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CALIDAD DEL AGUA DEL EMBALSE DE LA PRESA LA VEGA Y SU IMPACTO EN LAS TIERRAS AGRÍCOLAS
BAJO RIEGO
CELIA DE LA MORA OROZCO, HUGO ERNESTO FLORES LOPEZ, ALVARO AGUSTIN CHAVEZ DURAN
Centro de Investigación Regional Pacífico Centro Campo Experimental Centro Altos de Jalisco
Tepatitlán de Morelos, Jalisco Noviembre de 2013
Libro Técnico Núm. 6 ISBN: 978-607-37-0186-0
Directorio Institucional
SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN
LIC. ENRIQUE MARTÍNEZ Y MARTÍNEZ
Secretario
LIC. JESÚS AGUILAR PADILLA Subsecretario de Agricultura
PROF. ARTURO OSORNIO SÁNCHEZ
Subsecretario de Desarrollo Rural
LIC. RICARDO AGUILAR CASTILLO Subsecretario de Alimentación y Competitividad
ING. JAVIER GUÍZAR MACÍAS
Delegado de la SAGARPA en Jalisco
INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRÍCOLAS Y PECUARIAS
DR. PEDRO BRAJCICH GALLEGOS Director General
DR. SALVADOR FERNÁNDEZ RIVERA
Coordinador de Investigación, Innovación y Vinculación
MSC. ARTURO CRUZ VÁZQUEZ Coordinador de Planeación y Desarrollo
LIC. LUIS CARLOS GUTIÉRREZ JAIME Coordinador de Administración y Sistemas
LIC. MARÍA DEL CARMEN SANTILLANA ANDRACA
Director General Adjunto de la Unidad Jurídica
CENTRO DE INVESTIGACIÓN REGIONAL PACÍFICO CENTRO
DR. JOSE ANTONIO RENTERIA FLORES Director Regional del CIRPAC
DR. GERARDO SALAZAR GUTIERREZ
Director de Investigación
MC. PRIMITIVO DÍAZ MEDEROS Director de Planeación y Desarrollo
LIC. MIGUEL MÉNDEZ GONZÁLEZ
Director de Administración
MC.RAMÓN HERNANDEZ VIRGEN Jefe del Campo Experimental Centro Altos de Jalisco
CALIDAD DEL AGUA DEL EMBALSE DE LA PRESA LA VEGA Y SU
IMPACTO EN LAS TIERRAS AGRICOLAS BAJO RIEGO
Dra. Celia DE LA MORA OROZCO Investigador C.E. Centro Altos Jalisco CIRPAC-INIFAP
Dr. Hugo Ernesto FLORES LOPEZ
Investigador C.E. Centro Altos Jalisco CIRPAC-INIFAP
M.C. Álvaro Agustín CHÁVEZ DURÁN Investigador C.E. Centro Altos Jalisco CIRPAC-INIFAP
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias
Centro de Investigación Regional Pacífico Centro Campo Experimental Centro Altos de Jalisco
Tepatitlán de Morelos Jalisco, México
Libro Técnico Núm. 6 ISBN: 978-607-37-0186-0 Noviembre de 2013
CALIDAD DEL AGUA DEL EMBALSE DE LA PRESA LA VEGA Y SU
IMPACTO EN LAS TIERRAS AGRICOLAS BAJO RIEGO
No está permitida la reproducción total o parcial de esta publicación, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito a la Institución. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Progreso Núm. 5. Colonia Barrio de Santa Catarina Delegación Coyoacán, C.P. 04010, México, D.F. Tel. (55) 38718700 www.inifap.gob.mx Primera Edición: 2013 Impreso en México ISBN: 978-607-37-0186-0 Libro Técnico Núm. 6 Noviembre de 2013 CAMPO EXPERIMENTAL CENTRO ALTOS DE JALISCO CIRPAC- INIFAP Kilómetro 8.0 Carretera Tepatitlán Lagos de Moreno Apartado Postal 56 Tepatitlán de Morelos, Jalisco., México. C.P. 47600 Teléfono (378) 7820355 Fax (378) 7824638 La presente publicación se terminó de imprimir el mes de Noviembre de 2013 en los talleres Gráficos de Prometeo Editores, S.A. de C.V. Libertad 1457, Colonia Americana, Guadalajara Jalisco CP.44160 Tel.01(33) 38262726. Su tiraje consta de 1000 ejemplares La cita correcta de esta obra es:
De La Mora, O.C., H.E. Flores L. y Durán Ch., A.A. 2013. Calidad del agua del embalse de la presa La Vega y su impacto en las tierras agrícolas bajo riego. Libro Técnico Núm. 6 Campo experimental Centro-Altos de Jalisco, México. 168 p.
i
CONTENIDO Página
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................... 1 2. ANTECEDENTES .............................................................................. 2 2.1. Importancia de la calidad del agua .................................................. 2 2.2. Estudios previos en la presa La Vega ............................................. 4 2.3. Parámetros de calidad del agua, importancia para la vida acuática, riego agrícola y el medio ambiente. ........................................................ 9
2.3.1. Temperatura ............................................................................. 9 2.3.2. pH ............................................................................................ 9 2.3.3. Conductividad eléctrica .......................................................... 11 2.3.4. Oxígeno Disuelto .................................................................... 12 2.3.5. Turbiedad ............................................................................... 12 2.3.6. Durezas .................................................................................. 13 2.3.7. Solidos disueltos totales ......................................................... 15 2.3.8. Cloruros .................................................................................. 15 2.3.9. Sulfatos .................................................................................. 17 2.3.10. Alcalinidad (carbonatos y bicarbonatos) ............................... 17 2.3.11. Nitrógeno .............................................................................. 20 2.3.12. Compuestos de fósforo ........................................................ 27 2.3.13. Riesgo por sodio (la proporción relativa de los iones de sodio, calcio y magnesio). .......................................................................... 28 2.3.14. Carbonato Sódico Residual (CSR) ....................................... 30 2.3.15. Elementos Químicos ............................................................ 30 2.3.16. Coliformes fecales y totales .................................................. 32 2.3.17. Análisis Taxonómico y Cuantitativo del Plancton .................. 33
2.4. Efecto de la calidad del agua sobre la productividad agrícola ....... 33 2.4.1. Salinidad del suelo y su efecto en los cultivos ........................ 35 2.4.2. Manejo de agua salina para riego........................................... 39 2.4.3. La salinidad en la producción de caña de azúcar ................... 39 2.4.4. Unidades de salinidad en el agua ........................................... 40 2.4.5. Efecto del Boro en los cultivos ................................................ 41 2.4.6. Deficiencia de boro en las plantas .......................................... 42 2.4.7. Toxicidad por boro en las plantas ........................................... 43
3. JUSTIFICACIÓN .............................................................................. 45 4. PROBLEMÁTICA ............................................................................. 47 5. OBJETIVO ....................................................................................... 47 6. METODOLOGÍA .............................................................................. 48 6.1. Descripción del área de estudio .................................................... 48
ii
6.2. Metodología para el análisis de agua ............................................ 50 6.3. Análisis de resultados de agua ...................................................... 54
6.3.1. Determinación del Índice de Calidad del Agua (ICA) .............. 54 6.3.2. Metodología para la determinación del riesgo por salinidad (SAR) y carbonato sódico residual (CSR) en agua para uso en riego agrícola ............................................................................................ 58 6.3.3. Análisis comparativo con criterios establecidos para aguas de irrigación. ......................................................................................... 60 6.3.4. Utilización de estadística básica descriptiva y otras herramientas para la representación gráfica de la información en los resultados de muestras de agua ...................................................... 61
6.4. Muestreo de suelos ....................................................................... 61 6.4.1. Análisis de la condición de salinidad y contenido de boro en el suelo. 62 6.4.2. Muestreo de plantas ............................................................... 63 6.4.3. Análisis de información ........................................................... 64
7. RESULTADOS ............................................................................. 65 7.1. Índice de Calidad del Agua (ICA) .................................................. 65 7.2. Riesgo por salinidad (contenido total de sal soluble) ..................... 67
7.2.1. Conductividad ........................................................................ 67 7.3. Riesgo por sodio (la proporción relativa de los iones de sodio, calcio y magnesio). ........................................................................................ 69
7.3.1. Proporción de Sodio Absorbido (SAR, Sodium Absorption Ratio por sus siglas en inglés) ................................................................... 69 7.3.2. Carbonato Sódico Residual (CSR) ......................................... 72 7.3.3. pH .......................................................................................... 75 7.3.4. Alcalinidad (carbonatos y bicarbonatos) ................................. 76
7.4. Iones específicos; (Cloruros, sulfatos, boro y nitratos) .................. 77 7.4.1. Cloruros .................................................................................. 77 7.4.2. Sulfatos .................................................................................. 80 7.4.3. Boro ....................................................................................... 82 7.4.4. Nitritos y Nitratos .................................................................... 85
8. OTROS PARÁMETROS DE IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DE AGUA................................................................................................... 88 8.1. Temperatura ................................................................................. 88 8.2. Oxígeno Disuelto ........................................................................... 90 8.3. Turbiedad ...................................................................................... 91 8.4. Dureza expresada en Grados hidrométricos franceses ................. 93
8.4.1. Nitrógeno Total ....................................................................... 94 8.4.2. Nitrógeno Amoniacal .............................................................. 95
iii
8.5. Compuestos de fósforo ................................................................. 97 8.6. Solidos disueltos totales ................................................................ 99 8.7. Elementos Tóxicos y Metales Pesados ....................................... 101
8.7.1. Arsénico ............................................................................... 101 8.8. Organismos ................................................................................. 102 8.9. Análisis Taxonómico y Cuantitativo del Plancton ......................... 104
8.9.1. Plancton en cuerpos de agua ............................................... 104 9. COMPARACIÓN CON LOS CRITERIOS ECOLÓGICOS DE CALIDAD DEL AGUA CE-CCA-001/89 .............................................. 106 9.1. Calidad de agua para riego agrícola ............................................ 107 9.2. Calidad de agua de riego para protección de la vida acuática ..... 109 9.3. Calidad de agua para acuacultura ............................................... 111 9.4. Recomendaciones para la mitigación de contaminantes en el agua de la presa La Vega (Boro y Arsénico). .............................................. 112
9.4.1. Plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas en comunidades en el área de influencia de la presa La Vega. ........... 112 9.4.2. Bioremediacion (humedales) ................................................ 112 9.4.3. Osmosis inversa ................................................................... 114 9.4.4. Resina macroreticular ........................................................... 115
10. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DEL ANÁLISIS DE SUELOS IRRIGADOS CON AGUA DE LA PRESA LA VEGA ........................... 116 10.1. Parámetros de suelo ................................................................. 116
10.1.1. Materia Orgánica (MO) ....................................................... 117 10.1.2. Textura ............................................................................... 117 10.1.3. Contenido de aniones y cationes ........................................ 117 10.1.4. Conductividad eléctrica ...................................................... 118 10.1.5. pH en el extracto de saturación .......................................... 120 10.1.6. Boro ................................................................................... 123
10.2. Distribución espacial de parámetros de suelo ........................... 125 10.2.1. Materia Orgánica (MO) ....................................................... 125 10.2.2. Textura ............................................................................... 127 12.2.3. Conductividad eléctrica ...................................................... 132 10.2.4. pH en el extracto de saturación .......................................... 134 10.2.5. Boro ................................................................................... 136
10.3. Contenido de Boro en la caña de azúcar ................................... 139 11. Recomendaciones para el manejo de los problemas de toxicidad por boro y salinidad .................................................................................. 140 11.1. Lavado de Boro ......................................................................... 140 11.2. Cambio a un cultivo más tolerante al boro ................................. 142 11.3. Prácticas culturales ................................................................... 145
iv
13.4. Combinar el agua de riego con agua con menor cantidad de iones tóxicos 148 12. CONCLUSIONES ........................................................................ 149 13. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA ................................................... 153
v
INDICE DE FIGURAS
FIGURA 2.1.ESCALA DE PH QUE SE PUEDE ENCONTRAR EN LOS DIVERSOS
COMPUESTOS. ............................................................................................. 10 FIGURA 2. 2. CICLO DEL NITRÓGENO. .................................................................... 21 FIGURA 2. 3. DEFICIENCIA DE BORO EN A) REMOLACHA Y B) PAPA. FUENTE:SHARMA,
2006. ......................................................................................................... 42 FIGURA 2. 4. SÍNTOMAS DE TOXICIDAD POR BORO EN CAÑA DE AZÚCAR. ................. 45
FIGURA 6. 1. PRESA LA VEGA Y SU ÁREA DE INFLUENCIA (CEA, 2012) ..... 49 FIGURA 6. 2. ÁREA DE DRENAJE DEL EMBALSE DE LA PRESA LA VEGA...... 50 FIGURA 6. 3. SITIOS DE MUESTREO SELECCIONADOS, AFLUENTES A LA PRESA
LA VEGA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y LA RED DE CANALES DE
RIEGO. ........................................................................................... 52 FIGURA 6. 4. SITIOS DE MUESTREO DE SUELO EN EL ÁREA DE DRENAJE DEL
EMBALSE DE LA PRESA LA VEGA. ..................................................... 63 FIGURA 7. 1.F RESULTADOS DE LA DETERMINACIÓN DEL ICA, EN LOS
AFLUENTES A LA PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y RED DE
CANALES DE RIEGO. ....................................................................... 66 FIGURA 7. 2. VALORES DE CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EN LOS AFLUENTES
A LA PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RED DE CANALES DE RIEGO Y EL RIO
AMECA. ......................................................................................... 68 FIGURA 7. 3. VALORES DE SAR ENCONTRADOS EN LOS AFLUENTES A LA
PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y RED DE CANALES DE
RIEGO. ........................................................................................... 70 FIGURA 7. 4. REPRESENTACION ESPACIAL DE LOS VALORES DE SAR
ENCONTRADOS EN LOS AFLUENTES A LA PRESA Y DENTRO DE LA PRESA
LA VEGA. ....................................................................................... 71 FIGURA 7. 5. REPRESENTACION ESPACIAL DE LOS VALORES DE SAR
ENCONTRADOS EN LA RED DE CANALES DE RIEGO. ........................... 72 FIGURA 7. 6. VALORES DE CSR ENCONTRADOS EN LOS AFLUENTES A LA
PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y LA RED DE CANALES DE
RIEGO. ........................................................................................... 73 FIGURA 7. 7. VALORES DE CSR ENCONTRADOS EN LOS DIVERSOS SITIOS DE
MUESTREO DENTRO DE LA PRESA Y SUS AFLUENTES. ........................ 74 FIGURA 7. 8. VALORES DE CSR ENCONTRADOS EN LOS DIVERSOS SITIOS DE
MUESTREO, EN EL RIO AMECA Y LA RED DE CANALES DE RIEGO. ........ 75
vi
FIGURA 7. 9. VALORES DE PH ENCONTRADOS EN LOS AFLUENTES A LA
PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y LA RED DE CANALES DE
RIEGO. ........................................................................................... 76 FIGURA 7. 10. VALORES DE ALCALINIDAD TOTAL OBTENIDOS EN AFLUENTES
A LA PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y LA RED DE CANALES
DE RIEGO. ...................................................................................... 77 FIGURA 7. 11. CONCENTRACIÓN DE CLORUROS EN LOS AFLUENTES A LA
PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA, RIO SALADO Y RED DE
CANALES DE RIEGO. ....................................................................... 79 FIGURA 7. 12. CONCENTRACIÓN DE SULFATOS EN LOS AFLUENTES A LA
PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y RED DE CANALES DE
RIEGO. ........................................................................................... 81 FIGURA 7. 13. CONCENTRACIÓN DE BORO EN LOS AFLUENTES A LA PRESA,
DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA, RIO SALADO Y RED DE CANALES DE
RIEGO. ........................................................................................... 83 FIGURA 7. 14. DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LAS CONCENTRACIONES DE BORO
EN LA PRESA LA VEGA Y SUS PRINCIPALES AFLUENTES. .................... 84 FIGURA 7. 15. DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LAS CONCENTRACIONES DE BORO
EN LA RED DE CANALES DE RIEGO Y RIO AMECA. .............................. 84 FIGURA 7. 16. CONCENTRACIÓN DE NITRITOS EN LOS AFLUENTES A LA
PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA, RIO SALADO Y RED DE
CANALES DE RIEGO. ....................................................................... 86 FIGURA 7. 17. CONCENTRACIÓN DE NITRATOS EN LOS AFLUENTES A LA
PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA, RIO SALADO Y RED DE
CANALES DE RIEGO. ....................................................................... 87 FIGURA 8. 1. TEMPERATURA (ºC) OBSERVADA EN LOS AFLUENTE A LA PRESA,
DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y RED DE CANALES DE RIEGO. ...... 89 FIGURA 8. 2. CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO EN LOS AFLUENTES A
LA PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA, RIO SALADO Y RED DE
CANALES DE RIEGO. ....................................................................... 90 FIGURA 8. 3. UNIDAD NEFELOMÉTRICA DE TURBIDEZ (UNT) EN LOS
AFLUENTES A LA PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y RED DE
CANALES DE RIEGO. ....................................................................... 92 FIGURA 8. 4. GRADOS HIDROMÉTRICOS FRANCESES (DUREZAS) EN LOS
AFLUENTES A LA PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA, RIO
SALADO Y LA RED DE CANALES DE RIEGO. ........................................ 93 FIGURA 8. 5. CONCENTRACIÓN DE TKN EN LOS AFLUENTES, DENTRO DE LA
PRESA, RIO AMECA Y RED CANALES DE RIEGO. ................................. 95
vii
FIGURA 8. 6. CONCENTRACIÓN DE NITRÓGENO AMONIACAL EN LOS
DIFERENTES SITIOS DE MUESTREO, AFLUENTES, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y RED DE CANALES DE RIEGO. ........................................ 96
FIGURA 8. 7. CONCENTRACIÓN DE FÓSFORO TOTAL EN LOS AFLUENTES A LA
PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y RED DE CALANES DE
RIEGO. ........................................................................................... 98 FIGURA 8. 8. CONCENTRACIÓN DE ORTOFOSFATOS EN LOS AFLUENTES A LA
PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y RED DE CANALES DE
RIEGO. ........................................................................................... 99 FIGURA 8. 9. SOLIDOS DISUELTOS TOTALES EN LAS MUESTRAS DE AGUA,
AFLUENTES A LA PRESA, DENTRO DE LA PRESA, RIO AMECA Y RED DE
CANALES DE RIEGO. ..................................................................... 100 FIGURA 8. 10. GÉNERO Y/O ESPECIES DE FITOPLANCTON IDENTIFICADAS EN
LAS MUESTRAS DE AGUA DE LOS DIFERENTES SITIOS DE MUESTREO
DENTRO DE LA PRESA LA VEGA. .................................................... 105 FIGURA 9. 1. HUMEDAL PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
DOMÉSTICAS. ............................................................................... 113 FIGURA 9. 2. RESINA DE INTERCAMBIO IÓNICO PARA LA REMOCIÓN DE
METALES PESADOS EN AGUA. ......... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. FIGURA 10. 1.INTERACCIÓN ENTRE LA CE EN LAS PROFUNDIDADES DE 0 A 5
CM Y 5 A 35 CM DE PROFUNDIDAD. ................................................ 118 FIGURA 10. 2. ...................................................................................... 120 FIGURA 10. 3. INTERACCIÓN ENTRE EL PH EN LAS PROFUNDIDADES DE 0 A 5
CM Y 5 A 35 CM DE PROFUNDIDAD. ................................................ 121 FIGURA 10. 4. INFLUENCIA DEL PH SOBRE LA DISPONIBILIDAD DE
NUTRIMENTOS PARA LAS PLANTAS Y EL RANGO DE 7.2 A 8.3 QUE LA
MAYOR PARTE DE LOS SUELOS DE LA ZONA DE RIEGO DE LA PRESA LA
VEGA. ......................................................................................... 122 FIGURA 10. 5. ...................................................................................... 123 FIGURA 10. 6. ...................................................................................... 125 FIGURA 10. 7. DISTRIBUCIÓN DEL CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA DE
SUELO EN LA PROFUNDIDAD DE: A) 0 A 5 Y B) 5 A 35 CM DEL ÁREA DE
RIEGO DE LA PRESA LA VEGA, DE AMECA, JALISCO......................... 127 FIGURA 10. 8. DISTRIBUCIÓN DEL CONTENIDO DE ARCILLA EN EL SUELO EN
LA PROFUNDIDAD DE A) 0 A 5 Y DE B) 5 A 35 CM DEL ÁREA DE RIEGO DE
LA PRESA LA VEGA, DE AMECA, JALISCO. ...................................... 130
viii
FIGURA 10. 9. DISTRIBUCIÓN DEL CONTENIDO DE ARENA EN EL SUELO EN LA
PROFUNDIDAD DE A) 0 A 5 Y DE B) 5 A 35 CM DEL ÁREA DE RIEGO DE LA
PRESA LA VEGA, DE AMECA, JALISCO. ........................................... 131 FIGURA 10.10. DISTRIBUCIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA DEL SUELO
EN LA PROFUNDIDAD DE 0 A 5 Y DE 5 A 35 CM DEL ÁREA DE RIEGO DE LA
PRESA LA VEGA, DE AMECA, JALISCO. ........................................... 134 FIGURA 10. 11. DISTRIBUCIÓN DEL PH DEL SUELO EN LA PROFUNDIDAD DE 0
A 5 Y DE 5 A 35 CM DEL ÁREA DE RIEGO DE LA PRESA LA VEGA, DE
AMECA, JALISCO. ......................................................................... 135 FIGURA 10. 12. DISTRIBUCIÓN DEL CONTENIDO DE BORO DEL SUELO EN LA
PROFUNDIDAD DE 0 A 5 Y DE 5 A 35 CM DEL ÁREA DE RIEGO DE LA
PRESA LA VEGA, DE AMECA, JALISCO. ........................................... 139 FIGURA 11. 1. EFECTO DE LA FORMA DEL SURCO EN LA GERMINACIÓN DE
CULTIVOS Y DESARROLLO DE CULTIVOS (ACEVES, 2011). ............... 147
1
1. INTRODUCCIÓN
El agua es uno de los recursos naturales más importantes relacionados
directamente a la calidad de vida de la población y un recurso primordial
para el funcionamiento de los sistemas productivos agropecuario y/o
industrial. Ha sido considerado un bien público de acceso libre, sin
embargo recientemente se ha tomado conciencia de su escasez y ahora
es considerado como uno de los factores limitantes más importantes
para la mayoría de las actividades económicas. En México existen
14,000 cuerpos de agua (naturales y artificiales) la mayoría localizados
en la zona centro occidente del país, específicamente en los estados de
Jalisco y Michoacán, siguiendo en importancia la región centro sur y
norte. Dentro de los sistemas laguneros se incluyen a los embalses
naturales y artificiales, sin embargo los embalses artificiales se destacan
por su abundancia. Los embalses artificiales son construidos para
almacenar agua durante la estación lluviosa y para distribuirla durante la
estación seca, ocupan 67.1% de los cuerpos de agua y cubren 188,781
hectáreas, lo cual representa el 14.7% de la superficie inundada de
aguas continentales (De La Lanza, 2002).
El almacenamiento de agua, resuelve los requerimientos y necesidades
de agua para diversas actividades de los núcleos urbanos y
agropecuarias. Sin embargo, los cuerpos de agua responden de manera
diferente de acuerdo a las condiciones físicas, geológicas y químicas
del lugar y son el reflejo de las actividades que se llevan a cabo en la
cuenca de influencia. La calidad del agua es un factor crítico para los
cultivos, el conocimiento de la misma, sirve para predecir y manejar el
efecto de los contaminantes presentes como es el caso de las sales, las
cuales pueden impactar de manera negativa a los diferentes cultivos lo
que se refleja en su rendimiento. En general, la calidad del agua de
riego es un factor crítico para entender que prácticas de manejo es
necesario cambiar o mejorar para mantener la productividad del suelo y
el rendimiento del cultivo a largo plazo.
En este sentido, la calidad del agua de un cuerpo de agua puede
disminuir por diversas fuentes contaminantes. El caso específico de la
2
presa La Vega, embalse utilizado principalmente para riego agrícola,
donde los productores han experimentado bajas en los rendimientos de
caña de azúcar en los terrenos que son irrigados con agua del embalse.
Se aprecia la presencia sales en la superficie del suelo, en voz de los
agricultores de la zona que utilizan el agua de este embalse, la
productividad de sus parcelas ha disminuido, pero es en los últimos
años cuando se ha observado el mayor deterioro. Este problema se
intensifica en los meses de primavera y verano, antes del comienzo del
temporal de lluvia, por la evaporación del agua de riego lo cual favorece
que las sales afloren a la superficie.
Atendiendo la demanda de los productores para identificar con certeza
el origen del problema en los terrenos agrícolas irrigados con agua de la
presa La Vega, el INIFAP propuso la realización de un diagnóstico que
diera respuesta a las preguntas que se han generado al respecto.
En este documento se presentan los resultados del diagnóstico de la
evaluación de la calidad del agua de la presa La Vega, sus afluentes, la
red de canales de riego, así como las condiciones que guardan los
terrenos agrícolas que utilizan el agua del embalse como agua de riego.
Así mismo, se presentan algunas recomendaciones tanto para mejorar
la calidad de agua de riego, como para restaurar y conservar los suelos
en condiciones favorables para mejorar el rendimiento de los cultivos.
2. ANTECEDENTES
2.1. Importancia de la calidad del agua
Los estándares de calidad de agua de un país proveen la base para el
control de actividades contaminantes y sirven como guías para
identificar niveles tróficos y desarrollar criterios de calidad. Estos
pueden ser utilizados para tratar con las fuentes existentes de
contaminación de manera sistemática, pero no fueron diseñados para
predecir las necesidades de cambio asociados con las actividades que
provoca el crecimiento económico el desarrollo de las cuencas
3
hidrográficas y otros efectos a largo plazo. Por esta razón es importante
desarrollar estándares de calidad de agua adecuados de acuerdo al uso
designado del cuerpo de agua, sus características físicas y localización
geográfica. De esta manera, puede designarse apropiadamente el uso
del cuerpo de agua y el manejo de su cuenca hidrográfica (Heiskary y
Wilson, 2005).
Aguas superficiales con alta concentración de nutrientes puede
ocasionar impacto indeseable en el estado trófico del mismo, en su
apariencia y finalmente en su uso. Los nutrientes como el nitrógeno,
fósforo y potasio, conocidos también como macro-nutrientes son
esenciales para el crecimiento de los organismos y pueden ser los
factores limitantes para la productividad primaria de un cuerpo de agua.
Las características biológicas y geoquímicas del fósforo y nitrógeno
juegan un papel primordial en los procesos de eutrofización de los
lagos. El resultado del exceso de nutrientes en cuerpos de agua es el
proceso de eutrofización el cual es ocasionado por el excesivo
crecimiento de plancton. En general, el nitrógeno presente en las aguas
superficiales se encuentra en la forma de nitratos, nitritos y amonio. La
presencia de estos compuestos puede provenir de varias fuentes tales
como escurrimientos de terrenos agrícolas, aguas residuales
domésticas e industrias (Tchobanoglous y Schroeder, 1987).
El fósforo al igual que el nitrógeno, es un elemento esencial para los
organismos vivos. Las principales fuentes de contaminación por fósforo
son los desechos domésticos con la utilización de detergentes, de la
excreta humana y animal, así como de escurrimientos superficiales
provenientes de zonas agrícolas y escapes de depósitos naturales (De
la Lanza, 2002). La determinación de las concentraciones de
compuestos de nitrógeno y fósforo en cuerpos de agua es importante ya
que permitirá predecir el nivel de crecimiento de algas en cuerpos de
agua y sus posibles efectos (Tchobanoglous y Schroeder, 1987).
