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por T. A. Bauder, R. M. Waskom, P. L. Sutherland y J. G. Davis* (10/14)
Datos Rápidos…
- El conocimiento de la calidad del agua de riego es fundamental para comprender la gestión de la productividad a largo plazo.
- La calidad del agua de riego se evalúa en función del contenido total de sal, sodio y toxicidades iónicas específicas.
- En muchas áreas de Colorado, la calidad del agua de riego puede influir en la productividad de los cultivos.
Planta de maíz dañada por agua de aspersión salina.
Los suelos afectados por la sal se desarrollan a partir de una amplia gama de factores que incluyen: tipo de suelo, pendiente de campo y drenaje, tipo de sistema de riego y gestión, prácticas de abonado y abonado, y otras prácticas de gestión del suelo y el agua. En Colorado, quizás el factor más crítico para predecir, manejar y reducir los suelos afectados por la sal es la calidad del agua de riego que se utiliza. Además de afectar el rendimiento de los cultivos y las condiciones físicas del suelo, la calidad del agua de riego puede afectar las necesidades de fertilidad, el rendimiento y la longevidad del sistema de riego, y la forma en que se puede aplicar el agua. Por lo tanto, el conocimiento de la calidad del agua de riego es fundamental para comprender qué cambios de gestión son necesarios para la productividad a largo plazo.
Criterios de Calidad del agua de riego
Los científicos del suelo utilizan las siguientes categorías para describir los efectos del agua de riego en la producción de cultivos y la calidad del suelo:
- Riesgo de salinidad: contenido total de sal soluble
- Riesgo de sodio: proporción relativa de iones de sodio a calcio y magnesio
- pH ácido o básico
- Alcalinidad: carbonato y bicarbonato
- Iones específicos: cloruro, sulfato, boro y nitrato.
Otro posible deterioro de la calidad del agua de riego que puede afectar a la idoneidad de los sistemas de cultivo son los patógenos microbianos.
| Cuadro 1 Pautas generales para el riesgo de salinidad del agua de riego basadas en la conductividad. | |
| Limitaciones para el uso de | Conductividad Eléctrica |
| (dS/m)* | |
| Ninguno | ≤0.75 |
| Algunos | 0.76 – 1.5 |
| Moderate1 | 1.51 – 3.00 |
| Severe2 | ≥3.00 |
| *dS/m a 25 ºc = mmhos/cm1Leaching requerido en la gama más alta.2El buen drenaje necesario y las plantas sensibles pueden tener dificultades en la germinación. | |
Peligro de salinidad
La guía de calidad del agua más influyente en la productividad de los cultivos es el peligro de salinidad del agua medido por conductividad eléctrica (ECw). El efecto principal del agua de alta ECw en la productividad de los cultivos es la incapacidad de la planta para competir con los iones en la solución del suelo por agua (sequía fisiológica). Cuanto mayor es la EC, menos agua está disponible para las plantas, a pesar de que el suelo puede parecer húmedo. Debido a que las plantas solo pueden transpirar agua «pura», el agua de planta utilizable en la solución del suelo disminuye drásticamente a medida que aumenta la CE.
La cantidad de agua transpirada a través de un cultivo está directamente relacionada con el rendimiento; por lo tanto, el agua de riego con alta PCe reduce el potencial de rendimiento (Tabla 2). Las reducciones de rendimiento reales de regadío con agua de CE alta varían sustancialmente. Los factores que influyen en la reducción del rendimiento incluyen el tipo de suelo, el drenaje, el tipo de sal, el sistema de riego y la gestión. Más allá de los efectos en el cultivo inmediato está el impacto a largo plazo de la carga de sal a través del agua de riego. El agua con un ECw de solo 1.15 dS / m contiene aproximadamente 2,000 libras de sal por cada acre y pie de agua. Puede utilizar los factores de conversión de la Tabla 3 para hacer este cálculo para otros niveles de EC de agua.
