con cuatro niveles de salinidad en el agua de riego (CEar), para Valle de Juárez
Chihuahua.
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Manejo de cuatro y cinco riegos de auxilio
Rendimiento de algodón
Para el manejo de cuatro y cinco riegos de auxilio la lámina aplicada fue de 60 y 75 cm respectivamente, sin incluir la
lámina de pre-siembra. Nuevamente el comportamiento de la
salinidad en el extracto de saturación sigue la misma tendencia
que el mostrado para dos y tres riegos de auxilio. Para el manejo de cuatro y cinco auxilios, se mantiene una estabilidad en
la concentración de sales del suelo en todo el perfil del suelo,
sobre todo para los tratamientos 1.12 y 3.08 dS m-1 y aumenta progresivamente para los tratamientos 6.43 y 10.27 pero en
una baja proporción (Figura 1).
El cultivo de algodonero es considerado semi tolerante a
condiciones de salinidad ya que para valores de salinidad 7.7
dS m-1, el porcentaje de reducción del rendimiento o crecimiento no se ve afectado (Mass, 1984); el mismo estudio indica que
para valores de 12.5 dS m-1 el porcentaje de reducción del rendimiento es del 25 por ciento. Bajo este planeamiento se encontró que el manejo de agua salina de concentraciones 1.12,
3.08 y 6.43 dS m-1 guardaron una similitud en el comportamiento del rendimiento de fibra, toda vez que son concentraciones menores al límite de tolerancia sobre el cual inicia una
disminución en el rendimiento y/o crecimiento del algodonero
(Cuadro 1).
Cuadro 1. Rendimiento de fibra de algodón (pacas ha-1) sometido a cuatro niveles de salinidad del agua de riego
y al manejo de riegos de auxilio en Valle de Juárez, Chihuahua.
El manejo de cinco riegos para las concentraciones de salinidad 1.12, 3.08 y 6.43 dS m-1 proporcionó un rendimiento
medio de 5.87 ± 0.38 pacas ha-1, sin embargo el mismo manejo
de riegos pero con una concentración de 10.27 dS m-1 redujo
los rendimientos en un 23 por ciento, lo que se aproxima a lo
indicado por Mass (1984).
En lo que corresponde al manejo de cuatro riegos de auxilio, se tiene un comportamiento similar a lo señalado anteriormente, ya que el rendimiento medio de la salinidad del agua de
riego que corresponde para 1.12, 3.08 y 6.43 dS m-1 es 6.20 ±
0.52 pacas ha-1 y para la salinidad de agua de 10.27 dS m-1, los
rendimientos se abaten un 25.6 por ciento; para tres auxilios
se tiene un rendimiento medio de 5.39 ± 0.10 pacas ha-1 con
el agua de salinidad 1.12, 3.08 y 6.43 dS m-1 y para valores
de salinidad de 10.27 dS m-1 los rendimientos se abaten 15.5
por ciento; finalmente para el manejo de dos riesgos de auxilio
se tiene un rendimiento medio de 5.64 ± 0.17 pacas ha-1 para
agua de riego que va desde 1.12, 3.08 a 6.20 dS m-1, en tanto
para agua de salinidad 10.27 dS m-1 los rendimientos decrecen
un 24.8 por ciento.
CONCLUSIONES
La lámina total de riego aplicada que incluye la fracción de
lixiviado, es determinante para fomentar el proceso de salinización, ya que a mayor volumen de agua existe una mejor solu-
bilización de sales y traslado de las mismas a una profundidad
mayor que la de raíces.
Para cinco riegos de auxilio con el mayor volumen de agua
aplicada, el suelo mantiene una estabilidad en sus valores de
salinidad, debido al volumen de agua (0.75 m) más el riego de
pre siembra. Los tratamientos de dos y tres riegos de auxilio,
ocasionaron el mayor nivel de salinización del suelo, sobre todo
para las profundidades mayores o iguales a 0.9 m.
En la salinización de suelos destaca una estabilidad en la
concentración de sales para profundidades 5, 30 y 60 cm en
tratamientos de salinidad. A partir de 60 cm se incrementó la
concentración de sales progresivamente hacia otras profundidades, sobre todo para niveles de salinidad que corresponden
para 6.46 y 10. 27 dS m-1.
El manejo de dos y tres riegos de auxilio con agua de salinidad 6.46 y 10.27 dS m-1 ocasionaron el mayor nivel de salinización del suelo, sobre todo para profundidades mayores o
iguales a 0.9 m.
El agua de concentración 1.12, 3.08 y 6.43 dS m-1 guardaron una similitud para rendimiento de fibra, ya que estas concentraciones son menores al límite de tolerancia que es 7.7 dS
m-1 de acuerdo a investigaciones documentadas.
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Para valores de salinidad de 10.27 dS m-1, los rendimientos
de fibra de algodón se abatieron un 23 por ciento y los rendimientos presentaron una disminución progresiva, en la medida
que los riegos de auxilio fueron menores y/o la lámina total de
riegos disminuyó.
LITERATURA CITADA
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