4
Hem (1985) mencionó que la última fuente de iones con mayor
disolución está en el conjunto de minerales presentes en las rocas cerca
de la superficie de la tierra. La importancia de la composición de la roca,
es sin embargo, sólo una parte de la constitución final del agua, pues
factores como la pureza y el tamaño de los cristales de minerales, la
textura de la roca y porosidad, la estructura regional, el grado de
agrietamiento, la duración de la exposición a los factores anteriores
pueden influir en la composición del agua, pasando sobre y a través de
la roca. Por otro lado, la temperatura de la roca aumenta con la
profundidad del subsuelo y de la misma manera, el agua adquiere una
temperatura substancialmente más alta que aquella localizada cerca de
la superficie de la tierra, situación que provoca más solubilidad de iones
y mayor tasa de disolución de minerales de las rocas; con el reciente
interés en fuentes de energía geotérmica, se ha prestado atención
renovada a estos efectos. La composición química del agua de los
manantiales termales es fuente de información de las condiciones
térmicas de las rocas en la profundidad del suelo. Muchas de las aguas
termales que se encuentran en lugares donde el gradiente de
temperatura con la profundidad tiene cambios anormalmente abruptos;
el soluto disuelto contenido en dicha agua es normalmente mayor que
en el agua no termal, constituida principalmente por sólidos en
suspensión y cantidades inusuales de iones metálicos. La composición
de algunas de estas aguas puede ser el resultado de la alteración
metamórfica de rocas asociadas.
2.2. Estudios previos en la presa La Vega
La presa La Vega se localiza a 5 km aguas abajo del río Ameca (el cual
se caracteriza por la presencia de manantiales) y la cortina está
localizada a 9.5 km al sur del poblado de Teuchitlán. El embalse tiene
varios tributarios: del norte recibe las descargas municipales de este
poblado y en el sureste descarga el rio Salado con las aguas
provenientes de la industria azucarera.
5
Además, los terrenos circundantes al embalse son de uso agrícola, por
lo que es común el empleo de insecticidas y herbicidas, los cuales
llegan al embalse arrastrados por las corrientes de los escurrimientos
generados durante la estación lluviosa en forma regular (López-López y
Paulo-Maya, 2001).
La presa La vega se localiza en el Municipio de Teuchitlán Jalisco, el
cual pertenece a la cuenca del pacífico y a la subcuenca del río Ameca.
Sus principales aporte es el rio Salado, y los arroyos Chapulimita, los
Otates y El Aguilote. También cuenta con los manantiales de El Rincón,
todas estas corrientes mencionadas desembocan en presa La Vega.
Estudios previos han demostrado condiciones de anoxia en los meses
de noviembre a marzo (Favari et al., 2003), condición que también
sugiere altas concentraciones de minerales en el embalse, produciendo
incremento del pH por arriba del neutro. La presencia de oxígeno
disuelto (OD) controla el estado de oxidación-reducción (redox) de
muchos elementos de importancia en la dinámica y producción lacustre,
como es el caso del carbono (C), nitrógeno (N), fósforo (P), hierro (Fe) y
azufre (S). El P es frecuentemente el nutriente limitante para la
producción de fitoplancton, material abundante en el embalse que
resulta una barrera para la dispersión de peces. En este caso solo los
manantiales presentan condiciones apropiadas para el crecimiento de
peces (López-López y Paulo-Maya, 2001). En el embalse de la presa
La Vega se han reportado marcadas fluctuaciones en los factores
fisicoquímicos con gradientes verticales y fluctuaciones estacionales
como es el caso del oxígeno disuelto, conductividad, turbidez, fósforo,
nitratos y nitritos. En el Cuadro 2.1 se presenta los resultados obtenidos
por Favari et al., (2003) de la calidad del agua de la presa La Vega, con
los promedios de varios puntos distribuidos a lo largo de la presa.
Donde se observan concentraciones de nitrógeno y fósforo suficientes
para el crecimiento de maleza acuática y plancton, este último
responsable de la eutrofización. El florecimiento de lirio acuático y algas
ha sido recurrente en la presa La Vega, por lo tanto, no se debe abordar
con el simple control, sino que se deben buscar opciones de prevención
6
basada en el manejo integral de la cuenca y sus fuentes de
contaminación (Favari et al., 2003).
Cuadro 2.1. Resultados de estudios previos en la presa La Vega.
Parámetro Concentración
Temperatura (ºC) 27.0
Oxigeno (mg/L) 6.20
pH 8.10
Turbiedad (UFT) 114
Conductividad (mS/cm) 1.23
Nitratos (mg/L) 1.00
Nitritos (mg/L) 0.07
Amoniaco (mg/L) 0.98
Sulfatos (mg/L) 38.0
Fósforo total (mg/L) 2.15
Hierro (mg/L) 0.78
Fuente: Favari et al., 2003.
La proliferación de las algas unicelulares, especialmente las algas
verdes, provocan el aumento de la turbiedad en el agua lo cual impide
que la luz penetre hasta el fondo del ecosistema. Como consecuencia
en el fondo se hace imposible la fotosíntesis, a la vez que aumenta la
actividad metabólica consumidora de oxígeno de los organismos. De
esta manera en el fondo el oxígeno se agota rápidamente y el ambiente
se vuelve anóxico. La alteración del ambiente que estos cambios
provocan, hace inviable la existencia de la mayoría de las especies que
previamente formaban el ecosistema (Favari et al., 2003).
Pero las fuentes de contaminación no solo aportan nutrientes al cuerpo
de agua, estas también pueden contener otras sustancias como metales
pesados, sustancias químicas procedentes de las industrias, químicos
utilizados en la limpieza de las casas habitación de zonas urbanas,
7
además de plaguicidas procedentes de la agricultura, entre otras. Por
esta razón, en los estudios de contaminación se debe analizar posibles
factores que puedan influir en la respuesta del suelo a los agentes
contaminantes, como la vulnerabilidad, el poder de amortiguación,
movilidad de los contaminantes, la biodisponibilidad, la persistencia de
los contaminantes y la carga crítica que pueden modificar los
denominados "umbrales generales de la toxicidad", para la estimación
de los impactos potenciales y la planificación de las actividades
permitidas e inclusive, aquellas que deberían ser prohibidas en cada
medio (Gomes et al., 2007; Dale, 2009).
Por otro lado, la respuesta biológica a la contaminación ambiental
medible en un organismo ha sido considerada como la respuesta de un
biomarcador. Algunos estudios con peces han evaluado los efectos de
los contaminantes presentes en la presa La Vega, resultados obtenidos
indican que los peces expuestos a varios contaminantes presentes en el
agua del embalse fueron vulnerables a estas sustancias. Aunque es
mayúscula X. helleri es una especie tolerante, (nombre común:
espadas) la exposición a varios contaminantes puede conducir a una
alteración de las actividades reproductoras y a cambios en el tamaño y
en la estructura de la población de la especie (López-López y Maya,
2001).
Por otro lado, la necesidad de producir mayor cantidad de alimentos es
la razón principal de utilizar agua de baja calidad, como aguas
residuales o aguas contaminadas. Aunque se reporta que no
necesariamente el uso de aguas residuales tiene efectos negativos
sobre la calidad de los suelos, en algunos casos la presencia en exceso
de ciertos componentes en el agua residual (como los nutrientes) puede
tener efectos positivos en un principio (Virto et al., 2007; Rascon-
Alvarado et al., 2008). Sin embargo, si la aplicación de aguas residuales
sobre terrenos agrícolas es por largos periodos, se han detectado
efectos perjudícales como es la transferencia de los contaminantes a los
cultivos en producción (Pérez-Olvera et al., 2008; Virto et al., 2007;
Bautista-Cruz y Arnaud-Viñas, 2006).
8
Uno de los lugares típicos de México donde se ha desarrollado la
agricultura con el uso de agua residual es el Valle del Mezquital en el
estado de Hidalgo, zona donde se ha detectado acumulación de
metales pesados con periodos prolongados de uso de aguas residuales
en las tierras dedicadas a la agricultura (Vázquez-Alarcón et al., 2001) y
presencia de estos metales pesados en cultivos agrícolas, como trigo y
maíz (Vázquez-Alarcón et al., 2005), además de cambios en algunas
propiedades físicas y químicas del suelo, como sales y pH (Prieto-
García et al., 2009). También la presencia de Coliformes se han
identificado en los suelos y cultivos bajo producción con aguas
residuales (Cisneros et al., 2010).
La Comisión Estatal del Agua (CEA) ha detectado elementos químicos en la cuenca de estudio, el Cuadro 2.2 se presentan los elementos y concentraciones encontrados. Se puede observar que la concentración de arsénico, cobre y zinc, se encuentran fuera de los límites máximos permisibles (LMP) que establecen los Criterios Ecológicos de Calidad del Agua (CE-CCA-001/89) en la cual se menciona como LMP para agua de riego lo siguiente; para el arsénico 0.1 mg/L, cobre 0.2 mg/L y el zinc 2.0 mg/L.
Cuadro 2.2. Contaminación por elementos químicos encontrada en diversos sitios de muestreo de la Cuenca.
Elementos químicos
(mg/L)
Rio el salado
Descarga de Tala
Rio Salado C/Descarga del
ingenio y A.R. Tala
Rio Salado (antes de La Vega)
Descarga ingenio (canal)
Arsénico 0.245 0.382 0.365 0.510 0.374
Cobre
0.567
Zinc 0.141 0.175 0.068 0.214
Fuente: Comisión Estatal del Agua, 2011.
9
2.3. Parámetros de calidad del agua, importancia para la vida
acuática, riego agrícola y el medio ambiente.
2.3.1. Temperatura
El parámetro más común de evaluación de calidad del agua es la
temperatura ya que impacta las características biológicas y químicas de
las aguas superficiales. Afecta los niveles de oxígeno disuelto en el
agua, la fotosíntesis de plantas acuáticas, afecta también el
metabolismo de los organismos y la sensibilidad de estos organismos a
la contaminación, parásitos y enfermedades (Brooks, 1996). Alta
temperatura en el agua disminuye la capacidad de mantener el oxígeno
disuelto en niveles óptimos (Caron et al., 1986). Por esta razón, la
temperatura debe ser medida en campo en el mismo sitio donde el
oxígeno sea medido. Esto permite hacer la correlación entre los valores
encontrados de los dos parámetros (Marais Y Jenkins, 1992).
2.3.2. pH
El pH es un factor muy importante porque procesos químicos se llevan
a cabo solo a determinado pH. Un ejemplo son las reacciones del cloro
que solo tienen lugar cuando el pH tiene un valor de entre 6,5 y 8. El pH
es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el
número de iones libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. La acidez
es una de las propiedades más importantes del agua. El pH sirve como
un indicador que compara algunos de los iones más solubles en agua.
El resultado de una medición de pH viene determinado por una
consideración entre el número de protones (iones H+) y el número de
iones hidroxilo (OH-). Cuando el número de protones iguala al número
de iones hidroxilo, el agua es neutra. Tendrá entonces un pH alrededor
de 7 (Zawaideh Y Zhang, 1998).
10
El término pH es usado para indicar la alcalinidad o acidez de una
substancia con un rango de 1.0 a 14.0 (Figura 2.1). Los diferentes
organismos fluctúan en diferentes rangos de pH. En el ambiente
acuático los organismos prefieren un rango de 6.5 a 8.0 (Yan et al.,
2007).
Figura 2.1 Escala de pH que se puede encontrar en los diversos compuestos.
Un pH bajo también puede permitir a los elementos tóxicos y
compuestos ser más móviles y disponibles para ser tomados por los
organismos y plantas acuáticas. Esto puede producir condiciones que
son tóxicas para la vida acuática, particularmente para las especies
sensibles (Yan et al., 2007). Un pH en el rango de 6.0 y hasta 8.5
parece proveer protección a la vida de peces de agua dulce y de
invertebrados en el fondo de los canales o cuerpos de agua. Especies
más resistentes de peces pueden tolerar pH en rango de 4.0 a 10.0. En
pH extremo, los huevecillos de peces pueden sobrevivir, pero
deformaciones en los peces se producen con frecuencia (Yan et al.,
2007).
11
2.3.3. Conductividad eléctrica
La concentración total de sales en el agua es medida a través de la
conductividad eléctrica (Langmuir, 1997). El parámetro de calidad con
mayor influencia en la productividad de los cultivos es el riesgo por
salinidad, medido como conductividad eléctrica (CE). El primer efecto
que las altas concentraciones de conductividad tiene en los cultivos es
la inhabilidad de las plantas por competir por los iones presentes en el
agua y el suelo (sequia fisiológica). Mientras más alta es la CE, menos
agua está disponible para las plantas aun cuando el suelo este
aparentemente húmedo. Debido a que las plantas solo transpiran agua
pura, el agua que las plantas pueden utilizar del suelo decrece
dramáticamente con la CE alta. Aguas de irrigación con altas
concentraciones de CE reduce el rendimiento de los cultivos, siendo
más evidente el efecto a largo plazo (Sawyer et al., 1994). En el Cuadro
2.3, se mencionan las restricciones para la utilización de agua de riego
dependiendo de la CE.
Cuadro 2.3. Restricciones del uso del agua para riego agrícola de acuerdo a la Conductividad Eléctrica.
Limitantes de uso
Conductividad Eléctrica (dS/m)*
Sin restricción ≤0.75
Algunas restricciones 0.76 - 1.5
Moderado 1.51 - 3.00
Severo ≤3.00 *dS/m a 25ºC = mmhos/cm
Fuente: Ayers y Westcot, 1994.
La CE mide la salinidad de todos los iones disueltos en el agua, esto
incluye iones de cargas negativas (Cl-, NO-3) y iones de cargas positivas
(Ca++, Na+).
12
2.3.4. Oxígeno Disuelto
El oxígeno es el componente más importante en la superficie de la
misma para los procesos de autodepuración y la vida acuática. Los
niveles de oxígeno disuelto (OD) en aguas naturales dependen de la
actividad física, química y bioquímica del sistema. El análisis de OD es
una prueba clave en la contaminación del agua, ya que los niveles de
OD condicionan la actividad tanto aeróbica como anaerobia de los
organismos presentes en el cuerpo de agua, la concentración y
porcentaje de saturación de oxígeno dependen de la temperatura del
agua, salinidad y de la presión atmosférica. El problema de bajos
niveles de oxígeno disuelto se magnifica cuando el ritmo del
metabolismo de las plantas acuáticas se incrementa por consecuencia
del incremento de la temperatura, incrementando así su demanda
biológica de oxígeno (Fogler, 1992).
El OD en lagos, ríos y océanos es crucial para los organismos
acuáticos. Cuando la cantidad de OD decrece, debajo de los niveles
normales en los cuerpos de agua, la calidad del agua se ve
comprometida y los organismos empiezan a morir. De hecho el cuerpo
de agua puede morir y a este proceso se le llama eutrofización. Aunque
las moléculas de agua contienen átomos de oxígeno, el cual no es el
que los organismos acuáticos necesitan para vivir en las aguas
naturales. Una pequeña cantidad de oxígeno, arriba de 10 moléculas
por un millón de agua, esta disuelta en agua (Fogler, 1992).
2.3.5. Turbiedad
La turbiedad es la reducción de la claridad en el agua debido a la
presencia de partículas suspendidas. La turbiedad es medida por la
cantidad de luz que reflejan las partículas y es comúnmente usada
como un indicador de la condición general de la calidad del agua, es un
parámetro de calidad de agua muy fácil de medir en campo. La
turbiedad está muy relacionada con los sólidos suspendidos totales
13
(SST), pero también incluye plancton y otros organismos, además de
otros microorganismos que pueden interferir con el paso de la luz a
través del agua. La turbiedad de las aguas naturales tiende a
incrementarse durante las lluvias por los escurrimientos como resultado
del incremento del flujo de los arroyos y la erosión.
Los coloides o partículas suspendidas, comúnmente mencionadas como
sólidos suspendidos totales (SST) son todas las extremadamente
pequeñas sólidos suspendidos en el agua los cuales no sedimentan por
gravedad. Los SST son medidos en una muestra de agua (la cual ya ha
sido sedimentada) y son esas partículas que no pasan a través de un
filtro muy fino (usualmente de 0.45 micras). La turbiedad por sí misma
no es de preocupación para la salud, pero una turbiedad alta puede
interferir con la desinfección y provee un medio para el crecimiento de
los microorganismos. También puede indicar la presencia de microbios
(Irie et al., 2012).
2.3.6. Durezas
La dureza en el agua es una medida tradicional de la capacidad del
agua de reaccionar con el jabón el cual es precipitado preferentemente
por los iones calcio y magnesio. Otros cationes polivalentes tienen
también esta capacidad, aunque suelen encontrarse en formas
complejas como compuestos orgánicos y su influencia en la dureza
puede ser difícil de determinar. De acuerdo con los criterios actuales, la
dureza total del agua se define como la suma de las concentraciones de
calcio y magnesio, ambos expresados como carbonato de calcio en
mg/L. En agua dulce, la principal causa de durezas es la presencia de
los iones calcio y magnesio, estroncio, hierro, bario y los iones de
manganeso también contribuyen (Porta et al., 1994).
La dureza es comúnmente expresada como el equivalente en la
concentración de carbonato de calcio. Aunque la dureza es causada por
cationes, es con frecuencia discutida en términos de dureza de
carbonato y no-carbonato. La dureza de carbonato y bicarbonato puede
14
ser removida o precipitada de la solución por calentamiento. La dureza
de no-carbonatos es causada por la asociación de los cationes con
sulfatos, cloruros y nitratos. También se le conoce como dureza
permanente porque no puede ser removida por calentamiento (Baccaro
et al., 2006). La alcalinidad que es la capacidad de amortiguamiento del
agua, está muy ligada con la dureza. En gran medida la alcalinidad es
producida por aniones o especies moleculares de ácidos débiles,
mayormente hidróxidos, bicarbonatos y carbonatos, otras fuentes como
boratos, fosfatos, silicatos y ácidos orgánicos pueden contribuir en
menor grado. La alcalinidad se expresa en términos de cantidad
equivalente de carbonato de calcio (Baccaro et al., 2006).
La dureza en el agua de riego se puede calcular utilizando un índice que
valora el contenido de calcio y magnesio, mediante la siguiente
ecuación:
Los valores de dureza obtenidos se interpretan de acuerdo a los valores
que se presentan en el Cuadro 2.4.
Cuadro 2. 4. Valores para interpretación de dureza utilizando grados hidrométricos franceses.
Tipo de agua
Grados hidrométricos Franceses
Muy blanda Menos de 7 Blanda 7 - 14
Medianamente blanda 14 - 22 Medianamente dura 22- 32
Dura 32-54 Muy dura >54
Fuente: Wurts, 1992.
15
2.3.7. Solidos disueltos totales
Partículas como arcillas, limo y otras, aunque no lleguen a estar
disueltas, son arrastradas por el agua de dos maneras: en suspensión
estable (disoluciones coloidales); o en suspensión que sólo dura
mientras el movimiento del agua las arrastra. Las suspendidas
coloidalmente sólo precipitarán después de haber sufrido coagulación o
floculación que es la unión de varias partículas (Miller et al., 2002).
Independientemente del tipo de suelo, el agua debe cumplir ciertos
estándares de calidad en aguas naturales y solo en ciertas situaciones
la calidad puede variar los márgenes establecidos considerando que
esta no dañe o tenga un efecto negativo en el suelo. Para la evaluación
de la calidad del agua de riego se han establecido parámetros
indicativos de la calidad del agua que son una guía práctica y de uso
generalizado. Con estos parámetros se obtendrá un indicador de los
posibles problemas dependiendo de la calidad del agua de riego
utilizada siendo importantes para la toma de decisiones (Miller et al.,
2002).
2.3.8. Cloruros
El ión cloruro es uno de los aniones inorgánicos principales en el agua.
Tiene la capacidad de proveer al agua un sabor salado y depende de la
composición química del agua, si el catión presente en el agua que
acompaña al cloruro es sodio, se presenta un sabor salado con una
concentración de 250 mg/L, en cambio, si el catión predominante es el
calcio y el magnesio el sabor puede estar ausente hasta
concentraciones de 1000 mg/L. El ión cloruro en exceso en el agua
afecta el crecimiento vegetal, también puede dañar estructuras
metálicas y conducciones, además limita el uso del agua en actividades
industriales y alimenticias (Panno et al., 2006).
16
En áreas de irrigación, la adsorción de cloruros depende no solamente
de la cantidad del agua, sino también de la presencia de cloruros en el
suelo, controlados por la cantidad de escurrimiento que se ha llevado a
cabo y la habilidad del cultivo para excluir los cloruros. Los cultivos
tolerantes a los cloruros no están bien documentados como cultivos
tolerantes a la salinidad. Los valores deberán ser cambiados de acuerdo
a la experiencia local que indique que concentraciones o niveles
diferentes ocasionan daño a los cultivos en el área. La relación de la
concentración de cloruros y algunos efectos en cultivos se presenta en
el Cuadro 2.5.
Cuadro 2.5. Relación de la concentración de cloruros y el efecto el cultivos.
Rango de Concentración
(mg/L)
Efectos en Cultivos
Rango de calidad de aguas objetivo
<100
Debería prevenir la acumulación de cloruro a niveles tóxicos salvo en las plantas más sensibles, incluso cuando el cloruro consumido es a través de la absorción de la hoja, esto es el follaje del cultivo es mojado.
<400 Debería prevenir la acumulación de cloruro a niveles tóxicos salvo en las plantas más sensibles, cuando el cloruro consumido es a través de la absorción por las raíces, esto es el agua es aplicada a la superficie del suelo por lo tanto se excluye la humedad del follaje del cultivo.
140-175 Sólo problemas leves con la acumulación de cloruro a niveles tóxicos a los cultivos pueden ser esperados cuando el cloruro consumido es a través de la absorción de las raíces, esto es el agua es aplicada a la superficie del suelo por lo tanto se excluye la humedad del follaje del cultivo.
100-175 Los cultivos sensibles a la absorción de la hoja acumulan niveles tóxicos de cloruro cuando su follaje es humedecido. Ellos muestran daños en la hoja y disminución del rendimiento.
Fuente: Iowa Department of Natural Resources, 2009.
17
2.3.9. Sulfatos
El azufre (S) es un elemento esencial utilizado por las células en la
síntesis de proteínas. Algunas formas del azufre son encontradas en la
naturaleza y las principales son; el azufre (S0), sulfato (SO4
2-), y el
sulfuro de hidrogeno (H2S). La forma más esencial para la vida de las
plantas es la forma inorgánica sulfato (SO4
2-), la cual sirve como un
nutriente secundario pero importante. Fuentes primarias de azufre en
aguas superficiales incluye los minerales de manera natural, y la
deposición proveniente de la atmosfera por precipitación y deposición
seca, escurrimientos de la agricultura y áreas urbanas además de las
interacciones con aguas subterráneas. En sistemas de agua dulce el
azufre es generalmente suficiente para cumplir las demandas de varios
organismos. Sin embargo, a diferencia del fósforo, el azufre no es un
factor limitante para el crecimiento y el desarrollo de las plantas bajo la
mayoría de las circunstancias (Schueneman, 2001).
El azufre tiene un lugar singular en la naturaleza, ya que tiene directa o
indirectamente efectos en el ciclo de otros elementos. El Azufre es
activamente relacionado en el ciclo de los micronutrientes (hierro y
manganeso) y los macronutrientes (fósforo y nitrógeno) que son
importantes para la productividad y la salud en general de las plantas y
los animales (Wetzel, 2001).
2.3.10. Alcalinidad (carbonatos y bicarbonatos)
La alcalinidad en el agua se define como su capacidad para reaccionar
o neutralizar iones hidrogeno (H+) amortigua valores de pH de 4,5. La
alcalinidad es una propiedad que tienen las aguas naturales para
amortiguar los cambios bruscos de pH por efecto de un ácido y se le
llama efecto buffer. La alcalinidad se expresa como la suma de las
bases (química) que pueden ser tituladas en una muestra de agua. La
alcalinidad es causada por los bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos
presentes en las aguas naturales y estos se forman por la disolución del
bióxido de carbono atmosférico (Wurts y Durborow, 1992).
18
Sin embargo algunas sales de ácidos débiles también pueden estar
presentes y contribuir a la alcalinidad del agua, entre ellos podemos
mencionar los boratos, silicatos, nitratos y fosfatos. Es común la
asociación entre estos iones negativos mencionados anteriormente con
iones positivos como es el caso del calcio, magnesio, potasio y sodio
entre otros. Sin embargo, el bicarbonato es la forma química que
mayormente contribuye a la alcalinidad del agua. La presencia de los
carbonatos y bicarbonatos en el agua dulce se originan generalmente
del desgaste y la disolución de rocas (piedra caliza) en la cuenca de
influencia, eventualmente llegan a las aguas superficiales. La presencia
de CO2 promueve la disolución de la piedra caliza, este reacciona con el
agua y genera pequeñas cantidades de ácido carbónico el cual disuelve
las rocas de carbonato a su alcance contribuyendo así a la alcalinidad
del agua (Wurts y Durborow, 1992). La presencia de los compuestos
mencionados está asociada al origen del agua, de esta manera se tiene
la siguiente asociación presentada en el Cuadro 2.6.
Sin embargo, independientemente de su origen la alcalinidad en las aguas naturales están directamente asociadas al sistema carbonato (carbonatos, bicarbonatos y ácido carbónico). La concentración de estas sustancias es un indicativo de la alcalinidad en el agua, también debe considerarse que la alcalinidad no es exclusiva del sistema carbonato. Para la determinación de la alcalinidad en el agua, se divide en alcalinidad a la fenolftaleína y alcalinidad total, el resultado envuelve los bicarbonatos, carbonatos e hidroxilos, (sin considerar ácidos débiles inorgánicos u orgánicos como el silicio, fosfórico y bórico). Esta clasificación supone cierta incompatibilidad entre la alcalinidad de hidroxilos y bicarbonatos (Truchot y Forgue, 1998).
19
Cuadro 2.6. Origen de compuestos asociados a diversos tipos de agua.
Tipo de agua
Compuesto
Aguas naturales, aguas residuales e industriales
Aguas naturales y aguas residuales
Aguas naturales y aguas residuales
Aguas subterráneas, aguas residuales y/o profundas
Aguas subterráneas
Aguas subterráneas
Aguas subterráneas y de escurrimientos agrícolas
Aguas subterráneas y de escurrimientos agrícolas
Aguas subterráneas y de escurrimientos agrícolas
Aguas residuales domésticas, escurrimientos agrícolas y
aguas industriales
Aguas residuales domésticas, escurrimientos agrícolas y aguas industriales
Aguas residuales domésticas, escurrimientos agrícolas y aguas industriales
Fuente: Wurts y Durborow, 1992.
Los criterios de calidad de agua para riego establecen límites de
aceptabilidad en el caso de la alcalinidad de acuerdo a la capacidad
amortiguadora del agua (Cuadro 2.7).
20
Cuadro 2.7. Criterios establecidos como límites de aceptabilidad para la alcalinidad en agua de riego.
Descripción
Alcalinidad Total mg/L CaCO3
Mínimo aceptable 20
Pobremente amortiguadora <25
Moderadamente amortiguadora 25-75
Muy amortiguadora >75
Fuente: Ayers y Westcot, 1994.