| Cuadro 2 Reducción potencial del rendimiento a partir de agua salina para cultivos de regadío seleccionados.1 |
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| % la reducción del rendimiento | ||||
| los Cultivos | 0% | 10% | 25% | 50% |
| ECw2 | ||||
| la Cebada | 5.3 | 6.7 | 8.7 | 12 |
| Trigo | 4.0 | 4.9 | 6.4 | 8.7 |
| Sugarbeet3 | 4.7 | 5.8 | 7.5 | 10 |
| La Alfalfa | 1.3 | 2.2 | 3.6 | 5.9 |
| Papa | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| Maíz (grano) | 1.1 | 1.7 | 2.5 | 3.9 |
| Maíz (ensilaje) | 1.2 | 2.1 | 3.5 | 5.7 |
| Cebolla | 0.8 | 1.2 | 1.8 | 2.9 |
| los Frijoles Secos | 0.7 | 1.0 | 1.5 | 2.4 |
| 1Adapted de «Calidad del Agua para el Riego.»R. S. Ayers. Jour. de la Irrig. y Escurrir. Div., ASCE. Vol 103, No. IR2, junio de 1977, pág. 140. 2ECw = conductividad eléctrica del agua de riego en dS / m a 25oC. 3 Sensible durante la germinación. La ECw no debe exceder los 3 dS/m para remolachas de jardín y remolachas azucareras. |
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Otros términos que los laboratorios y las fuentes bibliográficas utilizan para informar sobre el peligro de salinidad son: sales, salinidad, conductividad eléctrica (ECw) o sólidos disueltos totales (TDS). Estos términos son todos comparables y todos cuantifican la cantidad de «sales» disueltas (o iones, partículas cargadas) en una muestra de agua. Sin embargo, TDS es una medición directa de iones disueltos y EC es una medición indirecta de iones por un electrodo.
Aunque las personas confunden con frecuencia el término «salinidad» con la sal común de mesa o el cloruro de sodio (NaCl), la EC mide la salinidad de todos los iones disueltos en una muestra. Esto incluye iones con carga negativa (p. ej., Cl -, NO-3) e iones con carga positiva (p. ej., Ca++, Na+). Otra fuente común de confusión es la variedad de sistemas de unidades utilizados con ECw. La unidad preferida es deciSiemens por metro (dS / m), sin embargo, los milimhos por centímetro (mmho/cm) y los micromhos por centímetro (µmho/cm) todavía se usan con frecuencia. Las conversiones para ayudarlo a cambiar entre sistemas de unidades se proporcionan en la Tabla 3.
| Cuadro 3 Factores de conversión para informes de laboratorio sobre la calidad del agua de riego. | |||
| Componente | Convertir | Multiplicar Por | Para Obtener |
| el Agua de nutrientes o TDS | mg/L | 1.0 | ppm |
| La salinidad del agua de peligro | 1 dS/m | 1.0 | 1 mmho/cm |
| la salinidad del Agua de peligro | 1 mmho/cm | 1,000 | 1 µmho/cm |
| la salinidad del Agua de peligro | ECw (dS/m) CE <5 dS/m |
640 | TDS (mg/L) |
| la salinidad del Agua de peligro | ECw (dS/m) CE >5 dS/m |
800 | TDS (mg/L) |
| Agua NO3N, SO4-S,B | ppm | 0.23 | libras por acre pulgadas de agua |
| agua de Riego | acre pulgadas | 27,150 | galones de agua |
Definiciones |
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| Abbrev. | Significado |
| mg/L | miligramos por litro |
| meq/L | miliequivalentes por litro |
| ppm | partes por millón |
| dS/m | deciSiemens por metro |
| µS/cm | microSiemens por centímetro |
| mmho/cm | millimhos por centímetro |
| TDS | el total de sólidos disueltos |
De Sodio Peligro
La Infiltración Y La Permeabilidad De Los Problemas
A Pesar De Que el crecimiento de las plantas está limitado principalmente por el nivel de salinidad (ECw) del agua de riego, la aplicación de agua con un desequilibrio de sodio puede reducir aún más el rendimiento en ciertas condiciones de textura del suelo. Las reducciones en la infiltración de agua pueden ocurrir cuando el agua de riego contiene un alto contenido de sodio en relación con el contenido de calcio y magnesio. Esta condición, denominada «sodicidad», es el resultado de la acumulación excesiva de sodio en el suelo. El agua sódica no es lo mismo que el agua salina. La sodicidad causa hinchazón y dispersión de las arcillas del suelo, formación de costras en la superficie y taponamiento de poros. Esta condición degradada de la estructura del suelo a su vez obstruye la infiltración y puede aumentar la escorrentía. La sodicidad causa una disminución en el movimiento descendente del agua hacia y a través del suelo, y las raíces de las plantas que crecen activamente pueden no obtener agua adecuada, a pesar de la acumulación de agua en la superficie del suelo después del riego.