2.3.11. Nitrógeno
El nitrógeno es uno de los elementos más abundantes,
aproximadamente el 78% del aire que respiramos es nitrógeno, además
se encuentra en las células de todos los organismos vivos, es el mayor
componente de las proteínas y constituyente de los ácidos nucleicos.
De manera natural, el ciclo del nitrógeno se produce entre las formas
orgánicas e inorgánicas. En este aspecto, las bacterias y las plantas
juegan un papel muy importante, siendo las responsables de la
producción de proteínas las cuales son componentes orgánicos que
contienen cantidad importante de nitrógeno. Todos los componentes en
el ciclo del nitrógeno son de gran interés en el campo del manejo de la
calidad del agua. El nitrógeno junto con el carbono y el oxígeno, es un
elemento requerido en grandes cantidades por los organismos. Los
compuestos de nitrógeno que son de importancia significativa en el
manejo de la calidad del agua son; nitrógeno orgánico, amonia (NH3),
nitritos (NO2), nitratos (NO3) y nitrógeno gas (N2). En la Figura 2.2 se
presenta la interrelación existente en el ciclo del nitrógeno
(Tchobanoglous y Schroeder, 1987).
Como se presenta en la Figura 2.2, la atmósfera sirve como reservorio
para el nitrógeno. El nitrógeno es removido por la fijación de las
21
bacterias y las algas en los cuerpos de agua. El nitrógeno es retornado
a la atmósfera a través de la denitrificación de las bacterias. La
conversión de las bacterias de amonia a nitritos y después a nitratos es
conocida como nitrificación. Los nitratos son utilizados para la
producción de nitrógeno orgánico en la forma de bacteria y plantas.
Completando así el ciclo, los animales consumen las plantas y los
microorganismos (Tchobanoglous y Schroeder, 1987).
Figura 2.2. Ciclo del nitrógeno.
22
Nitrógeno Total. El nitrógeno es un nutriente que estimula el
crecimiento de las plantas. Nitrógeno natural en suelos o el agregado
con los fertilizantes son usualmente fuentes, pero el nitrógeno en las
aguas de irrigación tiene el mismo efecto que lo agregado como
fertilizante y el exceso puede causar problemas, iguales a los que
ocasiona la aplicación de altas concentraciones en los fertilizantes. Si
cantidades excesivas están presentes o son aplicadas, la producción de
varios cultivos puede ser afectada debido a la sobre estimulación del
crecimiento, retrasando madurez y al mismo tiempo obteniendo pobre
calidad del producto. Las formas de nitrógeno con mayor disponibilidad
son el nitrato y el amonio, pero los nitratos ocurren con mayor
frecuencia en aguas de irrigación (Ferguson et al., 1991).
El nitrógeno amoniacal esta rara vez presente en concentraciones arriba
de 1 mg/L a menos que sea agregado fertilizante o aguas residuales a
las fuentes de agua. La concentración en la mayoría de las aguas
superficiales y aguas subterráneas es usualmente menos de 5 mg/L, sin
embargo, en muy raras ocasiones la concentración en aguas
subterráneas puede ser de hasta 50 mg/L (European Commission,
2002).
En aguas de drenaje agrícola frecuentemente los niveles de nitrógeno
son altos por el acarreo de los fertilizantes. Ya que el nitrógeno está
presente en los escurrimientos procedentes de las unidades agrícolas,
así como en el agua de riego. Se recomienda que la concentración de
nitrógeno en las aguas de irrigación sea monitoreada y que la
concentración presente en el agua sea considerado como parte de la
fertilización de los cultivos, en ese caso la aplicación de fertilizantes se
ajustaría a la contenida en el agua. Las aguas residuales domésticas,
especialmente las que proceden de las fuentes de alimento, son
conocidas por las altas concentraciones de nitrógeno, los niveles van de
10 a 50 mg/L (Cahn et al., 2011).
El nitrógeno total kjeldahl (TKN por sus siglas en inglés) es la suma del
nitrógeno orgánico y el amonio, concentraciones altas indican aguas
23
residuales y descargas. Además, generalmente la concentración total
de TKN en una muestra de agua residual equivale al 15-20% de la
demanda biológica de oxígeno. El nitrógeno orgánico es generalmente
removido en los lodos sedimentados (Bauder et al., 2011).
Nitrógeno amoniacal. El compuesto amonia es una forma de nitrógeno
inorgánico el cual puede ser encontrado en el agua y es la forma de
nitrógeno preferida por las algas y las plantas para su crecimiento. El
amonia es la forma de nitrógeno más reducida, las bacterias
rápidamente lo oxidan a nitratos el cual es llamado proceso de
nitrificación. Otros tipos de bacteria producen amonia al descomponer la
materia orgánica. Niveles altos pueden ser tóxicos para la vida acuática,
dependiendo de la temperatura y el pH en el agua. Además, la
concentración alta de ammonia en el agua puede estimular el
crecimiento excesivo de plantas acuáticas lo cual es un indicativo de
contaminación. Fuentes importantes de ammonia en lagos y arroyos
incluyen; fertilizantes, desechos humanos y animales, y subproductos
de procesos industriales (Shuh-Ren, et al., 2001). Algunas técnicas para
la prevención de concentraciones altas, incluye la filtración de las aguas
residuales, el apropiado mantenimiento de fosas sépticas y otras
acciones relacionadas con la fertilización excesiva de los cultivos
(Shutes et al., 2001).
Los compuestos del nitrógeno actúan como nutrientes en los arroyos y
ríos. Sin embargo, las reacciones de los nitratos en agua dulce o agua
fresca puede causar la disminución del oxígeno. De esta manera los
organismos que dependen del suplemento de oxígeno en los ríos
morirán. Los mayores aportes de nitrógeno en los cuerpos de agua son
las aguas residuales municipales, industriales, desechos de granjas de
animales, tanques sépticos. Las bacterias rápidamente convierten los
nitritos en nitratos (Babourina y Rengel, 2011). Los nitratos pueden
producir una condición seria en los peces llamada enfermedad de
sangre café. Los nitratos también reaccionan directamente con la
hemoglobina en los humanos y en otros organismos de sangre caliente
llamado metahemoglobina. La cual destruye la habilidad de los glóbulos
rojos de transportar el oxígeno en la sangre. Esta condición es
24
especialmente seria en bebes de menos de 3 meses de edad. También
es conocida como la enfermedad del “bebe azul”, el agua con niveles
mayores a 1 mg/L de nitratos no deben ser ingeridos por los bebes.
Niveles menores de 0.5 mg/L de nitratos parece no tener ningún efecto
negativo en los peces (Babourina y Rengel, 2011).La eutrofización es el
lento enriquecimiento de nutrientes en los cuerpos de agua y es
responsable del envejecimiento de los lagos y reservorios. Cantidad
excesiva de nutrientes, especialmente nitrógeno y fósforo, aceleran el
proceso de eutrofización. Cuando las algas crecen y después se
descomponen agotando el oxígeno disuelto en el agua. Esta condición
usualmente resulta en la muerte de peces, olores ofensivos, apariencia
desagradable reduciendo el atractivo del cuerpo de agua para
actividades recreativas y de uso público. Estas condiciones ocurren
solamente cuando altas concentraciones de nutrientes están presentes,
cierta cantidad de nitrógeno y fósforo sin embargo son esenciales para
cualquier forma de vida acuática (Babourina y Rengel, 2011).
Todos los organismos vivos de un modo u otro están conectados con el
ciclo de los elementos. Por ejemplo, los animales comen plantas y los
animales desechan productos que son convertidos después por los
microorganismos en otros productos. Así mismo cuando los animales
mueren sus restos son descompuestos por los microorganismos. Una
gran variedad de organismos son capaces de convertir complejos
compuestos orgánicos a simples substancias inorgánicas como son el
amonia, sulfatos, dióxido de carbono y agua. El ciclo del nitrógeno,
fósforo y sulfato son fundamentalmente importantes en el reciclado de
estos elementos en la naturaleza, en cada caso el rol de los
microorganismos es relevante (Babourina y Rengel, 2011).
Estos nutrientes pueden ser del mismo ambiente acuático, o
introducidos externamente a través de la utilización de fertilizantes en
tierras agrícolas, por escurrimiento, por descargas de aguas residuales
domesticas por el uso de detergentes, por materia orgánica y por
precipitación entre otros. Altas concentraciones de materia orgánica o
25
los sedimentos en los lagos pueden servir como una fuente interna de
nutrientes bajo ciertas condiciones químicas. La descomposición de
algas muertas o el tejido de plantas acuáticas pueden también proveer
otra fuente interna de nutrientes (Babourina y Rengel, 2011).
Nitratos. Los nitratos son la forma de nitrógeno más común encontrada
en las aguas naturales. Los nitratos y nitritos son compuestos que
contienen el átomo de nitrógeno unido al átomo de oxígeno, los nitratos
contienen 3 átomos de oxígeno y los nitritos contienen 2. En la
naturaleza, los nitratos se convierten en nitritos y viceversa. Ellos
tienden a asociarse con cationes o iones con carga positiva, para
alcanzar la carga neutral y estar en balance. Los nitratos están
naturalmente presentes en el suelo, agua y los alimentos. En el ciclo
natural del nitrógeno, las bacterias convierten el nitrógeno en nitratos,
los cuales son tomados por las plantas para incorporarlos a los tejidos.
Los animales que comen las plantas utilizan los nitratos para la
producción de proteínas. Los nitratos regresan al ambiente cuando los
animales defecan, así como por medio de la degradación microbiológica
de las plantas y animales cuando estos mueren. Después que las
bacterias reducen los nitratos a nitritos en el ambiente, el ciclo del
nitrógeno se completa cuando los nitritos son convertidos a nitrógeno.
Normalmente en la naturaleza el ciclo del nitrógeno no permite que se
acumule en el ambiente una cantidad excesiva de nitratos o nitritos. Sin
embargo, las actividades humanas han incrementado la concentración
de nitratos en el ambiente, la agricultura ha sido la mayor fuente de
aporte. Esto incluye el uso excesivo de fertilizantes en la agricultura y la
industria pecuaria (Drury et al., 1996).
Los compuestos de nitritos y nitratos son muy solubles en agua y de
gran movilización en el ambiente. Tienen un potencial alto para entrar
en las aguas superficiales cuando llueve por el arrastre en áreas
agrícolas, llegando eventualmente a los arroyos y cuerpos de agua
superficiales. También pueden llegar a los mantos freáticos por filtración
(Dunn et al., 2005).
26
Los nitratos por si solos no son tóxicos. Sin embargo, cuando son
convertidos a nitritos pueden reaccionar con la hemoglobina en la
sangre, oxidando su ion divalente al trivalente creando
metahemoglobina. Esta metahemoglobina no se le puede unir el
oxígeno lo cual decrece la capacidad de la sangre para transportar el
oxígeno, de manera que menos cantidad de oxigeno es transportado de
los pulmones a los tejidos, y esto causa una condición conocida como
metahemoglobina (Algoazany et al., 2005). Los individuos normales
tienen niveles bajos de metahemoglobina (0.5 a 2%) en la sangre. Sin
embargo, cuando estos niveles se incrementan a 10%, la piel y los
labios toman una coloración azul (cianosis), con niveles arriba de 25%
pueden causar debilidad y pulso acelerado. Niveles arriba de 50 a 60%,
una persona puede perder la conciencia, y llegar al coma y
eventualmente morir. Los niños son mucho más sensibles que los
adultos a los nitratos y nitritos, todas las muertes registradas por esta
condición han sido en infantes. La exposición por tiempo largo a niveles
bajos de nitratos y/o nitritos puede causar diuresis, incrementando la
cantidad de orina. Se ha mencionado en la literatura la potencialidad de
los nitratos/nitritos a la carcinogénesis humana, sin embargo su
asociación no es clara hasta el momento (Mitchell et al., 2000).
Por otro lado, la mayoría de los cultivos se ven afectados por
concentraciones de nitritos arriba de 30 mg/L. Por ejemplo, la
remolacha, es un cultivo sensible, el tamaño se incrementa con el
exceso de fertilización sin embargo, el contenido de azúcar es menor,
así la calidad total de producción de azúcar por hectárea puede
reducirse (Algoazany et al., 2005).
El cultivo de las uvas también es sensible, el rendimiento se puede
reducir y tarda en madurar y también el contenido de azúcar disminuye.
La sensibilidad de los cultivos varía de acuerdo a la etapa de
crecimiento. Niveles altos de nitrógeno pueden beneficiar el crecimiento
en las primeras etapas del cultivo, pero causa pérdidas en la etapa de
floración. Alta concentración de nitrógeno en el agua puede ser utilizada
como fertilizante en las primeras etapas de la estación de crecimiento.
27
Sin embargo, las necesidades de nitrógeno en los cultivos decrecen
más tarde en la estación de crecimiento, de manera que el nitrógeno
aplicado debe disminuir sustancialmente (Algoazany et al., 2005).
Para los cultivos irrigados con agua que contiene nitrógeno, las
proporciones de nitrógeno suplementado en los fertilizantes pueden
reducirse en cantidad considerando la cantidad de nitrógeno disponible
en el agua de riego. La rotación de cultivos puede ser planeada para
utilizar el nitrógeno residual en el suelo en las estaciones de temporal.
Reduciendo también el impacto en los años siguientes (Mitchell et al.,
2000).
Concentraciones de nitrógeno menores a 5 mg/L, tienen un efecto
menor en cultivos sensibles, pero puede incrementar el crecimiento de
algas y plantas acuáticas en arroyos, lagos, presas, canales y drenajes.
Un rápido crecimiento de algas ocurre cuando la temperatura, la luz del
sol y otros nutrientes se encuentran en concentraciones óptimas y
disponibles (Algoazany et al., 2005). El resultado puede ser el
taponamiento de válvulas e incluso causar daño en controles
mecánicos, y en filtros, lo cual puede requerir medidas de control ya
sea con controles mecánicos como pantallas y filtros, o controles
químicos con la utilización de sulfato de cobre. El nitrógeno en el agua
también incrementa el costo de mantenimiento al tener que limpiar
canales y drenajes (Mitchell et al., 2000).
2.3.12. Compuestos de fósforo
El fósforo es uno de los elementos clave necesarios para el crecimiento
de las plantas y animales. El fósforo en su forma elemental es muy
tóxico y es bioacumulable. Los fosfatos (PO4) son formados de este
elemento. Los fosfatos existen en 3 formas: ortofosfatos, metafosfatos
(o polifosfatos) y fosfatos unidos orgánicamente. Cada compuesto
contiene fósforo en una formula química diferente. La forma de
ortofosfatos es producida por procesos naturales y son encontrados en
aguas residuales. La forma de polifosfato, es utilizado para tratar aguas
28
en contenedores y en detergentes. En el agua cambia a la forma de
ortofosfato. Los compuestos de fósforo son importantes en la
naturaleza, la frecuencia de su aparición puede resultar por el
rompimiento de pesticidas orgánicos que contienen fosfatos. También
existen en solución, como partículas y fragmentos perdidos
(Tchobanoglous y Schroeder, 1987).
La lluvia causa variación en la cantidad de fosfatos al ser arrastrados de
los terrenos de cultivo a los causes y arroyos. Los fosfatos estimulan el
crecimiento del plancton y de las plantas acuáticas las cuales son
alimento para los peces. Este crecimiento puede causar un incremento
en la población de peces y mejorar la calidad del agua. Sin embargo, si
un exceso de fosfatos entra en los cuerpos de agua, las algas y las
plantas acuáticas crecerán de manera desmedida, obstruyendo los
canales naturales y utilizando grandes concentraciones de oxígeno.
Esta condición es conocida como eutrofización o también sobre-
fertilización de los reservorios de agua (Kadlec, 2005). Por otro lado, los
fosfatos no son tóxicos para los animales y los humanos, al menos que
esté presente en altos niveles. Con concentraciones extremadamente
altas de fosfatos se pueden tener problemas digestivos (De-Bashan y
Bashan, 2004).
2.3.13. Riesgo por sodio (la proporción relativa de los iones de
sodio, calcio y magnesio).
Riesgo por sodio (problemas de infiltración/permeabilidad). Aunque el
crecimiento de las plantas es primariamente limitado por los niveles de
salinidad (CE) presentes en el agua de irrigación, la aplicación de agua
con esas características de no balance de sodio puede reducir el
rendimiento solo bajo ciertas condiciones de textura del suelo.
Reducción en la infiltración del agua ocurre cuando el agua de irrigación
contiene grandes cantidades de sodio en relación al calcio y magnesio.
Esta condición llamada sodicidad resulta de la acumulación excesiva de
29
sodio en el suelo. Agua sódica no es lo mismo que agua salina. La
sodicidad causa hinchazón y dispersión en el suelo y taponamiento de
los poros de la corteza del suelo. Esta condición de estructura del suelo
degradado obstruye la infiltración y puede incrementar el escurrimiento
(Ayers y Westcot, 1994).
La sodicidad causa un deterioro de la movilidad del agua en las
diferentes capas del suelo y la raíz de las plantas en crecimiento
pueden no tener agua adecuada, esto deja un charco de agua en la
superficie del suelo después de la irrigación. El método más común para
medir la sodicidad en el agua y el suelo es a través del cálculo de la
proporción de sodio adsorbido (SAR, siglas en inglés). El SAR define la
sodicidad en términos de la concentración relativa de sodio (Na) en
comparación con la suma de los iones de calcio (Ca) y magnesio (Mg).
El SAR evalúa los problemas de potencial de infiltración debido al
desbalance de sodio en el agua. El SAR se representa
matemáticamente en la ecuación 6.1, donde la concentración de los
iones Na, Ca y Mg se estiman en milli-equivalentes por litro (meq/L)
(Tanji, 1990). De acuerdo a los criterios internacionales establecidos
para agua de irrigación (Ayers y Westcot, 1994) se utiliza una escala
para determinar el riesgo por sodio en el agua (Cuadro 2.8).
Cuadro 2.8. Escala de riesgo por sodio en agua de irrigación
Riesgo Sodicidad
Valor SAR Riesgo
0 - 10 Bajo
11-17 Medio
18 - 26 Alto
más de 26 Muy Alto Fuente: Ayers y Westcot, 1994.
30
2.3.14. Carbonato Sódico Residual (CSR)
El cálculo de carbonato sódico residual (CSR) se emplea para predecir
la tendencia del calcio y magnesio a precipitar en el suelo cuando se
riega con aguas altamente carbonatadas (Ayers y Westcot, 1994).
Cuando esto ocurre, aumentará la proporción relativa de sodio presente
en el suelo, es decir, aumentará el valor de SAR y por tanto, el riesgo de
sodificación del suelo (Cuadro 2.9) a pesar de que la cantidad presente
de sodio no ha variado.
Cuadro 2.9. Interpretación de los valores de riesgo por Carbonato Sódico Residual en agua.
Carbonato Sódico Residual
CSR (meq/L) Riesgo Interpretación
<1.25 Bajo Recomendable
1.25 – 2.5 Medio Poco recomendable
más de 2.5 Alto No recomendable
Fuente: Ayers y Westcot, 1994.
2.3.15. Elementos Químicos
Los ecosistemas acuáticos, son el último reservorio de muchos
contaminantes, incluyendo los metales pesados. La contaminación por
metales pesados en los ecosistemas acuáticos es un problema que
crece alrededor del mundo y recientemente está alcanzando
dimensiones alarmantes. Existen varias fuentes de contaminación de
metales pesados, algunas se originan por las actividades
antropogénicas como los desechos de los hospitales y desechos de
drenaje. Los metales pesados también ocurren en la naturaleza de
manera natural en cantidades pequeñas y pueden llegar a los sistemas
acuáticos a través del desgaste de las rocas, transportadas por el viento
en forma de cenizas y de incendios. Como los metales pesados no se
31
degradan, continuamente se depositan e incorporan en los sedimentos
y los organismos acuáticos (Ogoyi et al., 2011).
Algunos de los elementos que son tóxicos para los cultivos incluyen;
boro, sodio y los metales pesados (por ejemplo, arsénico, cobalto,
cobre, plomo, niquel y zinc. Adicional al riesgo toxico, muchos
elementos que requieren las plantas para su crecimiento crean un
ambiente peligroso si están en exceso. Mientras el agua con altas
concentraciones de nitratos y metales pesados puede causar daño a los
humanos, agua con altas concentraciones de fosfatos puede resultar en
la eutrofización de aguas naturales (Linnik y Zubenko, 2000).
Boro. El boro en la naturaleza puede ser encontrado como ácido bórico,
borato, o como borosilicato Ácido bórico, H3BO3, se comporta como una
base débil en una solución acuosa Acepta iones hidroxilo del agua y
libera un protón dentro de la solución. La disociación del ácido bórico en
función del pH; arriba de pH de 9.24 unidades el anión B(OH)4 es
predominante, mientras que un pH debajo de las 9.24 unidades las
especies sin carga son predominantes.
El ácido bórico es soluble en agua (5.5 g / 100 g en solución a 25 °C) y
la solubilidad se incrementa con la temperatura. En concentraciones
abajo de 0.02 M (216 mg/L como B) solo las especies mononucleares
B(OH)3 y B(OH)4 están presentes. Iones o estructuras anilladas pueden
existir a concentraciones altas pero son muy raras en la naturaleza. Los
principales usos industriales de los compuestos de boro son el la
producción de fibra de vidrio utilizada como aislador, cristal borosilicato,
y en detergentes. Otros usos incluyen la fabricación de los fertilizantes,
metalurgia y protecciones nucleares . El boro es utilizado en la
fabricación de detergentes y blanqueadores también. El boro en la
forma de sodio perborato es agregado a los detergentes y a los agentes
blanqueadores (Linnik y Zubenko, 2000).
En aguas naturales, el boro existe primariamente como ácido bórico
disociado y con algunos iones de borato. Las reacciones de absorción y
32
des-absorción son los únicos mecanismos que influencian el transporte
del boro en el agua. La cantidad de boro absorbido en el suelo y
sedimentos depende en gran medida del pH y la concentración del boro
en la solución. La mayor absorción es generalmente cuando el valor del
pH entre 7.5-9.0 unidades. La mayor concentración de boro en el
planeta se encuentra en los océanos, con una concentración promedio
de 4.5 mg/L . El boro en aguas subterráneas se encuentra ampliamente
distribuido alrededor del mundo en concentraciones que van de <0.3 a
<100 mg/L, concentraciones mayores de boro pueden ser encontradas
en muchas partes del mundo particularmente con alta mineralización, y
en aguas subterráneas carbonatadas (Ogoyi et al., 2011).
Arsénico. El arsénico es uno de los contaminantes de mayor
preocupación para la salud humana, especialmente en el agua para
beber. Algunos estudios han mencionado la relación entre el arsénico
en el agua para beber y el cáncer de páncreas, pulmón, piel y la
próstata. Usualmente aguas profundas son más propensas a estar
contaminadas con arsénico (Ogoyi et al., 2011).
2.3.16. Coliformes fecales y totales
Las bacterias Coliformes totales son una colección de microorganismos
relativamente no dañinos, que viven en gran número en el intestino de
los humanos y animales de sangre caliente. Un subgrupo especifico de
esta colección son las bacterias Coliformes fecales, y dentro de ellas la
más común es la Escherichia Coli. Este organismo se separa del grupo
total de Coliformes fecales por su habilidad de crecer a elevadas
temperaturas y están asociadas solamente con la materia fecal de
animales de sangre caliente (Erdal et al., 2003).
33
2.3.17. Análisis Taxonómico y Cuantitativo del Plancton
Plancton en cuerpos de agua. Las algas de ecosistemas de agua dulce
constituyen una comunidad dominada por diatomeas, Chlorophytas
filamentosas y Cyanophytas que viven en asociación con una variedad
de sustratos y también pueden formar material flotante en la superficie
del agua. La comunidad de algas es un importante componente de la
productividad primaria en lagos dinámicos. Las aguas de escurrimiento
provenientes de la agricultura pueden causar el crecimiento de las
algas y por consecuencia el detrimento de las aguas lenticas y loticas,
por el uso indiscriminado de los agroquímicos y las malas prácticas
agrícolas incrementan los efluentes de la agricultura a los ríos y
posteriormente a los lagos o los océanos (Portielje y Van der Molen,
1999).
El plancton ha sido utilizado extensivamente como una medida de los
cambios y condiciones ecológicas en los cuerpos de agua. Además de
su función como productor primario en la cadena alimenticia, tiene un
gran impacto en la calidad del agua y juega un papel importante en
muchos procesos ecológicos. Por esto el plancton es un factor
fundamental en los procesos bioquímicos globales participando en la
transformación y el ciclo de elementos clave como el nitrógeno y
fósforo. Adicionalmente, la presencia de plancton afecta la turbiedad,
puede disminuir el oxígeno en la columna de agua y afectar la
productividad total del sistema. Aunque el plancton ha sido utilizado con
mayor frecuencia como un indicador de cambios en la carga de los
nutrientes, también es efectivo evaluando respuestas de otros muchos
tensores ambientales, debido a su rápida respuesta en población a los
cambios de calidad del agua, hidrología o clima (Portilla et al., 2009)
2.4. Efecto de la calidad del agua sobre la productividad
agrícola
Ayers y Westcot (1994) mencionaron que el agua para riego puede
variar mucho en calidad dependiendo del tipo y cantidad de sales
34
disueltas que están presentes en el agua de riego en cantidades
relativamente pequeñas, pero significativas, originadas por disolución en
el subsuelo o erosión de las rocas y el suelo, acarreadas hasta los
predios agrícolas donde el agua se utiliza. En el caso de riego, las sales
se aplican con el agua y permanecen bajo el suelo hasta que el agua se
evapora o es utilizada por el cultivo. La idoneidad de un agua para riego
se determina no sólo por la cantidad total de sales presentes, sino
también por el tipo de sal.
Con el aumento de las sales en el suelo, se desarrollan varios
problemas edáficos y en el cultivo, por lo que algunas prácticas de
manejo especiales pueden ser necesarias para mantener el rendimiento
aceptable de cosechas. La calidad del agua adecuada para el uso
agrícola se evalúa según la gravedad de los problemas que se pueden
desarrollar con su uso a largo plazo. Estos problemas varían en tipo y
grado, y son modificados por el suelo, el clima y los cultivos, así como
por la habilidad y el conocimiento de los usuarios en el uso del agua.
Como resultado de esto, no se considera ningún límite sobre calidad del
agua, sino que la condición idónea para la agricultura está determinada
por las características de uso que afectan la acumulación de sales del
agua y que podrían limitar el rendimiento del cultivo. Los problemas
generados por la baja calidad del agua cuando se aplica en suelos
agrícolas son los siguientes:
a) Salinidad. Las sales en el suelo o el agua reducen la disponibilidad
de agua para el cultivo, de tal manera que el rendimiento se ve
afectado.
b) Tasa de infiltración del agua. El elevado contenido de sodio o bajo
contenido de calcio en el suelo o agua reduce la tasa a la cual el
agua de irrigación entra al suelo hasta tal punto que no puede ser
infiltrada suficiente agua para abastecer al cultivo adecuadamente.
c) Toxicidad de iones específicos. Ciertos iones (sodio, cloruro o boro)
acumulados en el suelo o del agua, en concentraciones
suficientemente altas pueden causar daños a los cultivos y reducir
los rendimientos.
d) Misceláneo. Los nutrientes en cantidades excesivas tienen los
siguientes efectos: 1) reducen el rendimiento o la calidad, 2) los
35
depósitos sobre la fruta o follaje resultan antiestéticos y reducen la
venta de ellos, 3) producen corrosión excesiva del equipo lo que
aumenta el mantenimiento y las reparaciones.
2.4.1. Salinidad del suelo y su efecto en los cultivos
La acumulación de sales solubles en la zona radical de los cultivos es
un factor limitante de la producción de la agricultura bajo riego.
Teóricamente el incremento en la presión osmótica de la solución del
suelo dificulta el abastecimiento de agua para las plantas, aunque se
menciona que las plantas realizan ajustes para contrarrestar estos
efectos, como cambios en la concentración del jugo celular por efecto
de variación en las envolturas de hidratación de los solutos internos y
externos de la planta, tal situación genera cambios en la concentración
por diferencias de contenido de moléculas de agua en las envolturas de
hidratación de los iones, además de otras consideraciones, como el
hecho que algunas sales afectan las plantas de manera específica
(Aceves, 2011).
Es importante tomar precauciones antes de aplicar agua para el riego
de los cultivos. Una de ellas es evaluar la calidad del agua e identificar
las características fisicoquímicas de esta. Ayers y Westcot (1994) hacen
referencia a una serie de directrices para la aplicación del agua de
riego, con parámetros que se asocian al análisis que debe practicarse al
agua en el laboratorio. Estos se muestran en el Cuadro 2.10.
Normalmente, los suelos o cultivos no experimentan o se reconocen
problemas cuando utilizan agua con valores inferiores a las que se
muestran para "Ninguna restricción en el uso", del Cuadro 2.10, pero
con restricciones de leve a moderada, aumentan poco a poco el cuidado
que debe tenerse en la selección del cultivo y las alternativas de manejo
para alcanzar el mayor potencial de rendimiento.
Cuando se utiliza agua que iguala o supera los valores indicados para
restricciones severas del Cuadro 2.10, el agricultor podría experimentar
problemas en el suelo y el cultivo o se reducirá el rendimiento, pero
incluso con el manejo del cultivo diseñado especialmente para hacer
frente al agua de mala calidad, es necesario un alto nivel de capacidad
36
de manejo para lograr una producción aceptable. Si se encuentran
valores de calidad de agua que se acercan o exceden los indicados
para la categoría de restricción severa, se recomienda que antes de
iniciar el uso del agua, se realicen una serie de estudios piloto en los
terrenos agrícolas para determinar los efectos en la economía de la
agricultura y las técnicas agrícolas que deben aplicarse (Ayers y
Westcot, 1994). Entre los procesos que favorecen la salinización del
suelo, están los siguientes (GAT, 2012):
Cuadro 2.10. Interpretación de la calidad del agua para uso agrícola.
Problema Potencial de Irrigación Unidades
Grado de restricción en el uso
Ninguna Ligera a
moderada Severa
Salinidad (efectos sobre la disponibilidad de agua para el cultivo)1
ECw dS/m < 0.7 0.7 – 3.0 > 3.0
TDS mg/L < 450 450 – 2000
> 2000
Infiltración (efectos sobre la tasa de infiltración dentro del suelo. Se evalúa utilizando ECw y SAR juntos)
2
SAR
= 0 – 3 y ECw =
> 0.7 0.7 – 0.2 < 0.2
= 3 – 6
=
> 1.2 1.2 – 0.3 < 0.3
= 6 – 12
=
> 1.9 1.9 – 0.5 < 0.5
=12 – 20
=
> 2.9 2.9 – 1.3 < 1.3
=20 – 40 = > 5.0 5.0 – 2.9 < 2.9
Toxicidad de ion especifico (efectos en cultivos sensibles)
Sodio (Na)2
Riego superficial SAR < 3 3 – 9 > 9
Riego por aspersión meq/L < 3 > 3
Cloro (Cl)3
Riego superficial meq/L < 4 4 – 10 > 10
Riego por aspersión meq/L < 3 > 3
Boro (B) mg/L < 0.7 0.7 – 3.0 > 3.0
Efectos misceláneos (efectos en
37
cultivos sensibles)
Nitratos (NO3 - N)4 mg/L < 5 5 – 30
Bicarbonato (HCO3) meq/L < 1.5 1.5 – 8.5 > 8.5
pH Rango normal 6.5 – 8.4
Fuente: GAT (2012).
1ECw significa conductividad eléctrica, es una medida de la salinidad del agua; se
reporta en deciSiemens por metro a 25°C (dS/m) o en milimhos por centímetro (mmho/cm). Ambas unidades son equivalentes. TDS significa Sólidos Totales Disueltos, es reportado en miligramos por litro (mg/L).
2 SAR significa Relación de Adsorción de Sodio. Para un SAR determinado, la tasa de
infiltración aumenta a medida que aumenta la salinidad del agua. Para evaluar el problema potencial de infiltración por SAR este es modificado por ECw. El SAR se
calcula con la siguiente fórmula:
√
, donde Na, Ca y Mg, son el contenido de
sodio, calcio y magnesio, respectivamente en el análisis de agua en meq/L.
3 Para el riego superficial, muchos árboles y plantas leñosas son sensibles al sodio y
cloruro, utilizar los valores indicados. La mayoría de cultivos anuales no son sensibles, utilizar las tablas de tolerancia de salinidad (cuadros 4 y 5). Para la tolerancia de cloruro de frutales seleccionados, ver tabla 14. Con riego por aspersión y baja humedad (< 30 por ciento), el sodio y cloruro pueden absorberse a través de las hojas de los cultivos sensibles. Para la sensibilidad del cultivo para absorción, ver tablas 18, 19 y 20.
4 NO3 -N significa nitrógeno nítrico reportado en términos de nitrógeno elemental (NH4 -
N y N-orgánico deben ser incluidos cuando se están probando las aguas residuales).
a) Calidad del agua de riego y su manejo. La fuente principal del
cloruro, el boro y el sodio es, en muchos casos, el agua de riego. El
manejo correcto del riego puede reducir la toxicidad de estos
elementos.
b) Bombeo excesivo. Problema acentuado con pozos cercanos al mar.
c) Lluvias escasas. Una baja pluviometría no asegura el lavado de las
sales que se acumulan en el suelo como resultado del riego. No hay
aportes de agua a los acuíferos. Se usa agua de menor calidad.
d) Alta evaporación. En regiones con una tasa alta de evaporación las
sales se concentran en la capa superior del suelo.
e) Capa freática superficial. Las sales que contiene el agua que llega
con facilidad a la superficie del suelo por capilaridad se concentran
en la capa superior del suelo.
38
f) Alta capilaridad del suelo. Relacionado con los dos puntos
anteriores.
g) Tipo de suelo. Suelos arcillosos tienden a salinizarse con más
facilidad.
h) Depresiones del terreno. Las sales superficiales son arrastradas por
el agua a las partes bajas del terreno.
i) Baja capacidad de infiltración. Dificulta la lixiviación de las sales.
j) Drenaje insuficiente. Para el lavado de las sales es necesario
asegurar el drenaje interno y superficial.
En el Cuadro 2.11. Se presenta el rendimiento potencial de cultivos de
acuerdo a valores de EC en el suelo o agua de riego (Ayers y Westcot,
1994).
Cuadro 2.11. Rendimiento potencial de cultivos cuando están influenciados por salinidad en el suelo (ECe) y el agua (ECw).
CULTIVOS
100% 90% 75% 50% 0%
“max”
ECe ECw EC
e EC
w ECe ECw ECe
EC
w ECe ECw
Cebada (Hordeum vulgare)
8 5.3 10 6.7 13 8.7 18 12 28 19
Sorgo (Sorghum bicolor) 6.8 4.5 7.4 5 8.4 5.6 9.9 6.7 13 8.7
Trigo (Triticum aestivum) 6.0 4.0 7.4 4.9 9.5 6.3 13 8.7 20 13
Soya (Glycine max) 5.0 3.3 5.5 3.7 6.3 4.2 7.5 5 10 6.7
Cacahuate (Arachis hypogaea)
3.2 2.1 3.5 2.4 4.1 2.7 4.9 3.3 6.6 4.4
Arroz (Oriza sativa) 3.0 2.0 3.8 2.6 5.1 3.4 7.2 4.8 11 7.6
Caña de azúcar (Saccharum officinarum)
1.7 1.1 3.4 2.3 5.9 4.0 10 6.8 19 12
Maíz (Zea mays) 1.7 1.1 2.5 1.7 3.8 2.5 5.9 3.9 10 6.7
Haba (Vicia faba) 1.5 1.1 2.6 1.8 4.2 2 6.8 4.5 12 8
39
Frijol (Phaseolus vulgaris) 1.0 0.7 1.5 1.0 2.3 1.5 3.6 2.4 6.3 4.2
Fuente: Ayers y Westcot, 1994
2.4.2. Manejo de agua salina para riego
Siempre se debe tener en cuenta que el cultivo no se desarrolla en el
agua de riego, sino en la solución del suelo, donde las sales pueden
estar mucho más concentradas. Cuando se está obligado a usar agua
con un nivel de salinidad relativamente alto, se debe evitar en lo posible
la acumulación de sales en la zona radical y manejar el agua de riego
de tal forma que se reduzca la absorción de elementos tóxicos. Por las
características del riego por goteo, es el más indicado para su uso con
agua salina. El riego por goteo permite mantener en la zona de raíces
una humedad cercana a la capacidad de campo, lo que evita una
concentración alta de sales. La zona del bulbo mojado que ocupan las
raíces se lava continuamente, lo que previene la acumulación de sales,
pero además, no se mojan las hojas con el agua de riego (las hojas de
algunos cultivos absorben con facilidad las sales disueltas en el agua de
riego) (GAT, 2012).
En este contexto, cuando se tienen condiciones de salinidad en suelo,
lograr un porcentaje de germinación adecuado se torna un problema.
Existen prácticas de manejo para asegurar un alto porcentaje de
germinación cuando el suelo está ensalitrado: 1) aumento de cantidad
de semilla por hectárea, 2) si se usan surcos, sembrar en el talud y 3)
seleccionar cultivos tolerantes a la salinidad (Aceves, 2011).
2.4.3. La salinidad en la producción de caña de azúcar
Cuando existe un problema de salinidad, si la sal se acumula en la zona
de raíces del cultivo a una concentración de tal magnitud que provoca
una pérdida en el rendimiento. En zonas de regadío, estas sales a
menudo proceden de un nivel freático cercano a la superficie con agua
salina, o de las sales aplicadas en el agua (que puede tener un origen
natural o antropogénico). La reducción de rendimiento ocurre cuando
las sales se acumulan en la zona radical hasta el punto que el cultivo ya
40
no es capaz de extraer suficiente agua de la solución del suelo salado,
provocando un estrés hídrico por un período significativo de tiempo. Si
se reduce apreciablemente la absorción de agua, la planta disminuye su
tasa de crecimiento. Los síntomas de la planta son similares en
apariencia a los de la sequía, como marchitez, o un color más oscuro,
verde azulado y en ocasiones las hojas gruesas y cerosas. Los
síntomas varían con la etapa de crecimiento, siendo más sensible si las
sales afectan la planta durante las primeras etapas de crecimiento. En
algunos casos, los efectos leves de la sal pueden pasar inadvertidos
completamente debido a una reducción uniforme en crecimiento en el
predio entero. La mayor salinidad del agua requiere agua adicional para
lograr una lixiviación importante, pero genera un problema potencial
asociado con el drenaje y hace casi imposible lograr una solución a este
problema a largo plazo. Si el drenaje es adecuado, el control de la
salinidad se convierte simplemente en una necesidad de buenas
prácticas de manejo para asegurar que el cultivo tenga un suministro de
agua adecuado en todo momento, pero que además el agua aplicada
produzca suficiente lixiviación para controlar el contenido de sales y que
estén dentro del nivel de tolerancia del cultivo (Ayers y Westcot, 1994).
La respuesta en rendimiento relativo de la caña de azúcar a la salinidad
puede ser expresada por el nivel de la Conductividad Eléctrica en el
suelo (ECe) y en el agua de riego (ECw), y su relación con el cultivo.
Para lograr el 100% de rendimiento potencial, se requieren valores
menores de 1.7 y 1.1 dS/m, respectivamente, pero no se logra
rendimiento cuando la CE en el suelo y el agua de riego es mayor de 19
y 12 dS/m, respectivamente (Ayers y Westcot, 1994; Aceves, 2011). El
rendimiento relativo para caña de azúcar estimado para condiciones de
salinidad por medio de la CEe se puede utilizar la siguiente ecuación
lineal: , para un intervalo de aplicación de:
(Aceves, 2011).
2.4.4. Unidades de salinidad en el agua
La concentración de sales se mide mediante la cantidad total de sólidos
disueltos en el agua en miligramos de sal por Litro de agua (mg/L) o
41
gramos de sal por metro cúbico de agua (g/m3) (mg/L= gr/m3 = ppm). La
concentración de sales también se puede medir mediante la
conductividad eléctrica del agua de riego (ECi). Cuanto mayor sea la
cantidad de sales disueltas en el agua, mayor será el valor de la
conductividad eléctrica. La conductividad eléctrica se expresa
normalmente en milimhos por centímetro (mmhos/cm) o deciSiemens
por metro (dS/m) o microSiemens por centímetro
(1dS/m=mmhos/cm=1000μS/cm).
Otra manera de estimar la concentración de sales es mediante la
medida de la conductividad eléctrica del agua extraída de una muestra
saturada de suelo (ECe). La relación aproximada entre la conductividad
eléctrica del agua de regadío (ECi) y la salinidad del suelo es ECe = 1.5
ECi, si existe alrededor de un 15% de agua suministrada para drenaje
alrededor de la zona de la raíz de la planta. La relación entre la
concentración de sales (C) y conductividad eléctrica (EC) es
aproximadamente C = 640 EC.
2.4.5. Efecto del Boro en los cultivos
El boro (B) fue reconocido desde principios del siglo pasado como un
elemento esencial para las plantas y se clasifica como un
micronutrientes, en virtud de que es requerido en muy pequeñas
cantidades. Está involucrado en el transporte de azúcares a través de
las membranas celulares, la síntesis e integridad estructural de la pared
celular, el desarrollo y crecimiento de procesos reproductivos, el
metabolismo de las plantas, así como en la estructura y funcionamiento
de la membrana celular, pero además tiene influencia en la
transpiración, debido al control de la formación de almidón y azúcar,
participa en el desarrollo y elongación celular, así como en la utilización
del calcio, lo que sugiere una estrecha relación entre el calcio y boro
(Vargas et al., 2007). El boro tiene poca movilidad en el interior de las
plantas y los contenidos son superiores en las partes basales respecto a
las partes más altas de la planta, en particular si el boro está en exceso;
el ritmo de la transpiración ejerce una influencia decisiva sobre el
transporte de este elemento hasta las partes más altas de la planta,
42
pero en caso de deficiencia, el contenido de boro en los tejidos decrece
rápidamente. Se admite que, más que un elemento móvil o inmóvil en el
interior de las plantas, el boro es transportado vía xilema, pero se
transporta con dificultad vía floema, razón por la cual no migra de las
hojas a los nuevos puntos de crecimiento donde existe la necesidad de
un suministro regular de éste y todos los nutrimentos (Alarcón-Vera,
2001; Brown y Hu, 1998). El boro está presente en la solución del suelo
en diferentes formas: ,
, , y . La forma más
importante de estas formas es el ácido bórico soluble sin disociación
. En el pH citoplásmico común (7.5), más del 98% de boro se
reporta que existe como ácido bórico libre y menos del 2%, como anión
borato (Sharma, 2006).
2.4.6. Deficiencia de boro en las plantas
Las plantas presentan una gran variación en los síntomas de deficiencia
de boro; los principales ocurren en los puntos de crecimientos
terminales y los tejidos blandos de la conducción (floema) del tallo, pero
casi siempre están asociados con anormalidades anatómicas o
histológicas. Generalmente, los síntomas de deficiencia de boro
aparecen primero en los brotes terminales produciendo hojas pequeñas
y deformes, con nacimientos de ramas muy condensadas (Figura 2.3).
Figura a)
Figura b)
Figura 2.3.Deficiencia de Boro en a) remolacha y b) papa. Fuente:Sharma, 2006.
43
El crecimiento de los meristemos apicales es detenido y el brote del
ápice se torna necrótico, dando lugar a múltiples ramas axilares que se
necrosan. Esto le da a las plantas deficientes en boro, una apariencia
tupida. El tallo de plantas deficientes en boro también se vuelve frágil y
muestra fracturas longitudinales de la corteza. Hay grandes diferencias
en la sensibilidad de las plantas a la deficiencia de boro, muchas
crucíferas, leguminosas y solanáceas, muestran alta sensibilidad a la
deficiencia de boro (Sharma, 2006).
Los valores críticos se definen como la concentración de nutrientes en
la planta para alcanzar una reducción en el rendimiento. Los síntomas
de deficiencia son generalmente evidentes cuando las concentraciones
de nutrientes disminuyen por debajo del valor crítico, los cuales juegan
un papel importante en el establecimiento de límites inferiores de rangos
de suficiencia. Para la caña de azúcar el valor crítico se establece en 4
mg/L. Por otro lado, la interpretación de los rangos de suficiencia ofrece
ventajas significativas sobre el uso de valores críticos. Primero, el
hambre oculta en la zona de transición puede ser identificada desde el
principio del rango de suficiencia que está por encima del valor crítico.
Los rangos de suficiencia tienen límite superior, que proporcionan una
indicación de la concentración en la que el elemento puede estar en
exceso y para la caña de azúcar es de 10 a 50 mg/L de boro (Campbell,
2000), aunque McCray et al. (2013) sugieren de 10 a 20 mg/L de boro.
2.4.7. Toxicidad por boro en las plantas
La toxicidad de boro en las plantas es un problema importante en la
agricultura que limita la productividad de los suelos y daño reportado en
los cultivos de frijol (Ortega de Pelligrini, 1992), plátano (Vargas et al.,
2007), tomate (Cervilla et al., 2012), ricino (Silva et al., 2008), aguacate
(Salazar-García, 2002), pistacho (Brown y Hu, 1998), caña de azúcar
(Quintero, 2004), entre otros. La toxicidad por boro ocurre en los cultivos
con suelos ricos en boro o en suelos expuestos a aguas de riego,
fertilizantes, lodo de aguas residuales o cenizas volcánicas volantes
ricas en boro. Arriba de 50 mg/L de boro en la planta se rebasa el nivel
de suficiencia para mantener un rendimiento óptimo de la caña de
44
azúcar, por lo que valores superiores a 50 mg/L de boro en la planta,
puede considerarse el límite inferior comenzar a expresar síntomas de
toxicidad por boro (Campbell, 2000; McCray et al., 2013).
El problema de toxicidad prevalece en zonas semiáridas donde la lluvia
no alcanza a lavar el contenido de boro acumulado en el perfil del suelo;
esta complicación es originada de manera natural por: i) la elevada
concentración de boro en suelos procedentes de sedimentos marinos o
cenizas volcánicas y ii) por la aplicación de agua de riego de pozos
profundos con alta concentración de boro, pero también por la
aplicación excesiva de boro en suelos donde se identificó deficiencia,
por la combustión de combustibles fósiles y deposición de cenizas y la
aplicación de materiales, como aguas residuales con alto contenido de
boro (Yau y Ryan, 2008).
Un factor de confusión en la evaluación de la toxicidad de boro es la
ocurrencia conjunta con toxicidad por salinidad. Suelos salinos a
menudo contienen altos niveles de sales y boro (Nable et al., 1997),
pero también en muchas áreas agrícolas del mundo, el agua
subterránea para riego también contiene altos niveles de boro. El agua
residual es cada vez más utilizada para el riego y esto puede
representar una fuente adicional de boro y salinidad, no obstante que
tanto las sales y el boro pueden ser lixiviadas de la zona radical en
áreas que reciben altas precipitaciones, en regiones semiáridas tienden
a permanecer en el suelo (Reid, 2013).
Los síntomas típicos de plantas expuestas a exceso de boro son vigor
reducido, desarrollo retardado, quemadura de las hojas (manchas
cloróticas y necróticas en las hojas más viejas) y disminución del
número, tamaño y peso de frutos (Figura 2.4). Sin embargo, a pesar de
la importancia de la toxicidad de boro para la productividad de los
cultivos, el mecanismo por el cual las plantas responden a boro exceso
es poco entendido, por lo que se necesita más investigación. En este
sentido, uno de los estudios más comunes en plantas sometidas a
estrés abiótico es determinar los indicadores bioquímicos más
confiables de la tolerancia con el fin de utilizarlos, como un criterio de
45
selección entre diferentes variedades (Cervilla et al., 2012; Quintero,
2004).
Figura 2.4. Síntomas de toxicidad por boro en caña de azúcar. Fuente: Inifap
3. JUSTIFICACIÓN
De acuerdo con la Comisión Nacional del Agua (CNA, 2011), en México
la agricultura utiliza más del 76.7% del uso consuntivo del agua (61.7
km3), del cual 33.82% es agua subterránea. En el 2009, la superficie en
unidades agrícolas de producción fue de 30.22 millones de hectáreas,
de las cuales el 18% fue de riego y el resto tenía régimen de temporal,
con un rendimiento de 2.2 a 3.6 veces mayor que la superficie de riego
que en el régimen de temporal; la aportación de sector primario que
engloba a la agricultura, ganadería, aprovechamiento forestal, pesca y
caza al Producto Interno Bruto Nacional (PIB) fue de 3.8%, a precios
constantes del 2003. Por otro lado, en la Encuesta Nacional de
46
Ocupación y Empleo (ENOE), la población ocupada en este subsector
al cuarto trimestre del 2009 fue de 6.1 millones de personas, lo que
representó el 13.7% de la población económicamente activa, donde se
estima que dependen directamente de la actividad agrícola 30 millones
de mexicanos, en su mayoría población rural.
La agricultura es el uso que mayor demanda de agua supone a nivel
mundial. El riego de tierras agrícolas supone la utilización del 70% de
los recursos hídricos en el mundo. En los países en vías de desarrollo,
muchas veces el agua utilizada para regadío represente el 95% del total
de usos del agua, y juega un papel esencial en la producción y
seguridad de los alimentos. A largo plazo, el desarrollo y mejora de las
estrategias agrícolas para estos países está condicionado al
mantenimiento, mejora y expansión de la agricultura de regadío. Sin
embargo, el incremento de la presión sobre los recursos hídricos para la
agricultura compite con el uso del agua para otros fines y representa
una amenaza para el medio ambiente y utilización insostenible de los
recursos hídricos del planeta (Radwan, 2002).
La irrigación es vital para producir una calidad aceptable y buen
rendimiento de los cultivos en áreas de clima semiárido. La irrigación
suplementada también es vital para producir calidad aceptable en las
zonas climáticas semiáridas, y subhúmedas durante periodos
estacionales de sequía. El manejo completo de las aguas de irrigación
por el usuario es una actividad necesaria para un mejor control ya que
la irrigación de los cultivos es vital para la subsistencia de la sociedad
(Radwan, 2002).
47
4. PROBLEMÁTICA
Poco se conoce del impacto que ha generado el uso continuo del agua
utilizada en la irrigación de las áreas agrícolas en el área de Ameca,
pues experiencias similares en otras regiones del país ha mostrado un
deterioro paulatino de las tierras con pérdida de productividad, incluso,
transferencia de contaminantes a los cultivos producidos.
Además de las condiciones de calidad de agua que se han determinado
en trabajos previos, los habitantes en los alrededores de la presa y los
usuarios perciben maleza acuática, olor y olor en el agua del embalse.
En el caso del suelo, los productores usuarios, perciben la presencia de
sales y detectan la reducción de la productividad.
Aunque autoridades y la población civil han desarrollado acciones para
mejorar la calidad del agua del embalse, como es el control de la
maleza acuática, se requieren acciones de prevención asociadas con el
saneamiento de aguas residuales e industriales vertidas al embalse
aguas arriba, así como mejorar la prácticas de manejo en los terrenos
agrícolas del área de la cuenca hidrográfica del embalse. Por otro lado,
poco se conoce del impacto que ha generado el uso continuo del agua
utilizada en la irrigación de las áreas agrícolas aguas abajo, pues las
experiencias similares en otros regiones del país ha mostrado un
deterioro paulatino de las tierras agrícolas con pérdida de productividad,
e inclusive, transferencia de contaminantes a los cultivos producidos y
efecto en la salud de la población que consume estos alimentos.
5. OBJETIVO
Objetivo Principal
Realizar un diagnóstico de la situación actual de la calidad del agua del
embalse de la presa La Vega y los terrenos agrícolas en el área de
estudio.
48
Objetivos Específicos
1. Evaluar las condiciones de calidad del agua que presentan los
principales afluentes al embalse de la presa La Vega.
2. Evaluar la calidad del agua de escurrimiento en el área de
drenaje de la cuenca hidrográfica de la presa La Vega.
3. Evaluar el impacto de la calidad del agua en los suelos y su
productividad en el área de influencia de la presa La Vega.
6. METODOLOGÍA
6.1. Descripción del área de estudio
Dentro de las regiones hidrológicas del estado de Jalisco, se encuentra
la región-Ameca dentro de la cual se encuentra la presa La Vega-
Cocula, el río Ameca-Atenguillo y el río Ameca-Ixtapa (Figura 6.1), con
una cobertura de la superficie estatal mostrada en el Cuadro 6.1, el área
de influencia de la presa La Vega abarca los siguientes municipios:
Ameca, San Martin Hidalgo, Cocula, Tala, Teuchitlán, Ahualulco de
Mercado, Villa Corona, Zapopan, el Arenal, Tequila, Magdalena, San
Juanito de Escobedo, Etzatlán, Tecolotlán, Atemajac de Brizuela y
Zacoalco de Torres.
49
Figura 6.1. Presa La Vega y su área de influencia (CEA, 2012)
Cuadro 6.1. Región Ameca, cuencas y su porcentaje en superficie estatal.
Región
Cuenca
% de la superficie estatal
Ameca Presa La Vega-Cocula 2.68
Rio Ameca-Atenguillo 4.90
Rio Ameca-Ixtapa 4.26
Fuente: CEA (2012).
La presa La Vega se localiza a 5 km aguas abajo del rio Ameca (el cual
se caracteriza por la presencia de manantiales) y la cortina del mismo
está localizada a 9.5 km al sur del poblado de Teuchitlán. El embalse
tiene varios tributarios: del norte recibe el aporte del rio Teuchitlán el
cual es permanente, sin embargo es también reservorio de las
descargas municipales de Teuchitlán que desembocan finalmente en el
embalse. También en el norte existe una serie de manantiales de El
Rincón que desembocan en el embalse. En el oeste la presa La Vega
se alimenta de los aportes del rio Grande o La Mora y el arroyo
Chapulinita. Sin embargo, el mayor aporte es en el sureste el cual
corresponde al rio Salado, siendo éste la mayor recarga permanente del
embalse y que además transporta las aguas provenientes del Ingenio
de Tala y las descargas municipales de la cabecera de Tala (CEA,
2008).
50
Figura 6.2. Área de drenaje del embalse de la presa La Vega
Fuente: SEMARMAP (2011).
El diagnóstico fue de tipo exploratorio, considerando el embalse de la
presa y los terrenos agrícolas donde se utiliza el agua para riego. Se
realizó un reconocimiento físico del área de estudio para la ubicación
estratégica de los sitios de muestreo de agua y suelo.