La medida más común para evaluar la sodicidad en el agua y el suelo se denomina Relación de Adsorción de sodio (SAR). El SAR define la sodicidad en términos de la concentración relativa de sodio (Na) en comparación con la suma de iones de calcio (Ca) y magnesio (Mg) en una muestra. El SAR evalúa el potencial de problemas de infiltración debido a un desequilibrio de sodio en el agua de riego. El SAR se escribe matemáticamente a continuación, donde Na, Ca y Mg son las concentraciones de estos iones en miliequivalentes por litro (meq/L). Las concentraciones de estos iones en muestras de agua se proporcionan típicamente en miligramos por litro (mg/L). Para convertir Na, Ca y Mg de mg/L a meq/L, debe dividir la concentración entre 22,9, 20 y 12,15, respectivamente.
Para la mayoría de las aguas de riego encontradas en Colorado, la fórmula estándar de SAR proporcionada anteriormente es adecuada para expresar el peligro potencial del sodio. Sin embargo, para el agua de riego con alto contenido de bicarbonato (HCO3), se puede calcular un SAR «ajustado» (SARADJ). En este caso, la cantidad de calcio se ajusta según la alcalinidad del agua, se recomienda en lugar del SAR estándar (consulte la sección de pH y alcalinidad a continuación). Su laboratorio puede calcular un SAR ajustado en situaciones en las que el HCO3 es mayor de 200 mg/L o el pH es mayor de 8,5.
 |
meq / L = mg/L dividido por el peso atómico del ion dividido por la carga iónica (Na+=23,0 mg / meq, Ca++ = 20,0 mg / meq, Mg++ = 12,15 mg / meq) |
Los posibles problemas de infiltración y permeabilidad del suelo creados por las aplicaciones de agua de riego con alta «sodicidad» no pueden evaluarse adecuadamente basándose únicamente en el SAR. Esto se debe a que el potencial de hinchazón del agua de baja salinidad (ECw) es mayor que las aguas de alta ECw con el mismo contenido de sodio (Tabla 4). Por lo tanto, una evaluación más precisa del peligro de infiltración/permeabilidad requiere el uso de la conductividad eléctrica (ECw) junto con el SAR.
| Cuadro 4 Guidelines for assessment of sodium hazard of irrigation water based on SAR and ECw2. | ||
| Potencial de Infiltración de Agua en el Problema | ||
| Irrigationwater SAR | Raro | Probable |
| —-ECw2 (dS/m)—- | ||
| 0-3 | >0.7 | <0.2 |
| 3-6 | >1.2 | <0.4 |
| 6-12 | >1.9 | <0.5. |
| 12-20 | >2.9 | <1.0 |
| 20-40 | >5.0 | <3.0 |
| 2Modified de R. S. Ayers y D. W. Westcot. 1994. Water Quality for Agriculture, Irrigation and Drainage Paper 29, rev. 1, Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, Roma. | ||
Muchos factores, como la textura del suelo, la materia orgánica, el sistema de cultivo, el sistema de riego y el manejo, afectan la forma en que el sodio en el agua de riego afecta a los suelos. Los suelos con mayor probabilidad de presentar infiltración y costras reducidas del agua con SAR elevado (mayor de 6) son aquellos que contienen más del 30% de arcilla expansiva (esmectita). Los suelos que contienen más del 30% de arcilla incluyen la mayoría de los suelos en las clases de textura franco arcillosa, franco arcilloso limoso y margas arcillosas más finas y algunas arenosas. En Colorado, las arcillas esmectitas son comunes en áreas con producción agrícola.