6.2. Metodología para el análisis de agua
La selección de sitios para muestreo de agua se realizó
considerando los principales afluentes a la presa La Vega. Los
afluentes son tributarios que desembocan en un cuerpo de agua
como es el caso de la presa La Vega. Se seleccionaron los 5
afluentes principales a la presa La Vega, 1 sitio en la parte oeste, 3
en el norte y 1 en el sureste, se consideró una distancia de 200 m
antes de su entrada al embalse para evitar la influencia del proceso
de mezclado con agua de la presa. Para la selección de sitios dentro
de la presa, se desarrolló un muestreo aleatorio, para lo cual se
51
obtuvo una imagen satelital reciente del cuerpo de agua y la red de
canales de riego, la imagen se dividió en cuadrantes de 1 km2 utilizando
el software Google earthTM. Los cuadrantes fueron enumerados y por
medio del paquete estadístico Minitab 16 se seleccionaron
aleatoriamente 13 cuadrantes a lo largo de la presa, 26 sitios en la red
y 3 en el rio Ameca. Para la recolección de muestras se utilizó una
lancha dentro de la presa y vehículo terrestre para los ubicados en la
red de distribución, los sitios fueron localizados utilizando un GPS
(Etrex Marca Garmin®).
La recolección de muestras de agua fue específica para cada parámetro
a evaluar siguiendo los lineamientos técnicos establecidos en la Norma
Oficial mexicana NOM-AA-14-1980 “Cuerpos receptores, muestreo”
publicado en el Diario Oficial de la federación el viernes 27 de agosto de
1980. Se llevó a cabo por personal calificado del INIFAP, utilizando
material de muestreo con las condiciones específicas de material y
volumen requerido en cada parámetro a evaluar así como las
especificaciones de preservación y traslado al laboratorio. La
recolección de muestras de agua se llevó a cabo los días 24 y 25 de
Mayo del 2012, entre las 8:00 y 12:00 horas del día. En el Cuadro 6.2 se
presentan los parámetros que se analizaron y la metodología utilizada.
Se incluyen análisis físico-químicos, metales pesados así como
parámetros biológicos como Coliformes fecales y totales y análisis
cuantitativo y cualitativo de plancton en un total de 48 sitios (Figura 6.4).
52
Figura 6.3. Sitios de muestreo seleccionados, afluentes a la presa La Vega, dentro de la presa, rio Ameca y la red de canales de riego.
Elementos químicos y metales pesados analizados; arsénico, cadmio, cobre, cromo total, fierro, manganeso, mercurio, sodio, plomo, zinc, níquel, boro, calcio, magnesio y potasio. Se analizaron utilizando equipo de absorción atómica.
53
Cuadro 6.2. Parámetros físico-químicos y biológicos determinados en agua, afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y red de canales de distribución.
Parámetro
Método analítico
Métodos en laboratorio
Alcalinidad a la fenolftaleína (mg/L) NOM-AA-036-SCFI-2001 Alcal. al anaranjado de metilo (mg/L) NOM-AA-036-SCFI-2001
Alcalinidad total (mg/L) NOM-AA-036-SCFI-2001
Cloruros (mg/L) NMX-AA-073-SCFI-2001
Sulfatos (mg/L) NMX-AA-074-1981
Turbiedad (UNT) NMX-AA-038-SCFI-2001
Dureza cálcica (mg/L) NMX-AA-072-SCFI-2001
Dureza magnésica (mg/L) NMX-AA-072-SCFI-2001
Dureza total (mg/L) NMX-AA-072-SCFI-2001
Nitrógeno total (mg/L) NMX-AA-026-SCFI-2010
Nitratos (mg/L) NMX-AA-082-1996
Nitrógeno amoniacal (mg/L) NMX-AA-026-SCFI-2010
Nitritos (mg/L) NMX-AA-099-SCFI-2006
Ortofosfatos (mg/L) NMX-AA-029-SCFI-2001
Fosforo total (mg/L) NMX-AA-029-SCFI-2001
Sólidos disueltos totales (mg/L) Métodos estándar, método 2540 c
Sólidos volátiles (mg/L) Métodos estándar, método 2540 e
Clorofila a (mg/L) Métodos estándar, método 2540 e
Fitoplancton identificación Métodos estándar, método 10200
Fitoplancton cuantificación Métodos estándar, método 10200 f
Parámetros en campo
Conductividad eléctrica (s/m) NMX-AA-093-SCFI-2000
Temperatura (ºC) NMX-AA-007-SCFI-2000
Oxígeno disuelto(mg/L) NMX-AA-012-SCFI-2001
ph (unidades) NMX-AA-008-SCFI-2000
Parámetros biológicos
Coliformes totales (nmp) NOM-113-SSA1-1994
Coliformes fecales (nmp) NOM-113-SSA1-1994
54
6.3. Análisis de resultados de agua
6.3.1. Determinación del Índice de Calidad del Agua (ICA)
Para determinar la calidad del agua se utilizó el Índice de Calidad del
Agua (ICA) el cual es un diseño sencillo que permite incluir “n” número
de variables en la integración, previa ponderación de su magnitud,
siendo entonces aplicable a series de datos tanto numerosas como
pequeñas. Proporciona un valor global de la calidad del agua en función
de los valores individuales a una serie de parámetros, para lo cual se
realizan varias transformaciones numéricas en cada uno de los
resultados a integrar.
El primer procedimiento fué la normalización de los valores individuales
que conforman el índice al establecer una correspondencia de los
resultados obtenidos en cada uno de los parámetros, con una escala
variable de 0 a 100 que se construye en función de los valores límite
establecidos. Se asume como valor de 100 % al que indica condiciones
naturales u óptimas en un cuerpo de agua y el 50 % corresponde al
máximo permitido. Una valoración menor al 50 % significa que existen
limitantes de importancia para su utilización. Los parámetros utilizados
en el cálculo del ICA se presentan en los Cuadros 6.3 y 6.4, con la
correspondiente normalización de parámetros (Conesa y Fernández,
1993).
55
Cuadro 6.3. Normalización de parámetros para la determinación del
ICA.
Parámetro pH Oxígeno Disuelto
Dureza Total
Sólidos disueltos
Conductividad Valor
Valor Analitico
1/14 0 >1.500 >20.00 >16.00 0
2/13 1 1 10 12 10
3/12 2 800 5 8 20
4/11 3 600 3 5 30
5/10 3.5 500 2 3 40
6/9.5 4 400 1.5 2.5 50
6.5 5 300 1 2 60
9 6 200 750 1.5 70
8.5 6.5 100 500 1.25 80
8 7 50 250 1 90
7 7.5 <25 <100 <750 100
Unidad Unidad mg/L mg/L
CaCO3 mg/L µmhos/cm %
Cuadro 6.4. Normalización de los parámetros utilizados en el cálculo del ICA.
Parámetro Sulfatos Nitratos Nitritos Cloruros Color Turbiedad Valor
Valor Analitico
>1.5 >100 >1 >1.500 >200 >100 0
1 50 0.5 1 150 70 10
600 20 0.25 700 100 50 20
400 15 0.2 500 75 30 30
250 10 0.15 300 50 20 40
150 8 0.1 200 20 10 50
100 6 0.05 150 16 8 60
75 4 0.025 100 12 6 70
50 2 0.01 50 8 4 80
25 1 0.005 25 4 2 90
0 0 0 0 0 0 100
Unidad mg/L SO4
mg/L N-NO3
mg/L N-NO2
mg/L Esc.
Pt.-Co. UTN %
56
El segundo procedimiento fué la asignación del peso numérico a cada
parámetro de acuerdo a su importancia en los criterios normales de
calidad. La determinación del peso de un parámetro se realiza de forma
conjunta en un equipo especializado en la calidad del agua. Se aplicó
los pesos asignados en trabajos previos en el Lago de Chapala (León,
1990) a fin de conservar el mismo marco referencial para posteriores
comparaciones. En el Cuadro 6.5 se presentan los pesos asignados.
Cuadro 6.5. Peso otorgado a los parámetros incluidos en la
determinación del ICA.
Parámetro Peso (Wi) Parámetro Peso (Wi)
Oxígeno Disuelto 5.0 Nitrógeno de nitratos (NO3-1) 2.0
Conductividad 2.0 Color 1.0
Sulfatos 2.0 Dureza Total 1.0
Nitritos (NO2) 2.0 Potencial de Hidrogeno (pH) 1.0
Cloruros (CL-1) 0.5 Sólidos disueltos 0.5
Turbiedad 0.5
Fuente: León, 1990.
Una vez obtenido los valores anteriores, se aplica la siguiente ecuación:
Donde el subíndice i identifica a cada parámetro utilizado en el cálculo
del ICA, por lo que i= 1,2,3………?? y n=1
57
Los resultados se interpretan de acuerdo al Cuadro 6.6 donde los
intervalos de las categorías del ICA son: 0-39%, Altamente
contaminado; 40-59%, Contaminado; 60-90% Levemente contaminado;
91-100% Aceptable. De esta manera se determinan los usos del agua
en función de la escala del ICA obtenido.
Cuadro 6.6. Cuadro con valores comparativos de acuerdo al valor ICA y sus limitantes de uso en las diferentes actividades.
ICA Uso Público Recreo
Pesca y vida
acuática
Industria Agrícola
100 Aceptable, no requiere de purificación
Aceptable para todo tipo de
deporte acuático
Aceptable para todo tipo de organismos
Aceptable no requiere de purificación
90 Requiere de
ligera purificación
Requiere de ligera purificación
80
Mayor necesidad de tratamiento
70 Aceptable pero
no recomendable
Excepto especies muy
sensibles Sin necesidad de
tratamiento para la industria normal
60 Dudoso para
especies sensibles
50 Dudoso Dudoso para
contacto directo Solo para organismos muy
resistentes
Con tratamiento para la mayor parte de la
industria 40 Inaceptable Sin contacto con el agua
30 Muestras obvias
de contaminación
Inaceptable Uso muy restringido
20 Inaceptable Inaceptable
10
0
Fuente: CNA, 2011.
58
6.3.2. Metodología para la determinación del riesgo por salinidad (SAR) y carbonato sódico residual (CSR) en agua para uso en riego agrícola
Debido a que el principal uso del agua de la presa es el riego, el análisis
de resultados también se orientó en este sentido con la determinación
del riesgo por salinidad. Los especialistas en suelos utilizan los
siguientes criterios para describir la calidad del agua de irrigación y sus
efectos en los cultivos y su influencia en la calidad de los suelos.
Riesgo por salinidad (contenido total de sal soluble)
Riesgo por sodio (la proporción relativa de los iones de sodio,
calcio y magnesio)
pH (ácidos y bases)
Alcalinidad (carbonatos y bicarbonatos)
Iones específicos (cloruros, sulfatos, boro y nitratos)
Es importante mencionar que estos autores manejan unidades de
medición (meq/L, para el caso de cationes y aniones y dS/m, en el caso
de conductividad) en los parámetros, los cuales se manejan con
diferentes unidades en las Normas Oficiales Mexicanas y en la
determinación del ICA. El Cuadro 6.7 muestra los parámetros
importantes a determinar en la evaluación de la calidad del agua de
riego según Ayers y Westcot, (1994).
59
Cuadro 6.7. Parámetros para determinar la calidad del agua de riego.
Parámetros en agua
Simbología
Unidades
Rango (para aguas de irrigación)
Salinidad
Conductividad eléctrica o ECw dS/m 0 – 3
Solidos disueltos totales TDS mg/L 0 – 2000
Cationes y aniones
Calcio Ca++ meq/L 0 – 20
Magnesio Mg++ meq/L 0 – 5
Sodio Na+ meq/L 0 – 40
Carbonato CO--3 meq/L 0 – .1
Bicarbonato HCO3- meq/L 0 – 10
Cloruros Cl- meq/L 0 – 30
Sulfatos SO4-- meq/L 0 – 20
Nutrientes
Nitratos NO3-N mg/L 0 – 10
Amoniaco NH4-N mg/L 0 – 5
Fósforo PO4-P mg/L 0 – 2
Potasio K+ mg/L 0 – 2
Otros parámetros importantes
Boro B mg/L 0 – 2
pH pH 1–14 6.0 – 8.5
Absorción de sodio SAR (meq/L) 0 – 15
Fuente: Ayers y Westcot, 1994.
60
a) Proporción de Sodio Adsorbido (SAR, por sus siglas en ingles)
Para el análisis de resultados se utilizó el cálculo de la proporción de
sodio adsorbido (SAR, siglas en inglés). Representado con la ecuación
√
donde sodio, calcio y magnesio en meq/L respectivamente, en el
resultado de análisis de agua.
b) Carbonato Sódico Residual (CSR), para predecir tendencias de
precipitación de calcio y magnesio en suelo y se calcula con la
siguiente ecuación;
CSR=([CO32-] + [HCO3-]) – ([Ca2+] + ([Mg2+])
6.3.3. Análisis comparativo con criterios establecidos para
aguas de irrigación.
Comparación con los Criterios Ecológicos de Calidad del agua CE-CCA-
001/89 (calidad para riego agrícola: grado de calidad del agua,
requerido para llevar a cabo prácticas de riego sin restricción de tipos de
cultivo, tipos de suelo y métodos de riego).
61
6.3.4. Utilización de estadística básica descriptiva y otras herramientas para la representación gráfica de la información en los resultados de muestras de agua
Se realizó un análisis descriptivo de los parámetros evaluados,
utilizando media y desviación estándar.
Para obtener una representación visual apropiada se realizaron los
gráficos con la información obtenida.
Además, se utilizaron sistemas de información geográfica (GIS) para
presentar de manera espacial los resultados.
6.4. Muestreo de suelos Se realizó un recorrido de campo en los terrenos sembrado con el agua del embalse de la presa La Vega. Se detectó residuos de material salino en estos terrenos, por lo que se optó por usar el pH como referencia para determinar el tamaño de muestra. Se utilizó un muestreo al azar en los terrenos sembrados con caña de azúcar dentro de la zona de riego de La presa la Vega. El tamaño de muestra se determinó utilizando la media y varianza de los primeros 30 muestras de suelo y posteriormente la aplicación de la fórmula siguiente (Daniel, 1997):
222α
2
22α
2
d1-NZS
ZS
Nn
Donde n es el tamaño de muestra, N es la población de productores, S2 es la varianza de la muestra, d es la magnitud del intervalo de confianza (por la distribución del pH se consideró 0.15 unidades con respecto a la media), Z es el coeficiente de confiabilidad de la muestra (95%). Los valores de pH promedio y su varianza que resultaron de la primeras 30 muestras fueron: 6.809 y 0.788, respectivamente. El total de productores N que utilizan el agua de presa se estimó en 2,500 productores. El tamaño de muestra que resultó fue de 100 predios.
62
El área para el muestreo de suelos se seleccionó cubriendo los terrenos que son irrigados con agua de la presa La Vega. La evaluación del impacto de la calidad del agua en los suelos irrigados con agua de la presa La Vega y su productividad, se realizó en dos etapas:
1) análisis de la condición salina en dos profundidades del suelo, y
2) análisis del efecto de la salinidad sobre la productividad de caña de
azúcar, con base en el modelo de rendimiento relativo (Ayers y Westcot,
1994).
6.4.1. Análisis de la condición de salinidad y contenido de boro en el suelo.
En la primera quincena del mes de mayo se realizó un muestreo de
suelo en las profundidades de 0 a 5 cm y 5 a 35 cm. El número de
muestras de suelo de terrenos agrícolas que utilizan el agua de la presa
para el riego agrícola fue de 100 muestras, con una distribución
mostrada en la Figura 6.4. Se utilizó un muestro al azar, pero consideró
la distancia de alejamiento de la cortina de la presa y el canal principal y
red de distribución de agua de riego.
63
Figura 6. 4. Sitios de muestreo de suelo en el área de drenaje del embalse de la presa La Vega.
A las muestras de suelo se les realizó las determinaciones en el suelo y
el extracto de saturación siguientes: a) en el suelo materia orgánica y
textura (porcentaje de arena y arcilla), b) en el extracto de saturación: el
contenido de boro, aniones (CO3, HCO3, Cl, SO4, NO3), cationes (Ca,
Mg, Na, K), y conductividad eléctrica. Se estimó el valor del SAR,
utilizando la ecuación mencionada anteriormente.
El efecto combinado de las sales, expresado como SAR y CE sobre la
capacidad de infiltración del suelo, se evaluó con la información del
Cuadro 6.8.
6.4.2. Muestreo de plantas Se utilizó la misma información con que se determinó el tamaño de muestra para el suelo, solo se amplió el intervalo de confianza d a 0.5
64
unidades de pH con respecto a la media. El tamaño de muestra que resultó fue de 10 predios. Este muestreo fue realizado al azar, tomado la parte aérea de dos plantas de cada predio, posteriormente se secaron al aire libre, se molieron y se enviaron al laboratorio para su análisis. La determinación que se realizó fue el contenido de boro.
Cuadro 6.8. Efecto combinado de la conductividad eléctrica y la
proporción de adsorción de sodio (SAR) sobre la capacidad de
infiltración en el suelo.
SAR en suelo
Problema de infiltración del agua
Improbable cuando CE (dS/m) es mayor de:
Probable cuando CE (dS/m) es menor de:
0 – 3 0.60 0.30
3 – 6 1.00 0.40
6 – 12 2.00 0.50
12 – 20 3.00 1.00
20 – 40 5.00 2.00 Fuente: Ayers y Westcot, 1994.
6.4.3. Análisis de información
Se realizó un análisis descriptivo de las variables de suelo con los
estadísticos: media y desviación estándar, además de histogramas de
frecuencia.
Para analizar la distribución espacial de las variables de suelo
analizadas, se utilizó el sistema de información geográfica ARCVIEW,
para las variables de suelo de 0 a 5 cm y de 5 a 35 cm de profundidad.
65
7. RESULTADOS
7.1. Índice de Calidad del Agua (ICA)
Los resultados del ICA se presentan en la Figura 7.1. Como se puede
observar los valores del ICA presentaron variabilidad en los sitios. Esta
variabilidad no tiene un componente temporal debido a que la
recolección de muestras de agua se realizó solo en una fecha (dos días
consecutivos). Sin embargo, se observó variabilidad espacial, los
afluentes en la parte norte de la presa presentaron los valores más altos
(74-77) respecto al resto de los sitios, lo cual indica que los niveles de
calidad fueron más elevados en estos afluentes. El valor del ICA dentro
de la presa fluctuó entre 69 y 74, lo cual representa una disminución en
las condiciones de calidad del agua respecto a los afluentes en la parte
norte y oeste de la presa. La calidad del agua disminuye debido a la
descarga directa de aguas residuales domésticas sin tratamiento
procedente de Teuchitlán y la zona de restaurantes al margen de la
presa. El valor del ICA disminuyó en el sitio 19 (ICA de 65 unidades)
que corresponde al rio Salado, siendo el valor más bajo obtenido en
todo el análisis. Este afluente transporta desechos domésticos y de la
industria azucarera sin tratamiento, de manera que esto afecta
negativamente la calidad del agua del rio. Se observó que el resultado
del ICA en la red de canales de riego y el rio Ameca disminuye respecto
a los valores obtenidos dentro de la presa. En este sentido, la entrada
del rio Salado disminuye la calidad del agua de la presa al mezclarse
cerca de la cortina de la misma (Figura 6.6). Cuando el agua sale de la
presa hacia los canales de riego y el rio Ameca, se observa claramente
una tendencia en la disminución del ICA.
Por otro lado, utilizando la escala comparativa (Cuadro 6.6) se
determinó que los resultados del ICA fluctuaron entre 60 y 80, lo cual
indica condiciones de calidad aceptables, sin embargo los rangos
también incluyen algunas restricciones para ciertas actividades (Cuadro
7.1).
66
Cuadro 7.1. Resultado del ICA y usos recomendables del agua.
Usos del agua Recomendaciones de uso
Uso para riego Calidad aceptable, no requiere tratamiento previo.
Uso público (doméstico) Requiere tratamiento
Recreación Aceptable pero no recomendable
Pesca y vida acuática
Se puede utilizar, excepto para especies muy sensibles,
Dudoso para especies sensibles
El uso principal del agua de la presa La Vega es el riego y de acuerdo al
Cuadro 7.1 el agua cumple con niveles aceptable para este uso en
particular.
Figura 7.1. Resultados de la determinación del ICA, en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y red de canales de riego.
67
7.2. Riesgo por salinidad (contenido total de sal soluble)
7.2.1. Conductividad
Los resultados obtenidos de la CE se presentan en la Figura 7.1. Los
resultados mostraron valores bajos de CE en los afluentes a la presa La
Vega en la parte norte de la misma, donde se encuentra una serie de
manantiales y la entrada en el oeste del río grande (sitios 1 al 5). Sin
embargo, el sitio 2 presentó CE elevada (0.64 ds/m) respecto a los
demás afluentes en la parte norte, éste corresponde al arroyo
Chapulimita, al cual confluyen escurrimientos superficiales provenientes
de la agricultura que le otorga características diferentes de calidad en
comparación con los manantiales. Por otro lado, dentro del embalse se
observó un incremento paulatino de la CE en los sitios más cercanos a
la cortina de la presa y la entrada del rio Salado. El sitio 18 presentó el
valor más elevado de CE dentro de la presa respecto a los demás, este
se localiza cerca de una pequeña desviación del rio Salado que
desemboca metros arriba de la desembocadura del rio Salado en el
embalse lo cual le otorga características diferentes a los demás sitios
localizados dentro del embalse.
Considerando la totalidad de los sitios muestreados el 19 presentó el
valor más elevado de CE, este sitio corresponde al rio Salado el cual
desemboca en la parte Sureste de la presa transportando desechos
domésticos e industriales.
Comparando los resultados con los criterios y restricciones del uso del
agua para riego, establecidos para CE (Cuadro 2.3), se obtuvo lo
siguiente:
a) Sin restricciones: afluentes parte norte de la presa.
b) Algunas restricciones: canales de riego y rio Ameca.
c) Riesgo moderado: rio Salado (para su utilización directa).
68
Figura 7.2. Valores de Conductividad Eléctrica en los afluentes a la presa, dentro de la presa, red de canales de riego y el rio Ameca.
La CE en la red de canales de rio y el rio Ameca se incrementó
ligeramente respecto a la observada en la presa y sus afluentes.
También se puede observar en la Figura 7.2, que la CE en los sitios
aguas abajo de la presa (red de canales de riego y al rio Ameca), los
resultados mostraron un incremento en la CE una vez que se produce el
proceso de mezcla con el rio Salado.
De acuerdo con lo mencionado anteriormente y considerando que el
agua sale directamente de la presa a los canales de riego, la CE
presento poca variabilidad lo cual es una condición esperada. Los
datos presentaron un valor promedio de 0.69 y desviación estándar de
0.14.
69
7.3. Riesgo por sodio (la proporción relativa de los iones de
sodio, calcio y magnesio).
7.3.1. Proporción de Sodio Absorbido (SAR, Sodium
Absorption Ratio por sus siglas en inglés)
Los resultados de la determinación del SAR se presentan en el Cuadro
7.4. De acuerdo a los criterios establecidos para el valor del SAR
(Cuadro 2.8) los resultados obtenidos mostraron que el 10.4% de los
sitios presentó riesgo bajo, el 83.3% riesgo medio, mientras que el 4.1%
presentó riesgo alto y solo el 2.0% riesgo muy alto. El riesgo bajo por
sodicidad correspondió a los 4 afluentes a la presa La Vega localizados
en la parte norte y 1 en el oeste de la misma. Estos resultados coinciden
con los obtenidos en la determinación del ICA, donde estos mismos
sitios presentaron valores más altos de calidad de agua. Los 40
restantes presentaron riesgo medio se localizan dentro de la presa y en
la red de canales de riego. Solo 2 sitios presentaron riesgo alto los
cuales corresponden al sitio 18 localizado dentro del embalse y cerca de
la entrada de una bifurcación del rio Salado, lo cual le otorga
características diferentes de calidad de agua respecto a los demás
dentro de la presa y en la red de canales de riego. Por último el sitio 19
que correspondiente al rio Salado que sobresale respecto a los demás,
se determinó un valor SAR considerablemente alto de 360. Esta
condición está relacionada con las características del agua que
transporta el rio provenientes de la industria azucarera y aguas
residuales domesticas sin tratamiento (Figura 7.3).
70
Cuadro 7.1. Resultados del riesgo por sodicidad en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y la red de canales de riego.
Resultado del Riesgo de Sodicidad (SAR)
Valor SAR Riesgo Número de muestras
0 - 10 Bajo 5
11-17 Medio 40
18 - 26 Alto 2
más de 26 Muy alto 1
Figura 7.3. Valores de SAR encontrados en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y red de canales de riego.
71
Se suguiere que los procesos de dilución actúan positivamente
reduciendo la concentración de contaminantes del rio Salado cuando
éste desemboca en el embalse (Shen, 1978). Sin embargo se observó
el proceso inverso en el agua de la presa al incorporarse el rio Salado
se incrementó el valor del SAR. Esto se observó en el incremento del
SAR en la red de canales de riego.
Este proceso provoca también que las caracteristicas del agua que sale
de la presa para irrigación, se afecte de manera negativa, acarreando
hasta los suelos irrigados concentraciones altas de algunos elementos
no deseables en los cultivos y que incluso pueden provocar toxicidad.
Las Figuras 7.4 y 7.5 muestran espacialmente los sitios de muestreo y
el resultado del SAR. El promedio del valor SAR obtenido fue de 22.6,
con una desviación estándar de 6.12.
Figura 7.4. Representacion espacial de los valores de SAR encontrados en los afluentes a la presa y dentro de la presa La Vega.
72
Figura 7.5. Representacion espacial de los valores de SAR encontrados en la red de canales de riego.
7.3.2. Carbonato Sódico Residual (CSR)
La Figura 7.6 muestra los resultados del Carbonato Sódico Residual
(CSR) en todos los sitios muestreados, donde más del 95% de los sitios
muestreados presentaron riesgo alto de precipitación de calcio y
magnesio en el suelo y por lo tanto el riesgo de incremento del valor de
SAR aumenta también.
Se observó que solamente 1 sitio localizado al Norte de la presa
presentó riesgo bajo, los 4 afluentes restante de la parte Norte
presentaron valor CSR menor de 2, lo cual indica riesgo medio (Cuadro
7.6). Sin embargo, los sitios restantes dentro de la presa, rio Ameca, rio
Salado y red de canales de riego, presentaron riesgo alto, lo cual indica
que para este parámetro en particular el agua no es recomendable para
su uso en irrigación.
73
Cuadro 7.2 . Resultados del riesgo de carbonato sódico residual (CSR), en los afluentes a la presa, dentro de la presa, el rio Ameca y la red de canales de riego.
Resultado del riesgo de carbonado sódico residual (CSR)
CSR (meq/L)
Riesgo
Número de muestras en cada nivel de riesgo
<1.25 Bajo 1
1.25 – 2.5 Medio 4
más de 2.5 Alto
43
Figura 7.6. Valores de CSR encontrados en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y la red de canales de riego.
En las Figuras 7.7 y 7.8, se muestran espacialmente los resultados
obtenidos del cálculo del CSR, se determinó riesgo bajo y medio en los
afluentes a la presa en la parte Norte. Sin embargo, en la totalidad de
los sitios dentro de la presa representó riesgo alto para CSR. El valor
más elevado (7.16) detectado correspondió al rio Salado, mientras el
74
más bajo correspondió a un afluente en la parte Norte de la presa
(0.74). El valor CSR promedio encontrado fue de 3.64 y la desviación
estándar de 1.12.
Figura 7.7. Valores de CSR encontrados en los diversos sitios de muestreo dentro de la presa y sus afluentes.
75
Figura 7.8. Valores de CSR encontrados en los diversos sitios de muestreo, en el rio Ameca y la red de canales de riego.
7.3.3. pH
Los resultados mostraron alta variabilidad en las unidades de pH en los
diversos sitios (Figura 7.9) sin embargo, no se detectaron tendencias en
el comportamiento de las muestras, el promedio fue de 8.33 y la
desviación estándar de 0.16. Estos resultados no representan riesgo
para la vida acuática existente en la presa, así como para los cultivos
irrigados con agua de la misma.
76
Figura 7.9. Valores de pH encontrados en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y la red de canales de riego.
7.3.4. Alcalinidad (carbonatos y bicarbonatos)
Se puede observar en la Figura 7.10 la tendencia en los diversos sitios
de muestreo respecto a la alcalinidad total. Los resultados mostraron
valores bajos en los 3 primeros sitios que corresponden a los afluentes
de la parte norte de la presa. Sin embargo, su valor se incrementa 3
veces dentro de la presa. Cierta homogeneidad se presentó dentro de la
presa y los sitios en la red de distribución y el rio Ameca. En promedio el
valor de la alcalinidad total correspondió a un valor de 23.10 y una
desviación estándar de 4.40.
Resultados encontrados mostraron variabilidad, considerando los
criterios internacionales el rango varió de mínimo aceptable a
moderadamente amortiguadora para el agua de la presa y sus
afluentes. Lo cual indica cierta capacidad de resistir a los cambios de
pH. Esta capacidad amortiguadora es una condición favorable para la
vida acuática de la presa y el uso principal del agua, ya que al tener
77
esta capacidad disminuye los probables efectos que los cambios de pH
provoca en el sistema acuático, estos efectos se mencionan de manera
más amplia en la sección 7.4 correspondiente al pH.
Figura 7.10. Valores de Alcalinidad Total obtenidos en afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y la red de canales de riego.
7.4. Iones específicos; (Cloruros, sulfatos, boro y nitratos)
7.4.1. Cloruros
En los resultados obtenidos se determinaron concentraciones de
cloruros de 10 a 93 mg/L (Figura 7.11). Las concentraciones más bajos
correspondieron a los afluentes de la parte Norte de la presa, sin
embargo en el sitio 2 el cual corresponde al rio el ahogado la
concentración se elevó considerablemente, al cual confluyen
escurrimientos superficiales de la parte Norte de la presa donde los
terrenos son cultivados con caña de azúcar principalmente. Según Virto
78
et al., (2007) la utilización excesiva de químicos en zonas agrícolas son
transportados por los escurrimientos superficiales, los cuales llegan a
los cuases de ríos y arroyos y contribuyen de manera importante a los
niveles de contaminación de los cuerpos de agua superficiales.
La concentración de cloruros más elevada dentro de la presa
correspondió al sitio 18, el cual se localiza relativamente cerca de la
entrada del rio Salado a la presa lo cual le otorga características
diferentes al resto de los sitios dentro del embalse. La concentración de
cloruros más elevada correspondió al sitio 19 (rio Salado) este resultado
coincide con otros parámetros (SAR, CSR y pH) donde la concentración
más elevada correspondió al mismo lugar. Debido a la carga de
contaminantes que se incorporan a su paso por comunidades (Tala,
Jalisco) e industrias (Industria azucarera) el rio Salado transporta y
finalmente descarga en la presa La Vega estos contaminantes
incrementando los ya existentes. Esto afecta de manera directa la
concentración de cloruros en la red de canales de riego, la cual se
incrementa después del proceso de mezcla con el rio Salado. El
promedio de cloruros fue de 46.0 mg/L y la desviación estándar de 12.9.
79
Figura 7.11. Concentración de Cloruros en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca, rio salado y red de canales de riego.
Uno de los problemas más comunes de toxicidad en aguas de irrigación
son los cloruros. Los cloruros no se adsorben, ni son retenidos por el
suelo, sin embargo se mueven en el complejo suelo-agua, son tomados
por la planta y se mueven a lo largo de la planta, además se acumulan
en las hojas. Si la concentración de cloruros en las hojas excede la
tolerancia de la planta, se desarrollan síntomas de daño como hoja
quemada o el tejido de la hoja aparece como quemado. Normalmente el
daño ocurre primero en la punta de las hojas (lo cual es un efecto
común de la intoxicación por cloruros) y el daño es progresivo de la
punta a la base de la hoja incrementando severamente el daño. La
necrosis del tejido es con frecuencia acompañado por la temprana caída
de la hoja o defoliación (Palacios et al., 2010). En especies sensibles de
cultivos, estos síntomas ocurren cuando las hojas acumulan niveles de
0.3 a 1.0 % de cloruros en base seca, pero la sensibilidad varía entre
las diferentes especies de cultivos. Muchas cultivos por ejemplo
80
empiezan a ser dañados con concentraciones arriba de 0.3 % de
cloruros en peso seco. Análisis químicos en el tejido de las plantas se
utiliza para confirmar la toxicidad por cloruros. La parte de la planta que
generalmente se analiza para confirmar la toxicidad por cloruros varía
en cada cultivo, dependiendo de cuál de los valores de interpretación
esté disponible para seguir, las hojas son los tejidos usados con mayor
frecuencia (Mahmood et al., 2010).
En este sentido, de acuerdo al Cuadro 2.5 las concentraciones de
cloruros obtenidas en los sitios de muestreo no representan riesgo para
los cultivos sin embargo se recomienda prevenir la acumulación de
cloruros en el suelo.
7.4.2. Sulfatos
Los resultados del contenido de sulfatos se muestran en la Figura 7.12.
Como se puede observar, existe una variabilidad importante entre los
sitios donde se recolectaron muestras de agua, sobresaliendo
nuevamente el sitio 19 donde se determinó la concentración más
elevada con 160 mg/L. El promedio fue de 44.9, y la desviación
estándar de 29.5.
81
Figura 7. 12. Concentración de Sulfatos en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y red de canales de riego.
El azufre es un nutriente secundario para el crecimiento de las plantas y
el cuarto nutriente primario en la producción de cultivos, después del
nitrógeno, fósforo y potasio (Allison et al., 1997). Prácticas tradicionales
(reportadas en el sur de la Florida) incluyen la aplicación de 20 a 40 lbs
de sulfato de cobre. En los últimos años la University of Florida Institute
of Food and Agricultural Sciences (IFAS) ha recomendado utilizar el
azufre para bajar los niveles de pH, cuando el pH es mayor a 6.6
unidades, con el propósito de mejorar la disponibilidad de los
macronutrientes necesarios para el crecimiento de la caña de azúcar.
Actualmente, el IFAS recomienda como máximo 500-S/ha. Si la
aplicación ocurre solo sobre vegetales cultivados en suelos con pH
arriba de 6.6 (Schueneman, 2001).
La caña de azúcar es un cultivo que requiere relativamente altas
concentraciones de azufre como suplemento (94 kg/ha) comparada con
82
otros cultivos (maíz: 47 kg/ha, arroz: 20 kg/ha). Sin embargo estudios
recientes realizados por la IFAS indican que las cantidades de azufre
actualmente aplicado son bajos en comparación con los sugeridos por
la IFAS (Schueneman, 2001).
De acuerdo con los requerimientos de sulfato de la caña de azúcar en
particular, las concentraciones detectadas no representan riesgo para el
cultivo por el contrario contribuyen a su crecimiento (Schueneman,
2001).
7.4.3. Boro
Las concentraciones de Boro en los diferentes sitios de muestreo se
presentan en la Figura 7.13. Como se puede observar la parte norte de
la presa La Vega que corresponde a 4 afluentes a la misma, presentó
concentraciones por debajo de 1 mg/L, lo cual no representa riesgo para
la vegetación o la vida acuática. Sin embargo, se observó el incremento
de la concentración de más del 100% en los primeros 2 sitios de
muestreo dentro de la presa también en el área Norte. La concentración
se incrementó en el sentido norte sur del embalse hasta alcanzar un
valor máximo de 7.22 mg/L dentro del embalse el cual corresponde al
sitio 18, el cual se encuentra ubicado relativamente cerca al sitio 19 que
corresponde al rio Salado y que presentó la concentración de Boro más
elevada con 13.3 mg/L. Esta cercanía permite cierto grado de mezcla en
estos dos puntos y ocasiona el incremento de la concentración del sitio
18. Las concentraciones en la red de canales de riego y el rio Ameca
fluctuaron en un rango de 4 a 5.7 mg/L (Figura 7.14 y 7.15).
83
Figura 7.13. Concentración de Boro en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca, rio Salado y red de canales de riego.
84
Figura 7.14. Distribución espacial de las concentraciones de Boro en la presa La Vega y sus principales afluentes.
Figura 7.15. Distribución espacial de las concentraciones de boro en la red de canales de riego y rio Ameca.
(Allison et al., 1997). menciona que en Italia y España se han
encontrado concentraciones de Boro de 0.5 a 1.5 mg/L y de 0.6 mg/L en
Reino Unido. También en el Este de Europa se han determinado
concentraciones altas de Boro, como por ejemplo en Rumania arriba de
10 mg/L, Georgia con concentraciones arriba de 9.48 mg/L y en
Eslovenia concentraciones arriba de 5.5 mg/L (Allison et al., 1997). Los
resultados presentados en este documento, coinciden con los
encontrados en el Este de Europa y mencionados por Allison et al.,
(1997), también se ha mencionado que las altas concentraciones de
Boro encontradas en aguas superficiales están relacionadas con agua
con abundantes minerales, lo cual indica el origen natural del Boro
(Allison et al., 1997).
85
En este contexto, es importante mencionar que el agua del rio Salado
transporta agua proveniente del Bosque de la Primavera lo cual
involucra un componente geológico significativo en su composición. La
distribución espacial de la concentración de Boro se muestra en las
Figuras 7.14 y 7.15.
En el caso específico de los límites máximos permisibles (LMP) para
agua de riego, establecidos en los Criterios Ecológicos de Calidad del
Agua, que indica “Para riego de cultivos sensibles al Boro, el agua
contendrá como máximo 0.75 mg/L de esta sustancia, excepto para
otros cultivos donde se pueden aplicar concentraciones de hasta 3
mg/L”. Estadísticamente, el promedio de los valores de Boro
encontrados en este trabajo fué de 4.22 mg/L. Se observó que estos
valores exceden 4 veces los LMP. Los valores determinados exceden
también en 1.22 mg/L a la concentración aplicable a cultivos tolerantes.
La desviación estándar de los datos fue de 2.05.
Esta condición le otorga condiciones especiales al agua de la presa, por
lo que se sugiere se considere como no recomendable para su uso
como agua de riego.
7.4.4. Nitritos y Nitratos
Las Figuras 7.16 y 7.17 muestran los resultados de la concentración de
nitritos y nitratos encontrados en los diferentes sitios de muestreo. Los
resultados obtenidos en la concentración de nitritos fue homogénea con
concentraciones por debajo de 0.50 mg/L. El promedio obtenido fue de
0.12 mg/L y desviación estándar de 0.53.
Sin embargo, es importante considerar que el cambio de nitratos a
nitritos y viceversa es un proceso que se lleva a cabo rápidamente.
Considerando los estándares internacionales, el valor encontrado no
representa riesgo para la salud humana, o para la vida acuática,
86
tampoco es riesgo para los cultivos que son irrigados aguas abajo de la
presa (Ayers y Wescot, 1994).
Figura 7.16. Concentración de Nitritos en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca, rio Salado y red de canales de riego.
Los nitratos presentaron concentraciones de 0.8 a 9 mg/L. Se observa en la Figura 7.16 que los resultados presentaron variabilidad en los diferentes sitios de muestreo. Sin embargo su concentración no representa riesgo para salud o la vida acuática. Los nitratos son un elemento indispensable para el crecimiento de los cultivos y los resultados determinados no representan riesgo para los cultivos irrigados con agua del embalse. El promedio de la concentración de nitratos fue de 3.19 mg/L, y desviación estándar de 1.49. Los Criterios Ecológicos de Calidad del Agua CE-CCA-001/89, no presentan restricciones y/o LMP para el caso de la concentración de nitritos y
nitratos en agua de riego.
87
Figura 7.17. Concentración de Nitratos en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca, rio Salado y red de canales de riego.
La mayoría de los cultivos no son afectados hasta concentraciones por
arriba de 30 mg/L de nitrógeno. Sin embargo, los cultivos sensibles
pueden ser afectados por concentraciones de nitrógeno arriba de 5
mg/L. Por ejemplo, la remolacha es un cultivo sensible, el tamaño se
incrementa con el exceso de fertilización sin embargo, el contenido de
azúcar es menor, así la calidad total de producción de azúcar por
hectárea se puede reducir (Algoazany, et al. 2005).
El cultivo de las uvas también es sensible a la concentración de nitratos
en agua de riego, el rendimiento y el contenido de azúcar se pueden
reducir y tarda en madurar. La sensibilidad de los cultivos varía de
acuerdo a la etapa de crecimiento. Sin embargo, se puede presentar el
efecto opuesto ya que concentraciones altas de nitrógeno también
pueden beneficiar el crecimiento en algunos cultivos (Algoazany, et al.
2005).
88
8. Otros parámetros de importancia de la calidad de agua
8.1. Temperatura
Los resultados de la temperatura se muestran en la Figura 8.1. Los
valores determinados mostraron variabilidad de 23.3 ˚C a 29.4 ˚C, con
un promedio de 25.4 ˚C. Se observó homogeneidad en la temperatura
dentro de la presa (sitio 6 al 18) con valores entre 24 y 26 ˚C. Sin
embargo, se determinó cierta variabilidad en los canales de riego donde
se presentaron algunos incrementos respecto a la presa, esto se
atribuye principalmente a la poca profundidad y movimiento en loa
canales de riego al momento del muestreo. Los valores fueron de 22 a
29 ˚C. En este sentido es importante mencionar que la mayor
variabilidad en la temperatura se presenta temporalmente dependiendo
del mes y la hora. En general la temperatura encontrada no representa
riesgo en el caso de riego de cultivos y para la vida acuática presente
en la presa La Vega (Yan et al., 2007).
89
Figura 8.1. Temperatura (ºC) observada en los afluente a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y red de canales de riego.
90
8.2. Oxígeno Disuelto
Los resultados de la concentración de OD se presentan en la Figura 8.2.
Los valores máximos fueron de 5.8 a 6.1 mg/L y correspondieron a los
afluentes a la presa en la parte Norte y Oeste de la misma. Dentro de la
presa el OD decreció ligeramente, las concentraciones fueron de 5.1 a
5.7 mg/L. En la red de canales riego y el rio Ameca y rio Salado
presentaron variabilidad, los valores fueron de 5.0 a 5.8 mg/L.
Figura 8.2. Concentración de Oxígeno Disuelto en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca, rio Salado y red de canales de riego.
91
Smolders et al., (2006) menciona que los peces requieren usualmente
concentraciones de OD de 5-6 mg/L, niveles menores (3 mg/L) causan
stress en los organismos, mientras que a concentraciones menores de 2
mg/L los peces mueren. El oxígeno entra en los arroyos principalmente
de la atmósfera, pero también a través de las aguas subterráneas y en
las descargas en el curso de agua. La concentración de OD es un
importante parámetro para evaluar aguas de irrigación y puede ser un
factor limitante en algunos sistemas agrícolas intensivos. Bajas
concentraciones de OD en el agua (por debajo de 5 mg/L) de irrigación
puede tener consecuencias críticas ya que causa deficiencia de oxígeno
en la raíz, lo cual puede resultar en problemas agronómicos
(Gebremariam y Beutel, 2008). De acuerdo a los valores de OD
requeridos por los cultivos mencionados en la literatura el OD
determinado en los diversos sitios muestreados y para esta fecha en
particular no representa riesgo para los organismos acuáticos y para los
cultivos (Gebremariam y Beutel, 2008).
8.3. Turbiedad
Los resultados de turbiedad encontrados se muestran en la Figura 8.3.
Los resultados no presentaron tendencia en los valores de turbiedad,
por el contrario se observó alta variabilidad en la turbiedad, el rango
observado fue de 2 a 14.4 de Unidades Nefelométricas de Turbidez
(UNT). El promedio fue de 7.78 y la desviación estándar de 3.32. La
variabilidad observada en los resultados de debió a diversos factores,
uno de los más importantes fue el movimiento del agua al momento del
muestreo. El movimiento provoca la suspensión de partículas disueltas
y por consecuencia mayor turbiedad, por el contrario el agua estancada
permite la sedimentación de los sólidos disminuyendo los valores de la
misma. En este sentido, la variabilidad observada fue esperada debido
a que los sitios de muestreo presentaron características diferentes de
movimiento. Los valores de turbiedad encontrados en los diversos sitios
de muestreo para esta fecha en particular no representan riesgo para la
vida acuática y los cultivos en el área (Irie et al., 2012).
92
Figura 8.3. Unidad Nefelométrica de Turbidez (UNT) en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y red de canales de riego.
93
8.4. Dureza expresada en Grados hidrométricos
franceses
Los resultados de la dureza se muestran en la Figuras 8.4. Los
resultados mostraron alta variabilidad, el valor más bajo correspondió al
sitio 19 con una concentración de 0.07 ºF, mientras que el valor más
elevado se obtuvo en el sitio 40 con una concentración de 7.76 ºF.
Figura 8.4. Grados hidrométricos franceses (Durezas) en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca, rio Salado y la red de canales de riego.
94
Respecto a la determinación de los grados hidrométricos franceses, los resultados de todos los sitios de muestreo entraron en la clasificación de aguas muy blandas, ya que no se obtuvo resultado mayores de 14 grados hidrométricos franceses (Figura 8.4). Esto, significa básicamente que existen mínimas cantidades de sales
disueltas. Este resultado coincide con el obtenido en el parámetro de
conductividad donde el riesgo por sales disueltas se detectó como sin
restricción y con alguna restricción en algunos casos. Sin embargo, es
necesario mencionar que aun cuando el agua de riego contenga mínima
cantidad de sales disueltas, con el uso constante de esta agua, las
sales tenderán a acumularse en el suelo, lo cual puede provocar efectos
no deseados en los cultivos.
La principal fuente natural de durezas en el agua son las rocas
sedimentarias, filtración y escurrimientos. En general, aguas duras
originadas en áreas con suelo de capa superficial gruesa y formaciones
de piedra caliza. Generalmente el agua subterránea es más dura que el
agua superficial. El agua subterránea es rica en acido carbónico y
oxígeno disuelto, por el contacto con suelo y rocas contiene una gran
cantidad de minerales, como calcita, gypsum y dolomita, los niveles de
dureza generalmente se elevan a miles en mg/L (Porta et al., 1994).
Por otro lado, la dureza en el agua de riego implica alto contenido de
calcio y magnesio, lo cual puede ocasionar problemas de precipitación y
obstrucciones en los sistemas de riego, sobre todo cuando se utiliza
riego por goteo, sin embargo, agua con alto contenido de calcio
compensa los riesgos negativos de la presencia de sodio (Wurts, 1992).
8.4.1. Nitrógeno Total
Las concentraciones de TKN encontrados en este diagnóstico, sugieren
la presencia de aguas residuales de origen doméstico y escurrimientos
agrícolas. Sin embargo, se observa un incremento de las
95
concentraciones en el rio Salado y los sitios de muestreo cercanos al
mismo (Figura 8.5). El TKN como tal, no es considerado en las diversas
normas oficiales, sin embargo si se mencionan LMP para el caso de
nitratos, nitritos y nitrógeno amoniacal, parámetros que se discuten a lo
largo del documento. El promedio del TKN fue de 4.10 y la desviación
estándar de 1.42.
Figura 8.5. Concentración de TKN en los afluentes, dentro de la presa, rio Ameca y red canales de riego.
8.4.2. Nitrógeno Amoniacal
Los resultados de esta investigación mostraron variabilidad en las
concentraciones de nitrógeno amoniacal, presentando concentraciones
desde 0.1 a 1.0 mg/L. De acuerdo con la literatura concentraciones de
nitrógeno amoniacal arriba de 1 mg/L se presenta cuando el agua
contiene residuos de fertilizantes y/o aguas residuales. En este
contexto, se sugiere que los afluentes a la presa aportan cierta cantidad
96
de nitrógeno amoniacal ya que se puede observar concentraciones
cercanas a 1 mg/L en dos de los afluentes de la parte Norte de la presa
(Figura 8.6).
Figura 8.6. Concentración de Nitrógeno Amoniacal en los diferentes sitios de muestreo, afluentes, dentro de la presa, rio Ameca y red de canales de riego.
En general, las concentraciones de nitrógeno amoniacal encontradas no
representan riesgo para la los cultivos aguas debajo de la presa. Los
Criterios Ecológicos de Calidad del Agua CE-CCA-001/89, no
mencionan LMP para el caso de este parámetro en particular, sin
embargo en el apartado de protección a la vida acuática el LMP es de
0.06 mg/L, por lo tanto las concentraciones encontradas en este
diagnóstico representan un riego para la vida acuática presente dentro
97
del embalse. El promedio fue de 0.541 y la desviación estándar de
0.272.
8.5. Compuestos de fósforo
Los resultados del análisis de fósforo mostraron concentraciones de 1.2
a 2.1 mg/L. Los resultados presentaron homogeneidad, algunos sitios
presentaron concentraciones más elevadas como es el caso del rio
Salado (sitio 19) y el sitio 18 dentro de la presa, el cual corresponde a la
entrada de un escurrimiento. Este elemento es necesario para el
crecimiento de las plantas, sin embargo no se mencionan las
concentraciones límite en los criterios internacionales para aguas de
irrigación.
Este parámetro es mencionado en los Criterios Ecológicos de Calidad
del agua CE-CCA-001/89, en el apartado específico de agua de riego,
sin embargo se le da mayor importancia a los efectos por el desarrollo
indeseable de especies biológicas dentro de los embalses con el
propósito de controlar la eutrofización. Se mencionan concentraciones
máximas de 0.025 mg/L dentro de embalses y lagos. En este sentido,
se puede ver que los valores encontrados se encuentran fuera de estos
límites, (Figura 8.7), lo cual incrementa de manera considerable las
posibilidades de crecimiento de microalgas y efectos adversos en el
cuerpo de agua. El promedio en concentraciones de fósforo total fue de
1.497 mg/L y la desviación estándar de 0.215.
98
Figura 8.7. Concentración de Fósforo Total en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y red de calanes de riego.
En el caso de los Ortofosfatos, las concentraciones presentaron poca
variabilidad, el rango fue de 0.96 a 1.6 mg/L (Figura 8.8). El promedio
fue de 1.199 y la desviación estándar de 0.143.
El fósforo se ha detectado como nutriente limitante para el crecimiento
del plancton en los sistemas acuáticos, por lo tanto la disponibilidad de
este elemento permitirá el crecimiento de estos microorganismos. Si las
concentraciones se mantienen incrementa el riesgo de los procesos de
eutrofización. En este sentido es importante mencionar que el muestreo
fue realizado en el mes de Mayo, que es la época de estiaje, por lo tanto
los contaminantes se concentran a su máximo nivel.
99
Figura 8.8. Concentración de Ortofosfatos en los afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y red de canales de riego.
8.6. Solidos disueltos totales
Los resultados de TDS en este diagnóstico no representan un peligro
para los cultivos, los resultados se presentan en la Figura 8.12. Sin
embargo es importante mencionar que algunos metales pesados como
el cadmio y el arsénico, pueden estar unidos a las partículas en
suspensión y ser ingeridos por los peces. Las partículas que no son
ingeridas, eventualmente sedimentan acumulando los contaminantes en
las capas superficiales del mismo. El promedio de TDS fue de 232.7
mg/L, y la desviación estándar de 54.75. Alta desviación estándar
debido a las diferencias encontradas en los primeros 5 sitios de
muestreo, los cuales presentaron TDS muy bajos.
100
Figura 8.9. Solidos Disueltos Totales en las muestras de agua, afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca y red de canales de riego.
No importando la fuente, el nitrógeno (N) es esencial para obtener el
óptimo rendimiento en granos, forrajes y otros cultivos. Esto aplica
también para el caso del fósforo (P) y otros nutrientes. Sin embargo, la
aplicación excesiva de nitrógeno o fósforo a las tierras de cultivo, puede
tener un efecto adverso en el ambiente. Alcanzando rendimientos
óptimos sin aplicar exceso de nutrientes debe ser una meta para todos
los agricultores. Sin embargo, nitrógeno y fósforo en exceso en las
aguas superficiales ocasiona la eutrofización (crecimiento excesivo de
algas) en aguas superficiales y problemas de salud en humanos y
ganado como resultado de las altas ingestas de nitrógeno en forma de
nitrato (Tchobanoglous y Schroeder, 1987).
101
8.7. Elementos Tóxicos y Metales Pesados
Los elementos tóxicos que se analizaron en este diagnóstico se
presentan en el Cuadro 9.1. En la 7.4 se discute a detalle los resultados
de boro encontrados en las muestras de agua y sus posibles efectos
tóxicos en los cultivos. En el caso del sodio y calcio que son elementos
incluidos para determinar la sodicidad y la alcalinidad del agua
respectivamente, se discuten en la 7.3.1 y 7.3.4, respectivamente. Por
lo tanto, en esta sección se discutirán los resultados de arsénico
encontrados en las muestras de agua.
8.7.1. Arsénico
Cuadro 8.1. Elementos químicos analizados en diferentes sitios de muestreo, afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca, rio Salado y red de canales de riego.
Determinación Unidades Resultado
Arsénico mg/L 0.183*
Cadmio mg/L < 0.002
Cobre mg/L < 0.01
Cromo total mg/L < 0.01
Fierro mg/L 0.146
Manganeso mg/L 0.142
Mercurio mg/L < 0.001
Sodio mg/L 79.80**
Plomo mg/L < 0.001
Zinc mg/L < 0.01
Níquel mg/L < 0.01
Boro mg/L 4.251*
Calcio mg/L 14.80**
Magnesio mg/L 6.93
Potasio mg/L 27.1
102
*Concentraciones fuera de los LMP, para agua de riego, acuacultura y protección de la
vida acuática.
**Parámetros no mencionados los Criterios Ecológicos de Calidad del Agua, que se
presentaron con niveles de riesgo para los cultivos irrigados con agua de la presa La
Vega.
La presencia de metales pesados compite con nutrientes en la planta,
por ejemplo el arsénico con fósforo.
8.8. Organismos
8.8.1. Coliformes fecales y totales
Los resultados fueron positivos en la detección de Coliformes totales y
fecales, asi como para Escheriquia coli y Pseudomona spp. El Cuadro
9.2 presenta los promedios encontrados.
Los Criterios Ecológicos de Calidad del Agua CE-CCA-001/89,
mencionan límites máximos permisibles (LMP) para Coliformes fecales
de 1000 (NMP/100 ml), en el caso de agua de riego, por lo tanto los
resultados están claramente fuera de los límites permisibles. En el caso
de protección a la vida acuática también se observan valores muy por
encima de los LMP que son de 200 organismos por 100 ml. Además el
análisis fue positivo en la detección de Escherichia coli y Pseudomona
sp.
103
Cuadro 8.2. Resultado promedio de análisis microbiológico realizado en los diferentes sitios de muestreo, afluentes a la presa, dentro de la presa, rio Ameca, rio Salado y la red de canales de riego.
Coliformes Totales NMP/100
ml
Coliformes fecales NMP/100 ml
Escherichia coli
Pseudomona sp.
994,615
548,308
Positivo
Positivo
De acuerdo con la literatura la presencia de Coliformes fecales en los
ambientes acuáticos indica que el agua ha sido contaminada con
material fecal de humanos o animales. Al tiempo que esto ocurre, la
fuente de agua ha sido contaminada por patógenos o bacterias o virus
que producen enfermedades que también pueden existir en la materia
fecal.