| Cuadro 5 Rangos de susceptibilidad para cultivos a lesiones foliares por agua de aspersión salina. | ||||
| Na o Cl concentración (mg/L) causar lesiones foliares | ||||
| la concentración de Na | <46 | 46-230 | 231-460 | >460 |
| la concentración de Cl | <175 | 175-350 | 351-700 | >700 |
| Albaricoque | Pimienta | Alfalfa | Remolacha Azucarera | |
| Ciruela | Patata | Cebada | Girasol | |
| Tomate | Maíz | Sorgo | ||
| Las lesiones foliares están influenciadas por las condiciones culturales y ambientales. Estos datos se presentan solo como pautas generales para el riego diurno. Fuente: Tolerancia a la sal de cultivos en Masa (1990). En: Manual de Evaluación y Gestión Agrícola. K. K. Tanji (ed.). ASCE, Nueva York. p 262-304. | ||||
pH y alcalinidad
La acidez o basicidad del agua de riego se expresa como pH (< 7,0 ácido; > 7,0 básico). El rango de pH normal para el agua de riego es de 6,5 a 8,4. Los PH anormalmente bajos no son comunes en Colorado, pero pueden causar corrosión acelerada en el sistema de riego donde ocurren. Los pH altos por encima de 8.5 a menudo son causados por altas concentraciones de bicarbonato (HCO3–) y carbonato (CO32–), conocidas como alcalinidad. Los altos carbonatos hacen que los iones de calcio y magnesio formen minerales insolubles, dejando al sodio como el ion dominante en la solución. Como se describe en la sección de riesgo de sodio, esta agua alcalina podría intensificar el impacto del agua con alto SAR en las condiciones sódicas del suelo. El exceso de concentrados de bicarbonato también puede ser problemático para los sistemas de riego por goteo o microespray cuando la acumulación de calcita o incrustación causa tasas de flujo reducidas a través de orificios o emisores. En estas situaciones, puede ser necesaria la corrección inyectando materiales sulfúricos u otros ácidos en el sistema.
Cloruro
El cloruro es un ion común en las aguas de riego de Colorado. Aunque el cloruro es esencial para las plantas en cantidades muy bajas, puede causar toxicidad en cultivos sensibles en altas concentraciones (Tabla 6). Al igual que el sodio, las concentraciones altas de cloruro causan más problemas cuando se aplican con riego por aspersión (Tabla 6). La quema de hojas bajo aspersores de sodio y cloruro se puede reducir mediante riego nocturno o aplicación en días fríos y nublados. También se recomiendan boquillas de caída y mangueras de arrastre cuando se aplica agua de riego salina a través de un sistema de rociadores para evitar el contacto directo con las superficies de las hojas.
| Cuadro 6 Clasificación de cloruro de agua de riego. | |
| Cloruro (ppm) | Efecto en los cultivos |
| Por debajo de 70 | Generalmente seguro para todas las plantas. |
| 70-140 | Las plantas sensibles muestran lesiones. |
| 141-350 | Las plantas moderadamente tolerantes muestran lesiones. |
| Por encima de 350 | Puede causar problemas graves. |
| Tolerancia al cloruro de cultivos seleccionados. Listado en orden de tolerancia creciente: (baja tolerancia) frijol seco, cebolla, zanahoria, lechuga, pimiento, maíz, patata, alfalfa, pasto sudanés, calabacín, trigo, sorgo, remolacha azucarera, cebada (alta tolerancia). Fuente: Tolerancia a la sal de cultivos en Masa (1990). Agricultural Salinity Assessment and Management Manual. K. K. Tanji (ed.). ASCE, Nueva York. pp 262-304. | |
Boro
El boro es otro elemento esencial en cantidades bajas, pero tóxico en concentraciones más altas (Tabla 7). De hecho, la toxicidad puede ocurrir en cultivos sensibles a concentraciones inferiores a 1,0 ppm. Los suelos de Colorado y las aguas de riego contienen suficiente B que no se requiere fertilizante B adicional en la mayoría de las situaciones. Debido a que la toxicidad de B puede ocurrir a concentraciones tan bajas, se recomienda un análisis del agua de riego para las aguas subterráneas antes de aplicar B adicional a los cultivos de regadío.