Dentro de estos organismos patógenos que se transmiten por el agua
están; la fiebre tifoidea, gastroenteritis viral o bacterial y la hepatitis tipo
A. La presencia de contaminación fecal es un indicador del potencial
riesgo a la salud existe por la exposición al agua. La bacteria Coliforme
fecal, puede estar presente por la descarga de aguas residuales
domésticas y por fuentes de contaminación difusa de humanos y
animales.
Los resultados en este diagnóstico evidencian la presencia de
contaminación fecal en la presa La Vega.
104
8.9. Análisis Taxonómico y Cuantitativo del Plancton
8.9.1. Plancton en cuerpos de agua
Los resultados mostraron a la división Chlorophyta como la más
abundante (47.62%), seguida de las Crysophytas (23.81%), las
Cyanophytas (14.29%), las Euglenophytas (9.52%) y por ultimo las
división Phyrrophyta (Figura 8.13). La abundancia de la división
Chlorophyta indica la presencia de especies generalmente se presentan
en cuerpos de agua superficiales con cierto grado de eutrofización. De
acuerdo a la literatura la presencia de Chlorophytas en un sistema
acuático es indicativo de condiciones de calidad del agua aceptables.
En este diagnóstico la división Chlorophyta presento el porcentaje más
alto respecto a las demás divisiones, seguido por las Crysophytas.
Es un grupo extremadamente diverso que colonizan todo tipo de
hábitats: agua dulce y salada, nieve, tierra y en los árboles. Desarrollan
estructuras corporales que van desde unicelulares hasta formas
masivas, de varios metros de tamaño. Los pigmentos (clorofilas a y b) y
las sustancias químicas en las paredes celulares de las algas verdes
son muy parecidos a los de las plantas vasculares. Generalmente,
almacenan su alimento como almidón.
Sin embargo, es necesario el monitoreo constante del fitoplancton en
las diferentes estaciones del año para determinar los patrones de
comportamiento en la composición y abundancia a lo largo de la presa.
Se debe evaluar la respuesta de los organismos a las condiciones
ambientales locales y la entrada de nutrientes debido a que se puede
esperar comportamiento estacional donde es probable que se presenten
cambios drásticos en la distribución y abundancia.
105
Figura 8.10. Género y/o especies de fitoplancton identificadas en las muestras de agua de los diferentes sitios de muestreo dentro de la presa La Vega.
Cuadro 8.3. Abundancia de especies de plancton encontrada en la presa La Vega.
Genera/Especie
División
No. De Organismos
Chlamydomonas spp chl 20000
Coelastrum reticulatum chl 12000 Closterium sp #1 chl 16000
Ulothrix sp chl 2000
Closterium kuetzingii chl 2000
Closterium aciculare chl 2000
Ulothrix sp chl 2000
Clorofita filamentosa chl 2000
Staurastrum longitudinatum chl 2000
Pteromonas cf angulosa chl 2000
Diatomea sp #1 cry 2000
47.62%
23.81%
14.29%
9.52%
4.76%
chlorophyta
crysophyta
cyanophyta
euglenophyta
phyrrophyta
106
Aulacoseira granulata cry 4000
Rhoicosphenia curvata cry 2000
Nitzschia sp cry 8000
Synedra sp cry 2000
Oscillatoria sp #1 cya 4000
Oscillatoria sp #2 granulosa cya 2000
Oscillatoria sp #3 cya 2000
Trachelomonas ovoides eug 2000
Euglena acus eug 4000 Ceratium hirundinella phy 2000
Sera importante considerar la caracterización del fitoplancton como una
herramienta de apoyo en el biomonitoreo para la determinación de
condiciones extremas de calidad del agua en la presa de manera rápida
y oportuna.
9. Comparación con los Criterios Ecológicos de Calidad del agua
CE-CCA-001/89
Una de las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) que determina los
requerimientos de calidad de agua para diversos usos, son los Criterios
Ecológicos de Calidad del agua CE-CCA-001/89. Con base en esto
criterios la autoridad competente podrá calificar a los cuerpos de agua
como aptos para ser utilizados como fuente de abastecimiento de agua
potable, en actividades recreativas con contacto primario, para riego
agrícola, para uso pecuario, en la acuacultura, o para la protección de la
vida acuática
En este caso en particular se dio énfasis en uso como agua de riego,
agua para acuacultura y protección a la vida acuática, ya que el agua de
la presa es utilizada en estos rubros.
107
9.1. Calidad de agua para riego agrícola
El grado de calidad del agua, requerido para llevar a cabo prácticas de
riego sin restricción de tipos de cultivo, tipos de suelo y métodos de
riego. El Cuadro 9.1 muestra un comparativo de las concentraciones de
los parámetros evaluados en este diagnóstico versus los límites
máximos permisibles para agua de riego.
En estos resultados se puede observar que la concentración de la
mayoría de los parámetros evaluados se encuentra dentro los límites
máximos permisibles. Con algunas excepciones como es el caso
específico del arsénico y el boro.
Cuadro 9.1. Comparativo de los CE-CCA-001/89 versus resultados obtenidos en diagnóstico.
Sustancia o parámetro
Riego agrícola Promedio obtenido
Arsénico (II) 0.1 0.146*
Boro (II) 0.7(XI) 4.29*
Cadmio (II) 0.01 < 0.002
Cloruros (como Cl-) 147.5 46
Cobre 0.2 < 0.01
Coliformes fecales (NMP/100 ml) 1000
Conductividad eléctrica (mmhos/cm) 1.0(XX) 0.696
Cromo hexavalente 1 < 0.01
Fierro 5 0.078
Níquel 0.2 < 0.01
Nitratos (NO3 ) (como N) No se menciona 3.194
Nitritos (NO2) (como N) No se menciona 0.120
Nitrógeno amoniacal No se menciona 0.541
Oxígeno disuelto (XXX) No se menciona 5.482
Potencial de hidrógeno (pH) (XXXI) 4.5-9.0 8.333
108
Plomo 5 < 0.001
Solidos disueltos 500.0 (XXXV) 232.2
Sulfatos (SO4 ) 130 44.91
Temperatura (°C) 25.42
Turbiedad (Unidades escala de silice) No se menciona 7.786
Zinc 2 < 0.01 *Resultados fuera de los límites máximos permisibles II. La sustancia presenta persistencia, bioacumulación o riesgo de cáncer, por lo que debe reducirse a un mínimo la exposición humana. XI. Para riego de cultivos sensibles al boro, el agua contendrá como máximo 0.75 mg/L de esta sustancia, excepto para otros cultivos donde se pueden aplicar concentraciones de hasta 3 mg/L. XXX. Para oxígeno disuelto, los niveles establecidos deben considerarse como mínimos. XXXI. Para el potencial de hidrógeno (pH), los niveles establecidos deben considerarse como mínimos y máximos.
Sin embargo los Criterios Ecológicos de Calidad del Agua no contempla algunos elementos que se encontraron en concentración importante en los diferentes sitios de muestro como:
Cuadro 9.2. Concentraciones importantes de parámetros no mencionados en los CE-CCA-001/89.
Elemento
Resultado obtenido (mg/L)
Sodio 124
Calcio 15.6
Magnesio 8.30
Potasio 15.8
Los elementos en el Cuadro 9.2, son importantes en la determinación
del SAR y el CSR, además de la alcalinidad y las durezas. Estas
determinaciones fueron mencionadas en las secciones anteriores.
109
Sección 7.3.1 para el SAR, 7.3.2 el CSR, 7.3.4 alcalinidades y 8.4
durezas.
9.2. Calidad de agua de riego para protección de la vida acuática
Cuadro 9.3. Parámetros importantes para la protección de la vida acuática y organismos de agua dulce.
Sustancia o parámetro
Protección a la vida acuática
Resultado obtenido
Alcalinidad (como CaCO3 ) (VI) * 23.15
Arsénico 0.2 (como A 5III)* 0.184
Boro (II)* 4.290
Cadmio (II)* (XIII) * <0.002
Cloruros (como Cl-) 250 46
Cobre (XVII)* < 0.01
Coliformes fecales (NMP/100 ml) (XVIII)*
Conductividad eléctrica (mmhos/cm) 0.696
Cromo hexavalente 0.01 (XII)* <0.01
Fierro 1 0.078
Fosfatos (como PO4 ) (XXV) * 1.11
Mercurio (Hg) (II)* 0.00001 (XII)* < 0.001
Níquel (XXVII)* < 0.01
Nitratos (NO3) (como N) 3.194
Nitritos (NO2 ) (como N) 0.12
Nitrógeno amoniacal 0.06 0.541
Oxígeno disuelto (XXX)* 5 5.482
Potencial de hidrogeno (pH) (XXXI)* (XXXII)* 8.333
Plomo (XXXIV)* < 0.001
Solidos disueltos 232.2
Sulfatos (SO4 ) 0.005 44.91
Temperatura (°C) CONDICIONES
NATURALES + 1.5 25.42
110
Turbiedad (Unidades escala sílice) (XIX)* 7.786
Zinc (XXXVI)* < 0.01
*VI. Para riego continuo de los suelos, el agua contendrá como máximo 0.1mg/ l de berilio, excepto para el caso de suelos alcalinos y de textura fina donde se pueden aplicar concentraciones de hasta 0.5 mg/L. **II. La sustancia presenta persistencia, bioacumulación o riesgo de cáncer, por lo que debe reducirse a un mínimo la exposición humana. *III. El nivel ha sido extrapolado mediante el empleo de un modelo matemático, por lo que en revisiones posteriores podrá ser modificado a valores menos estrictos. *XII. La concentración promedio de 4 días de esta sustancia, no debe exceder este nivel, más de una vez cada 3 años *XIII. La concentración promedio de cadmio de 4 días en µg/l no debe exceder más de una vez cada 3 años el valor numérico de la siguiente ecuación: (0.7852 [ln (dureza)] - 3.490) Cd (µ g/l) = e Dureza = mg/L como CaC03 *XVII. La concentración promedio de cobre de 4 días en µg/l, no debe exceder más de una vez cada 3 años el valor numérico de la siguiente ecuación: (0.8545 [ln (dureza)]- 1.465) Cu(µg/ ) = e Dureza = mg/L como CaCo3 *XVIII. Los organismos no deben exceder de 200 como número más probable en 100 mililitros (NMP/100 ml) en agua dulce o marina, y no más del 10% de las muestras mensuales deberá exceder de 400 NMP/100 ml. *XXVII. La concentración promedio de níquel de 4 días en µg/l no debe exceder más de una vez cada tres años el valor numérico de la siguiente ecuación: (0.8460 [ n (dureza)] + 1.1645) Ni (µg/ ) = e Dureza = mg como CaCO3 *XXXII. No podrá haber variaciones mayores a 0.2 unidades de pH, tomando como base el valor natural estacional. *XXXIV. La concentración promedio de plomo de 4 días en µg/l no debe exceder más de una vez cada 3 años el valor numérico de la siguiente ecuación: (1.273 [ n (dureza)] - 4.705) Pb (µg/ ) = e Dureza = mg/L como CaCO3 *XIX. Los sólidos suspendidos (incluyendo sedimentables) en combinación con el color,
no deben reducir la profundidad del nivel de compensación de la luz para la actividad
fotosintética en más de 10% a partir del valor natural
*XXV. Los fosfatos totales, medidos como fósforo, no deberán exceder de 0.05 mg/ l. En influentes a lagos o embalses ni de 0.025 mg/ dentro del lago o embalse, para prevenir el desarrollo de especies biológicas indeseables y para controlar la eutroficación acelerada. *XXX. Para oxígeno disuelto, los niveles establecidos deben considerarse como mínimos.
111
9.3. Calidad de agua para acuacultura
Cuadro 9.4. Límites máximos permisibles en CE-CCA-001/89, para diferentes especies de peces.
Parámetro o sustancia
Especie
Promedio obtenido
Unidades
Tilapia
Carpa
Bagre
Trucha Arco-iris
Turbiedad UNT 100 7.786
Temperatura °C 24-30 20-30 20-30 10-15 25.42
pH (XXXI) 7-8 7-8.5 6.5-8 6.5-8.0 8.333 Sólidos Disueltos
mg/L 400 232.2
Oxígeno Disuelto
mg/L 2.1 5 -4 7.8 5.482
Alcalinidad mg/L 54-200 100 20-200 5.0-31 23.15
Dureza mg/L 50-100 300 20-150 5.0-200 42.87
Amoniaco mg/L 0.42 0.541
N- NO 2 mg/L 0.55 0.12
N- NO3 mg/L 3.194
Fósforo Total mg/L 4.877 Coliformes Fecales
NMP/100 ml.
Coliformes Totales
NMP/100 ml.
Arsénico mg/L 1 4.877
Cadmio mg/L 0.05 <0.002 Cromo Hexavalente
mg/L 0.5 <0.01
Cobre mg/L 0.02 0.025 0.06 <0.01
Hierro mg/L 0.5 0.5 1 0.07
112
Los Cuadros 9.2 y 9.3, muestra el comparativo de los resultados obtenidos del diagnóstico versus los LMP establecidos por los CE-CCA-001/89 para los diversos usos de la misma. Se puede observar que la concentración de la mayoría de los parámetros se encuentra dentro de los LMP, solo el caso del arsénico y boro se presentaron concentraciones más elevadas. Estos parámetros son discutidos a detalle a lo largo del documento.
9.4. Recomendaciones para la mitigación de contaminantes en
el agua de la presa La Vega (Boro y Arsénico).
9.4.1. Plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas en
comunidades en el área de influencia de la presa La Vega.
La presencia de Coliformes fecales y totales en concentraciones
elevadas evidencia la contaminación de desechos humanos en el agua
de la presa La Vega. Bajo estas condiciones la instalación de plantas de
tratamiento en las poblaciones alrededor de la presa La Vega, es una
necesidad primordial para la reducción de estos microorganismos
patógenos.
Sin embargo, plantas de tratamiento de aguas residuales
convencionales no disminuyen elementos tóxicos como el boro y
arsénico, los cuales requieren de sistemas de tratamiento
especializados.
9.4.2. Bioremediacion (humedales)
Una alternativa ecológica para la mitigación de los contaminantes son
los humedales, estos sistemas han probado su capacidad de remoción
de contaminantes especialmente nutrientes (fósforo y nitrógeno), así
como de microorganismos patógenos y algunos metales pesados.
113
Estos sistemas son una alternativa de bajo costo de instalación y
mantenimiento, además crean un ambiente para la vida silvestre.
Estudios han evaluado la utilización de los humedales construidos para
remover altas concentraciones de selenio, arsénico y boro.
Factores importantes: tipo de planta y el material utilizado como soporte
para la vegetación (zeolita y arcilla).
Utilizando zeolita como soporte se logró remover 64%, 47% y 31%, para
Selenio, Arsénico y Boro respectivamente.
El costo aproximado de instalación de un humedal de una hectárea es
de $ 3,000,000.00 .
Una limitante es los humedales es el espacio que requieren para su
instalación.
Figura 9.1. Humedal para el tratamiento de aguas residuales domésticas.
114
9.4.3. Osmosis inversa
Experiencias en tratamientos de agua con altas concentraciones de
boro se han obtenido en países del Mediterráneo: Italia, Grecia, Francia,
Chipre e Israel, donde la osmosis inversa ha sido utilizada con éxito en
la reducción de concentraciones de boro.
La Osmosis Inversa consiste en separar un componente de otro en una
solución, mediante las fuerzas ejercidas sobre una membrana
semipermeable. Su nombre proviene de "osmosis", el fenómeno natural
por el cual se proveen de agua las células vegetales y animales para
mantener la vida.
Este sistema permite remover la mayoría de los sólidos (inorgánicos u
orgánicos) disueltos en el agua (hasta el 99%).
• Remueve los materiales suspendidos y microorganismos.
• Realiza el proceso de purificación en una sola etapa y en forma
continua.
• Es una tecnología extremadamente simple.
Es modular y necesita poco espacio, lo que le confiere una
versatilidad excepcional en cuanto al tamaño de las plantas:
desde 1 m3
/día, a 1.000.000 m3
/día
Cuadro 9.5. Reducciones concentración de contaminantes en agua tratada por osmosis inversa.
Parámetro Alimentación Producto pH 5 6 Conductividad (m-mhos) 1900 120 Cloruros mg/L ClNa 485 38 Sulfatos mg/L SO
4Ca 798 28
Dureza mg/L CO3Ca 430 16
Sílice mg/L SiO2 0,93 0,12
Sólidos totales disueltos mg/L 1279 70
115
Campos de aplicación:
• Abastecimiento de aguas para usos industriales y consumo de
poblaciones.
• Tratamiento de efluentes municipales e industriales para el
control de la contaminación y/o recuperación de compuestos
valiosos reutilizables.
• En la industria farmacéutica, para la separación de proteínas,
eliminación de virus, etc.
Una limitante de estos sistemas es el costo alto de instalación y
mantenimiento, un sistema de osmosis inversa de 240 m3
/día, requiere
una inversión inicial del equipo de ósmosis inversa fue de 145,000.00
dólares aproximadamente.
9.4.4. Resina macroreticular
La resina macroreticular de intercambio de iones de Boro: Amberlite XE-
243. Ha sido exitosamente utilizada para tratar agua salina y altas
concentraciones de Boro en el Mediterráneo. Las resinas de intercambio
iónico son materiales sintéticos, sólidos e insolubles en agua, que se
presentan en forma de esferas o perlas de 0.3 a 1.2 mm de tamaño
efectivo, aunque también las hay en forma de polvo.
Están compuestas de una alta concentración de grupos polares, ácidos
o básicos, incorporados a una matriz de un polímero sintético (resinas
estirénicas, resinas acrílicas, etc.) y actúan tomando iones de las
soluciones (generalmente agua) y cediendo cantidades equivalentes de
otros iones. La principal ventaja de las resinas de intercambio iónico es
que pueden recuperar su capacidad de intercambio original, mediante el
tratamiento con una solución regeneradora. El intercambio iónico es una
reacción química reversible.
116
10. Resultados y discusión del análisis de suelos irrigados con
agua de la presa La Vega
10.1. Parámetros de suelo
En el Cuadro 12.1 se muestran los estadísticos de media y desviación
estándar de los resultados del análisis de suelos en dos profundidades
de terrenos regados con agua de la presa La Vega, durante el 2012. La
interpretación de estos resultados se hizo de acuerdo con la Norma
Oficial Mexicana NOM-021-RECNAT-2000, que establece las
especificaciones de fertilidad, salinidad y clasificación de suelos.
Estudio, muestreo y análisis, para cada uno de estos parámetros.
117
Cuadro 10.1. Estadísticos media y desviación estándar de los resultados del análisis de suelo en las profundidades de 0 a 5 cm y 5 a 35 cm, de suelos regados con agua de la presa La Vega, durante el 2012.
Profundidad
MO (%)
Arena
(%)
Arcilla
(%)
Limo
(%)
CO3 (meq/
L)
HCO3 (meq/
L)
Cl (meq/
L)
SO4 (meq/
L)
NO3 (meq/L)
Ca (meq/L)
Mg (meq
/L)
Na (meq
/L)
K (meq/L)
CE (dS/m
) pH
B (mg/
L)
RAS (meq/L)
0 a 5 cm
Media 2.2 38.9 33.4 27.7 0.0 2.4 5.2 12.9 2.8 5.8 3.2 13.3 1.1 2.3 7.5 12.4 6.1
Desv. Est. 0.6 14.4 14.9 8.2 0.0 1.6 8.5 23.1 4.4 6.9 3.9 25.4 2.1 3.2 0.7 6.9 6.8
5 a 35 cm
Media 1.7 37.9 37.1 24.9 0.0 1.6 1.1 3.5 0.6 1.1 0.6 4.7 0.3 0.7 7.6 8.5 5.2
Desv. Est. 0.5 15.5 17.6 9.1 0.0 1.0 1.0 4.7 0.7 1.2 0.6 4.5 0.4 0.8 0.5 5.1 3.6
10.1.1. Materia Orgánica (MO)
De acuerdo con el Cuadro 10.1, en las profundidades de 0 a 5 y de 5 a
35 cm, el contenido de materia orgánica se considera un nivel medio.
Este componente del suelo es importante por la capacidad de adsorción
de iones, como el boro o arsénico.
10.1.2. Textura
El porcentaje de arena, limo y arcilla, del suelo en las profundidades de
prueba, identifica al suelo como franco-arcilloso. La arcilla se asocia a
elementos como el boro, por la capacidad de adsorción de los minerales
que pudieran contener.
10.1.3. Contenido de aniones y cationes
La suma de cationes y cationes en la parte superficial (0 a 5 cm) es 23.3
y 23.4 meq/L, respectivamente, valores contrastantes a los observados
en la profundidad de 5 a 35 cm del orden de 6.8 y 6.7 meq/L,
118
respectivamente. Esta situación muestra la alta concentración de sales
en la parte superficial, resultado de la evaporación después de los
riegos.
10.1.4. Conductividad eléctrica
En el Cuadro 10.1, se muestra que la CE en la parte superficial del
suelo fue de 2.3 dS/m, valor que lo identifica como moderadamente
salino, donde solo cultivos con tolerancia a la salinidad pueden
desarrollarse, mientras que en la parte de 5 a 35 cm de profundidad, la
CE la clasifica con efectos despreciables a la salinidad (Navarro, 2011).
La interacción entre la CE en las dos profundidades (Figura 10.1),
muestra que casi el 70% de las muestras tiene efectos despreciables a
la salinidad o condición muy ligeramente salina y solo en el 30% de las
muestras se tienen problemas de salinidad.
Figura 10.1. Interacción entre la CE en las profundidades de 0 a 5 cm y 5 a 35 cm de profundidad.
Por otro lado, en las Figuras 10.2 a y b se muestra el riesgo de
salinización de terrenos muestreados de la presa La Vega, en las
profundidades de 0 a 5 cm y 5 a 35 cm, respectivamente. En la
profundidad de 0 a 5 cm, solo el 15% de los terrenos no tiene riego de
119
salinización, el 66% tiene riesgo ligero a moderado y 19% tiene riesgo
importante. En la profundidad de 5 a 35 cm, el 68% de los terrenos tiene
riesgo de salinización nulo, el 30 % tiene riesgo ligero a moderado y
solo 2% tiene riesgo importante. Esta situación es explicable por el
comportante de movilidad de las sales a causa de la evaporación del
agua, después de la aplicación de los riegos (Aceves, 2011; GAT,
2012).
Para la caña de azúcar, el límite que afecta el rendimiento potencial es
el siguiente: sin restricción cuando la EC es menor a 1.7 dS/m,
restricción ligera a moderada de 1.7 a 19 dS/m, con máxima restricción
cuando se tiene CE mayor a 19 dS/m. Para los terrenos muestreados
de la presa La Vega, en la profundidad de 0 a 5 cm, el 63% no tiene
restricciones de uso, el 36% tiene restricción de ligera a moderada y 1%
tiene restricción máxima; en la profundidad de 5 a 35 cm, el 94% no
tiene restricciones de uso y el 6% tiene restricción de ligera a moderada.
Esta situación se atribuye al efecto de evaporación del agua de riego, la
que produce la concentración de sales en la parte superficial del suelo
agrícola regado con el agua de la presa La Vega.
120
Figura 10.1. Riesgo de salinización de terrenos muestreados de la presa La Vega, en las profundidades de a) 0 a 5 cm y b) 5 a 35 cm, respectivamente.
Figura 10. 2.
10.1.5. pH en el extracto de saturación
En la Figura 10.3 se muestra la interacción entre el pH a las
profundidades del suelos muestreados de la presa La Vega, de 0 a 5 cm
y 5 a 35 cm. La mayor proporción de pH en la interacción de 0 a 5 y 5 a
35 cm de profundidad se dio en 7.2 a 8.3, valores que hacen que se
clasifique al suelo como alcalino.
121
Figura 10.3. Interacción entre el pH en las profundidades de 0 a 5 cm y 5 a 35 cm de profundidad.
El pH del suelo es importante, porque de él depende el comportamiento
químico de los nutrientes y su disponibilidad para la planta, como se
muestra en la Figura 10.4. En esta figura se muestra que en el rango de
6 a 7, la mayor parte de los nutrientes está disponible, sin embargo, la
mayor proporción de los suelos están en el rango de pH de 7.2 a 8.3,
situación que implica mayor disponibilidad de cloro y molibdeno, pero
posibles deficiencias de fósforo, hierro, cobre, manganeso y zinc.
122
Figura 10.4. Influencia del pH sobre la disponibilidad de nutrimentos para las plantas y el rango de 7.2 a 8.3 que la mayor parte de los suelos de la zona de riego de la presa La Vega.
Efectos combinados de la Relación de Absorción de Sodio (RAS) y la
Conductividad Eléctrica (CE) en el suelo. En la Figura 10.5 se muestra
el efecto combinado del RAS y la CE para las profundidades de 0 a 5
cm y 5 a 35 cm, para estimar el problema de infiltración y reducción del
rendimiento potencial. En la parte superficial (0 a 5 cm de profundidad),
el 50 % de los terrenos muestreados tiene problemas ligeros a
moderados de riesgos ocasionados por el agua de la presa La Vega,
pero de 5 a 35 cm de profundidad el riesgo es mucho más alto, pues el
91 % de los terrenos tiene problemas de ligeros a moderados e
importantes, por el agua de la presa La Vega.
123
Figura 10.2. Efecto combinado de la Relación de Adsorción de Sodio (RAS) y la conductividad eléctrica (CE) para las profundidades de 0 a 5 cm y 5 a 35 cm, para estimar el problema de infiltración y reducción del rendimiento potencial, en terrenos muestreados que riegan con agua de la presa La Vega.
Figura 10. 5.
10.1.6. Boro
De acuerdo con el Cuadro 10.2, el contenido de boro de 0 a 5 cm y de 5
a 35 cm es de 12.4 y 8.5 (mg/L de boro, respectivamente, condición que
124
hace al suelo con restricción severa para los cultivos, aun para los
tolerantes al boro (Porta et al., 1999). Con respecto a la distribución del
boro en los terrenos muestreados, el 93% tiene más de 4 mg/L de boro
(Figura 12.6a), pero de 5 a 35 cm de profundidad el 79% tiene más de 4
mg/L de boro (Figura 12.6b) y en la interacción de las profundidades de
0 a 5 y 5 a 35 cm de profundidad, el 77% tiene más de 4 mg/L (Figura
12.6 c).
a)
b)
c)
125
Figura 10.3. Distribución de boro en los terrenos muestreados del área de riego de la presa La vega, en las profundidades: a) 0 a 5 cm, b) 5 a 35 cm c) la interacción entre ambas profundidades.
Figura 10. 6.
Pero además del exceso de boro identificado en los predios
muestreados en el área de riego de la presa La Vega, durante el
muestreo de suelos se observó que muchas de las plantas presentaban
los síntomas de toxicidad por boro en la caña de azúcar, principal cultivo
en los terrenos muestreados. La fotografía de la Figura 2.3 muestra los
síntomas característicos de la toxicidad por boro en caña de azúcar
observados en predios del área de riego de la presa La Vega.
10.2. Distribución espacial de parámetros de suelo
10.2.1. Materia Orgánica (MO)
La distribución de MO del suelo en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a 35
cm del área de riego de la presa La Vega se muestra en el Cuadro 5 y
su distribución espacial en la Figura 12.7 a y b, respectivamente. En la
parte superficial del suelo (0 a 5 cm de profundidad), prácticamente en
toda la zona de riego se tiene de 1. 5 a 3.5 % de MO, en cambio de 5 a
35 cm de profundidad el estrato presenta menos de 1.5 % de Mo se
126
incrementa a 30.4 % y en el de 1.5 a 3.5 se reduce a 69.6%. Esto
implica una importante superficie con pérdida de MO en el estrato de 5
a 35 cm donde el sistema radical tiene actividad y por consiguiente en la
fertilidad del suelo.