| Cuadro 7 El boro sensibilidad de los seleccionados Colorado plantas (B concentración, mg/ L*) | ||||
| Sensible | Moderadamente Sensibles | Moderadamente Tolerante | Tolerante | |
| 0.5-0.75 | 0.76-1.0 | 1.1-2.0 | 2.1-4.0 | 4.1-6.0 |
| Melocotón | Trigo | Zanahoria | Lechuga | Alfalfa |
| Cebolla | Cebada | Patata | Col | Azúcar de remolacha |
| Girasol | Pepino | Maíz | Tomate | |
| Haba Seca | la Avena | |||
| Fuente: Masa (1987) la tolerancia a la Sal de las plantas. CRC Handbook of Plant Science in Agriculture (en inglés). B. R. Cristie (ed.). CRC Press Inc. * Concentraciones máximas toleradas en agua del suelo o extracto de saturación sin reducción del rendimiento o del crecimiento vegetativo. Las concentraciones máximas en el agua de riego son aproximadamente iguales a estos valores o ligeramente inferiores. |
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Sulfato
El ion sulfato es un importante contribuyente a la salinidad en muchas de las aguas de riego de Colorado. Al igual que con el boro, el sulfato en el agua de riego tiene beneficios para la fertilidad, y el agua de riego en Colorado a menudo tiene suficiente sulfato para la máxima producción para la mayoría de los cultivos. Las excepciones son los campos arenosos con < 1 por ciento de materia orgánica y <10 ppm de SO4-S en agua de riego.
Nitrógeno
El nitrógeno en el agua de riego (N) es en gran medida un problema de fertilidad, y el nitrato de nitrógeno (NO3-N) puede ser una fuente significativa de N en el Sur de Platte, el Valle de San Luis y partes de las cuencas del río Arkansas. El ion nitrato a menudo se produce en concentraciones más altas que el amonio en el agua de riego. Las aguas con alto contenido de N pueden causar problemas de calidad en cultivos como la cebada y la remolacha azucarera y un crecimiento vegetativo excesivo en algunas verduras. Sin embargo, estos problemas generalmente se pueden superar con un buen manejo de fertilizantes y riego. Independientemente del cultivo, el nitrato debe acreditarse a la tasa de fertilizante, especialmente cuando la concentración excede 10 ppm de NO3-N (45 ppm de NO3). La tabla 3 proporciona conversiones de ppm a libras por acre pulgada.
Resumen
La calidad del agua de riego disponible para los agricultores y otros regantes tiene un impacto considerable en las plantas que se pueden cultivar con éxito, la productividad de estas plantas, la infiltración de agua y otras condiciones físicas del suelo. El primer paso para comprender cómo una fuente de agua de riego puede afectar un sistema suelo-planta es que lo analice un laboratorio de renombre. La hoja informativa de la Extensión de la Universidad Estatal de Colorado, Seleccionar un Laboratorio Analítico 0.520, puede ayudarlo a localizar un laboratorio en su área que esté familiarizado con la calidad del agua de riego. Se encuentra información adicional sobre la comprensión y el manejo de condiciones salinas y sódicas en las hojas informativas de la Universidad Estatal de Colorado, Manejo de Suelos Salinos 0.503 y Manejo de Suelos Sódicos 0.504.