Cuadro 10.2. Porcentaje de la superficie con niveles de MO del
suelo en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a 35 cm del área de riego de
la presa La Vega. PV-2012.
Estratos con porcentaje de MO
Interpretación* % de Superficie
0 a 5 cm 5 a 35 cm
< 1.5 % Bajo 2.4 30.4
1.5 - 3.5 % Medio 97.5 69.6
> 3.5 % Alto 0.1 0.0
* Adaptado de Ortíz y Ortíz (1988).
127
Figura 10.7. Distribución del contenido de materia orgánica de suelo en la profundidad de: a) 0 a 5 y b) 5 a 35 cm del área de riego de la presa La Vega, de Ameca, Jalisco.
10.2.2. Textura
La superficie de los estratos con los porcentajes de partículas de los
componentes texturales arcilla y arena del suelo, del área de riego de la
presa La Vega, se muestran en el Cuadro 10.3. En general En la capa
superficial del suelo (0 a 5 cm) predomina el estrato con 20 a 40% de
arcilla con 62.6% del área de riego, seguido del estrato de 40 a 60% de
arcilla que tiene 18% del área de riego. Para la capa de 5 a 35 cm de
profundidad, el estrato de 20 a 40% de arcilla tiene una proporción de
46.4% del área de riego, pero en el estrato de 40 a 60% de arcilla el
área de riego es de 31.4%.
128
Cuadro 10.3. Superficie de los estratos con los porcentajes de
partículas de los componentes texturales arcilla y arena del suelo,
del área de riego de la presa La Vega. PV-2012.
Estratos con porcentaje de
partículas
% de Superficie del área de riego
Arcilla en profundidad de: Arena en profundidad de:
0 a 5 cm 5 a 35 cm 0 a 5 cm 5 a 35 cm
< 20 % 16.2 16.3 3.70 4.60
20 – 40 % 62.6 46.4 43.5 49.1
40 – 60 % 18.0 31.4 50.7 44.0
> 60 % 3.20 6.00 2.00 2.40
En la capa de 0 a 5 cm de profundidad, en el estrato de suelo con 20 a
40% de contenido de arena se tiene una superficie de 43.5 % del área
de riego, en el estrato de 40 a 60% de contenido de arena la superficie
del área de riego es de 50.7 %. La situación es muy similar de 5 a 35
cm de profundidad del suelo para los estratos de 20 a 40% y 40 a 60%
de contenido de arena, con 49.1 y 44 %, respectivamente. Ambos
componentes texturales del suelo (arcilla y arena) son importantes
conocerlos para los suelos del área de riego de la presa La Vega,
particularmente para considerarlo en el manejo agrícola, pues un
elevado contenido de arena favorece la lixiviación de nutrimentos o
elementos que pueden actuar como contaminantes de las aguas
subterráneas. Por el contrario, suelos con elevado contenido de arcilla
favorecen la retención de nutrimentos o contaminantes, además de
favorecer la evaporación y concentración de sales o iones tóxicos en la
capa superficial del suelo.
En la Figura 10.8 a y b se muestra la distribución espacial de los
estratos con partículas de arcilla en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a 35
cm, respectivamente, del área de riego de la presa La Vega. En la
Figura 10.9 a y b se muestra la distribución espacial de los estratos con
129
partículas de arena en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a 35 cm,
respectivamente, del área de riego de la presa La Vega. En estas
figuras se tiene una distribución muy similar de arcilla, sin embargo es
con la arena donde en la superficie y en el subsuelo tiene un
comportamiento similar.
130
Figura 10.8. Distribución del contenido de arcilla en el suelo en la profundidad de a) 0 a 5 y de b) 5 a 35 cm del área de riego de la presa La Vega, de Ameca, Jalisco.
131
Figura 10.9.Distribución del contenido de arena en el suelo en la profundidad de a) 0 a 5 y de b) 5 a 35 cm del área de riego de la presa La Vega, de Ameca, Jalisco.
132
12.2.3. Conductividad eléctrica
La conductividad eléctrica del suelo en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a
35 cm del área de riego de la presa La Vega se muestra en el Cuadro
10.4. En esta cuadro se observa que se tiene mayor concentración de
sales en la superficie del suelo (0 a 5 cm de profundidad) se tiene un
condición de moderadamente a salina a salina en casi el 40% de los
terrenos de riego. En la profundidad de 5 a 35 cm la mayor parte de la
superficie está libre de sales (86.7%) y solo 12.7% tiene un bajo nivel de
sales. La distribución espacial de la CE se presenta en la Figura 12.9 a
y b, para las profundidades de 0 a 5 y de 5 a 35 cm, respectivamente.
Cuadro 10.4. Porcentaje de superficie con niveles de
Conductividad Eléctrica (CE) en el suelo en la profundidad de 0 a 5
y de 5 a 35 cm del área de riego de la presa La Vega y su
interpretación. PV-2012.
Estratos CE
dS/m Interpretación*
% de Superficie
0 a 5 cm 5 a 35 cm
< 1 Libre de sales 12.0 86.7
1 – 2 Muy bajo en sales 48.4 12.7
2 – 4 Moderadamente salino 29.1 0.6
> 4 Suelo salino 10.5 0.0
* Adaptado de Castellanos et al. (2000).
133
134
Figura 10.10.Distribución de la conductividad eléctrica del suelo en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a 35 cm del área de riego de la presa La Vega, de Ameca, Jalisco.
10.2.4. pH en el extracto de saturación
El pH del suelo en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a 35 cm del área de
riego de la presa La Vega se muestra en el Cuadro10.5. En la
profundidad de 0 a 5 cm se tiene una condición de ligeramente ácido a
neutro en 45.2% de la superficie y en 52.1% del área cambia de neutro
a medianamente básico. En cambio en la profundidad de 5 a 35 cm la
condición de pH para ser medianamente básico el 74.2% del área y solo
24.3% en condición ligeramente ácida a neutra.
Cuadro 10.5. Porcentaje de superficie con pH en el extracto de
saturación del suelo en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a 35 cm del
área de riego de la presa La Vega y su interpretación. PV-2012.
Estratos pH Interpretación* % de Superficie
0 a 5 cm 5 a 35 cm
< 5 Muy fuertemente ácido 0.0 0.0
5 – 6 Fuertemente a medianamente ácido 2.6 1.2
6 – 7 Ligeramente ácido a neutro 45.2 24.3
7 – 8 Neutro a medianamente básico 52.1 74.3
> 8 Básico 0.1 0.2
* Adaptado de Porta et al. (1999).
135
Figura 10.11. Distribución del pH del suelo en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a 35 cm del área de riego de la presa La Vega, de Ameca, Jalisco.
136
La Figura 10.11 a y b, muestra la condición de pH en el extracto de
saturación del suelo en las profundidades de 0 a 5 y de 5 a 35 cm,
respectivamente. Las zonas con pH del extracto de saturación va de
ligeramente ácido a neutro pueden asociarse con la textura arenosa que
permite un mayor lavado de sales, en cambio cuando el pH va de neutro
a ligeramente básico puede asociarse con la textura arcillosa que
permite la acumulación de sales.
10.2.5. Boro
El contenido de boro en el suelo para la profundidad de 0 a 5 y de 5 a
35 cm del área de riego de la presa La Vega se muestra en el Cuadro
12.6. La condición de boro en el suelo crítica en caso toda la superficie
de riego de la presa La Vega, pues tanto en la superficie (0 a 5 cm)
como subsuelo (5 a 35 cm) se tienen niveles que se consideran con
daño severo a los cultivos, dependiendo de su tolerancia a este
elemento (Ayers y Westcot, 1994). La parte superficial del suelo
presenta una elevada concentración de boro en prácticamente toda el
área de riego, situación asociada con la evaporación del agua de riego,
que concentra el boro en los primeros 5 cm del suelo. Sin embargo, en
la profundidad de 5 a 35 cm no es la excepción, de manera que la
concentración boro es tan restrictiva como en la parte superficial para la
mayoría de los cultivos para mantener su productividad.
137
Cuadro 10.6. Porcentaje de superficie con pH en el extracto de
saturación del suelo en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a 35 cm del
área de riego de la presa La Vega y su interpretación. PV-2012.
Estratos con Boro (mg/L) Interpretación* % de Superficie
0 a 5 cm 5 a 35 cm
< 1 Bajo a moderadamente
bajo 0.0 0.1
1 - 2 Medio a moderadamente
alto 0.0 0.5
2 - 4 Alto a muy alto 0.3 10.1
4 - 8 Extremadamente alto 8.1 43.3
8 - 14 Excesivo 65.4 40.7
> 14 Tóxico 26.2 5.3
* Adaptado de Castellanos et al. (2000) y de Ayers y Westcot (1994).
Ayers y Westcot (1994) mencionaron que los síntomas de toxicidad de
boro normalmente se muestran primero en las hojas viejas como un
amarillamiento, con manchas o secado de tejido foliar en las puntas y
bordes (Figura 10.11). El secado y clorosis a menudo avanzan hacia el
centro entre las venas (intervenales) cuando más y más boro se
acumula con el tiempo. Muchos de los síntomas de toxicidad en los
cultivo se producen después que las concentraciones de boro en las
hojas superan los 250 a 300 mg/kg (de peso seco). Sin embargo, no
todos los cultivos sensibles acumulan boro en las hojas, para ser
detectados en un análisis foliar, pero pueden ser fácilmente dañadas
por boro. En estos casos, debe confirmarse exceso de boro del suelo y
análisis de agua, con los síntomas características en el cultivo y durante
el crecimiento.
En el presente estudio, el exceso de boro y elevado pH en el suelo se
identifican como los principales problemas que enfrente la agricultura
138
del área de riego de la presa La Vega. La Figura 12.12 a y b, muestra la
distribución espacial de la concentración de boro en el suelo para las
profundidades de 0 a 5 y de 5 a 35 cm, respectivamente
139
Figura 10.12. Distribución del contenido de boro del suelo en la profundidad de 0 a 5 y de 5 a 35 cm del área de riego de la presa La Vega, de Ameca, Jalisco.
10.3. Contenido de Boro en la caña de azúcar
Para validar el posible efecto de toxicidad por boro en la caña de
azúcar, se muestrearon 10 predios con caña de 3 a 5 meses de ciclo de
desarrollo, sin identificar si eran planta o soca. El contenido de B que se
obtuvo del análisis de estas plantas se muestra en el Cuadro 10.7. La
parte alta tuvo el mayor contenido de boro con 80.9 ppm boro, un valor
menor en la parte media de la planta con 69.5 ppm boro y un valor
medio en la parte inferior de la planta con 71.1 ppm boro. Todos los
valores rebasan el límite de suficiencia de B (50 ppm) para la caña de
azúcar (Campbell, 2000; McCray et al., 2013), por lo que puede decirse
que se tiene un nivel de toxicidad en la caña de azúcar.
140
Cuadro 10.7. Contenido de boro en materia seca de tres niveles de caña de azúcar muestreados en plantas durante el 2012, en el Distrito de Riego de Ameca, Jalisco.
Parte de la planta Promedio de Boro
(ppm) Desviación estándar
ALTA 80.9 34.55
MEDIA 68.5 22.07
BAJA 71.1 20.65
Promedio 73.5 26.14
11. Recomendaciones para el manejo de los problemas de
toxicidad por boro y salinidad
El enfoque más eficaz para prevenir la ocurrencia de problemas de
toxicidad por boro (B) es utilizar agua de riego con bajo potencial para
desarrollar una acumulación y finalmente toxicidad. En la zona de riego
de la Presa La Vega, esta no es una opción viable, por lo que es
necesario aplicar opciones de manejo para reducir la toxicidad por boro
y mejorar los rendimientos y la productividad de los terrenos agrícolas.
Entre las opciones para manejar el problema de toxicidad por B se
encuentran los siguientes: lavado de boro, cambio a un cultivo más
tolerante al boro, prácticas culturales y combinar el agua de riego con
agua con menor cantidad de iones tóxicos (Ayers y Westcot, 1994).
11.1. Lavado de Boro
Los iones potencialmente tóxicos en el suelo, como el sodio, el cloro o
el boro, pueden reducirse por lixiviación de manera similar a la
salinidad, pero la lámina de lavado requerida varía con el tipo de ión, de
manera que en algunos casos podría llegar ser excesiva; en tal caso
muchos agricultores prefieran cambiar a un cultivo más tolerante. De
considerarse el lavado o el cambio de cultivo, en ambos casos se
141
intenta que la planta conviva con altos niveles de iones tóxicos, pero en
tal caso podría requerirse de cambios extensivos en el sistema agrícola.
Puede establecerse un paralelo entre salinidad y toxicidad. Los iones en
cantidades tóxicas (cloruro, sodio y a un menor boro grado) son una
parte importante de la acumulación normal de la salinidad en la zona de
raíces de un cultivo. La toxicidad puede desarrollarse con pocos riegos
o dentro de uno o más estaciones de crecimiento, dependiendo de la
concentración de iones tóxicos en el agua de riego y la fracción lixiviada
cumplida. Los síntomas de toxicidad observados en la planta junto con
el análisis de suelo, agua y planta, son muy útiles para el monitoreo de
la toxicidad potencial y la adecuación de prácticas de lavado y manejo
del cultivo. Si los iones tóxicos están llegando en el agua de riego, debe
hacerse énfasis en la prevención mediante la lixiviación adecuada o
mejorar la eficiencia del sistema de irrigación. Por otro lado, el lavado de
sales puede utilizarse para prevenir un problema de acumulación de
iones o corregir el problema después que se ha reconocido por los
síntomas en la planta o daños en el cultivo. Sin embargo, en zonas de
riego continuo, la recuperación no será necesaria a menos que el
lavado sea inadecuado y el exceso de iones tóxicos se acumule en
concentraciones que afectan la producción del cultivo.
El boro es mucho más difícil de lixiviar que otros iones, como el cloro o
sodio. El boro se mueve más lentamente con el agua del suelo y
requiere hasta tres veces más agua de lavado para reducirlo a una
cantidad equivalente de cloro o salinidad. En muchas de las
observaciones de campo, la concentración de boro en el extracto de
saturación del suelo de la zona superior de la raíz se aproxima al agua
de riego aplicado, razón por la cual con buen manejo de la irrigación,
debería ser posible reducir y mantener esta zona cerca de la misma
concentración de boro que el agua aplicada.
La lámina de lavado para boro puede ser estimada con la ecuación de
requerimiento de lixiviación de salinidad (Rhoades 1974), si se conoce
la tolerancia al boro (Be en extracto de saturación) y el boro en el agua
de riego (Bw). Se convierte entonces la ecuación de LR:
142
Ecuación 13.1.
donde: LR(B) es el requerimiento mínimo de lavado necesario para
controlar el boro con métodos ordinarios de riego superficial, Bw es la
concentración de boro en el agua de riego aplicada en miliequivalentes
por litro (meq/L), Be es la concentración de boro tolerado por el cultivo y
determinado en el extracto de saturación del suelo y expresada en
miliequivalentes por litro (meq/L
En resumen, la clave para controlar un problema de toxicidad por boro
es seleccionar una buena fuente de agua de riego y posteriormente
lixiviar las sales según se requiera, para controlar la acumulación a
niveles tóxicos que pudieran afectar la producción del cultivo. Si el
manejo del riego es pobre y se desarrollan concentraciones
perjudiciales de boro, será necesario realizar enmiendas y lavados de
recuperación para restablecer la productividad del suelo.
11.2. Cambio a un cultivo más tolerante al boro
Seleccionar un cultivo más tolerante al boro, ofrece una solución muy
práctica para el problema de toxicidad de este ion. Hay grados de
sensibilidad al boro, así como hay grados de sensibilidad a la salinidad.
Aunque la información es limitada, alguna está disponible sobre la
tolerancia relativa de cultivos al boro. El Cuadro 11.1 presenta de
tolerancia la boro. Debe considerarse que esta información es una
aproximación y condiciones agrícolas locales pueden modificarlos. Los
factores que afectan la tolerancia al boro incluyen al clima, el manejo del
riego, la fracción de lixiviación, el drenaje, la etapa de crecimiento del
cultivo y la fecha de madurez del cultivo. La selección de cultivares o
variedades es otra manera de cambiar el cultivo para hacer frente a las
condiciones de toxicidad existentes. Ciertas variedades difieren en su
capacidad para excluir a los iones de boro y producir buenas cosechas
en condiciones menos que ideales.
143
Cuadro 11.1. Tolerancia relativa al boro de cultivos agrícolas.
Muy sensible (<0.5 mg/L)
Lemon Limón Citrus limon
Blackberry Zarzamora Rubus spp.
Sensible (0.5 – 0.75 mg/L)
Avocado Aguacate Persea americana
Grapefruit Toronja Citrus X paradisi
Orange Naranja Citrus sinensis
Apricot Albaricoque Prunus armeniaca
Peach Durazno Prunus persica
Cherry Cereza Prunus avium
Plum Ciruela Prunus domestica
Persimmon Caqui Diospyros kaki
Fig, kadota Higo, kadota Ficus carica
Grape Uva Vitis vinifera
Walnut Nogal Juglans regia
Pecan Pacana Carya illinoiensis
Cowpea Chícharo vaca Vigna unguiculata
Onion Cebolla Allium cepa
Sensible (0.75 – 1.0 mg/L)
Garlic Ajo Allium sativum
Sweet potato Papa dulce Ipomoea batatas
Wheat Trigo Triticum eastivum
Barley Cebada Hordeum vulgare
Sunflower Girasol Helianthus annuus
Bean, mung Haba de mung, Vigna radiata
Sesame Sésamo Sesamum indicum
Lupine Lupino Lupinus hartwegii
Strawberry Fresa Fragaria spp.
Artichoke, Jerusalem Alcachofa de Jerusalén Helianthus tuberosus
Bean, kidney Frijol Phaseolus vulgaris
144
Bean, lima Frijol lima Phaseolus lunatus
Groundnut/Peanut Maní/cacahuete Arachis hypogaea
Moderadamente sensible (1.0 – 2.0 mg/L)
Pepper, red Pimiento rojo Capsicum annuum
Pea Chícharo (Guisante) Pisum sativa
Carrot Zanahoria Daucus carota
Radish Rábano Raphanus sativus
Potato Papa Solanum tuberosum
Cucumber Pepino Cucumis sativus
Moderadamente tolerante (2.0 – 4.0 mg/L)
Lettuce Lechuga Lactuca sativa
Cabbage Col Brassica oleracea capitata
Celery Apio Apium graveolens
Turnip Nabo Brassica rapa
Bluegrass, Kentucky Pasto Kentucky Poa pratensis
Oats Avena Avena sativa
Maize Maíz Zea mays
Artichoke Alcachofa Cynara scolymus
Tobacco Tabaco Nicotiana tabacum
Mustard Mostaza Brassica juncea
Clover, sweet Trébol dulce Melilotus indica
Squash Calabacita Cucurbita pepo
Muskmelon Melón Cucumis melo
Tolerante (4.0 – 6.0 mg/L)
Sorghum Sorgo Sorghum bicolor
Tomato Tomate Lycopersicon lycopersicum
Alfalfa Alfalfa Medicago sativa
Vetch, purple Vicia, púrpura Vicia benghalensis
Parsley Perejil Petroselinum crispum
Beet, red Remolacha roja Beta vulgaris
Sugarbeet Remolacha azucarera Beta vulgaris
Muy tolerante (6.0 – 15.0 mg/L)
145
Cotton Algodón Gossypium hirsutum
Asparagus Espárrago Asparagus officinalis
11.3. Prácticas culturales
Puesto que el lavado es el principal método de control de iones tóxicos,
las prácticas culturales enfocadas al manejo del agua de riego en el
predio son la clave del éxito. Las prácticas culturales que ofrecen mejor
control y distribución de agua incluyen la nivelación de la tierra, el
calendario de riego, forma del surco para la localización de la planta o
semilla, fertilización adecuada, selección del sistema de riego con
modificación de perfil del suelo para mejorar la eficiencia de aplicación
del agua de riego y el drenaje artificial, si el drenaje natural es
insuficiente.
1) El control de la salinidad y la acumulación de iones tóxicos. Es difícil
si la tierra no está nivelada para permitir la distribución uniforme del
agua. Las sales se acumulan en los puntos altos que tienen muy
poca penetración y lixiviación ocurre cuando el agua no corre,
mientras que el agua se acumula en las zonas bajas que causa el
aniego y potenciales problemas de drenaje.
2) El calendario de riego, para evitar el estrés hídrico y mejorar las
posibilidades de éxito cuando se utiliza agua con alta salinidad. El
momento de riego podría incluir el aumento de la frecuencia de
riego, el riego antes de una temporada de lluvias, humedad residual,
riegos de presiembra u otras prácticas que ayuden la germinación y/
desarrollo del cultivo. La meta del calendario de riego es reducir la
salinidad y evitar el estrés hídrico entre riegos.
3) El método de riego. Este afecta directamente la eficiencia del uso
del agua y la forma en que se acumulan las sales. Los riegos por
inundación y aspersión están diseñados para aplicar agua
uniformemente sobre el área irrigada, lo que favorece que la
mayoría de las sales se acumulen en la zona inferior de la raíz. El
grado de acumulación de sales depende de la fracción de lixiviación,
de manera que en los perfiles de salinidad típica de riego superficial
de inundaciones o aspersor en lixiviación fracciones varía de 0.1 a
146
0.4. La severidad de un problema de toxicidad se aumenta cuando
el cultivo absorbe agua del suelo y el suelo se seca entre riegos. Los
iones se concentran en agua con un menor volumen, cuando se
seca la capa superior del suelo. En este caso el cultivo debe extraer
agua de las capas más profundas del suelo donde los iones tóxicos
y salinidad suelen estar en mayor concentración. Aumentar la
frecuencia de riego suministra una mayor proporción de las
necesidades de agua del capa superior suelo, así como la dilución
del agua de las capas más profundas y reducir así, el impacto tanto
de la salinidad como de los iones tóxicos.
4) Los fertilizantes, estiércoles y enmiendas del suelo. Si los materiales
contienen sales solubles en altas concentraciones y se colocan muy
cerca de las plántulas en proceso de germinación o a la planta en
crecimiento, el fertilizante puede provocar o agravar un problema de
salinidad o toxicidad. Las prácticas de fertilización normalmente son
pensadas para ofrecer poco beneficio para contrarrestar la salinidad,
como en el caso de la toxicidad de boro en cítricos, muchos
productores aplican nitrógeno adicional para estimular el crecimiento
vegetativo. El boro se acumula primero en cantidades tóxicas en las
hojas más antiguas para luego necrosarse y caerse, en
consecuencia se reduce la capacidad fotosintética del árbol. En este
caso, el nitrógeno se utiliza para estimular el nuevo crecimiento y
restaurar el área foliar y la capacidad fotosintética del árbol. El
análisis foliar para el nitrógeno es la guía para determinar el
requerimiento de nitrógeno.
5) Desarrollo radical. Cuando se incrementa la concentración de iones
en el suelo. Para reducir los efectos de la acumulación de iones
tóxicos en la capa superficial debido a que estos se mueven con el
frente de humedecimiento y por la evaporación del agua, es
recomendable colocar la semilla o la planta en una posición del
surco donde la concentración de sales es menor. Aceves (2011)
hace referencia al efecto de la forma del surco y como este favorece
la concentración de iones en la parte alta del surco, situación que se
puede aprovechar para reducir los efectos de las sales en procesos
147
de germinación o desarrollo de cultivos, como la remolacha, lechuga
u otros (Figura 11.1).
Figura 11.1. Efecto de la forma del surco en la germinación de cultivos y desarrollo de cultivos (Aceves, 2011).
6) La nivelación de las tierras. Es una práctica importante en el control
de la salinidad y la acumulación de iones tóxicos, pero es difícil si un
campo no está nivelado para permitir la distribución uniforme del
agua. Las sales se acumulan en los puntos altos que tienen muy
poca penetración y lixiviación ocurre cuando el agua no escurre a
las partes bajas, mientras que el agua se acumula en las zonas
bajas que causa del anegamiento y potenciales problemas de
drenaje suelen estar presentes.
7) Nivel freático superficial. Suelos con problemas de drenaje
complican el control de salinidad y acumulación de iones como el
Boro. Las capas freáticas superficiales ocurren con frecuencia
debido a la presencia de una capa impermeable debajo de la
superficie del suelo por una barrera de arcilla, tepetate o roca. Los
problemas de drenaje más frecuentes son causados por excesos de
agua de riego, pero también por filtración de canales de riego o
148
fugas en las zonas con pendiente ascendente. En tierras abiertas al
cultivo, si se percibe un drenaje deficiente, se pueden anticipar
problemas de drenaje mediante la formulación de planes para su
control inmediato o futuro, en cambio con drenaje adecuado
establecido, la salinidad del suelo superficial puede controlarse
mediante la manejo del riego.
13.4. Combinar el agua de riego con agua con menor cantidad de iones tóxicos
En los casos donde el problema de toxicidad no es demasiado grave,
algunos cambios menores en las prácticas de cultivo pueden
implementarse para minimizar el impacto. Uno de estas prácticas es
utilizar una fuente alternativa de agua con bajo contenido de iones
tóxicos y que podría combinarse para reducir el riesgo de toxicidad.
El cambio de los suministros de agua es una solución drástica pero
simple a un problema de calidad de agua. Pero sólo es posible si se
dispone de una fuente de agua de mejor calidad. Por ejemplo, el agua
subterránea de mala calidad generalmente está abandonada si existe
un mejor suministro de agua con mejor calidad, aunque esto no ocurre
si existe escasez en el suministro de agua. Bajo estas condiciones,
debe considerarse que mezcla de agua de baja calidad con una de
mayor calidad, aumentando así la cantidad total de agua útil disponible.
La mezcla no reducirá la carga total de sal, pero puede permitir más
área de cultivo a sembrar debido al aumento en el volumen de agua
disponible causado por dilución.
La evaluación de la utilidad del agua mezclada debe ser valorada
cuidadosamente para asegurar que la cantidad total de agua adicional
necesaria para el lavado del Boro o control de la salinidad (la exigencia
adicional de lixiviación) no exceda a la cantidad de agua disponible para
mezclada.
149
12. Conclusiones
Los parámetros determinados en el diagnóstico aislados, no
representan un riesgo para los usos que se le da a la presa La Vega, a
excepción del boro que presento concentraciones elevadas y que de
acuerdo a los Criterios ecológicos de calidad del agua, representa
riesgo para la vida acuática y los posibles problemas de toxicidad en los
cultivos. Sin embargo, cuando varios de los elementos se combinan
como es el caso de la determinación del SAR y el CSR, el riesgo se
incrementa considerablemente, aumentando su peligrosidad.
Es importante mencionar que aun cuando el valor SAR en la mayoría de
los sitios de muestreo presentó riesgo medio, el uso constante del agua
en el riego de los cultivos con estas características provoca la
acumulación de las sales en el suelo. Considerando que el agua de la
presa La Vega se ha utilizado como agua de riego en la zona de Ameca
para el cultivo de caña de azúcar por más de 30 años y los efectos se
pueden observar a simple vista.
Se requiere especial atención al rio Salado, ya que los aportes a la
presa incrementan considerablemente la concentración de
contaminantes, en especial de boro y arsénico. En este contexto, se
presentan algunas recomendaciones para la mitigación de los mismos.
La factibilidad de la implementación de estos sistemas está en función
del costo-beneficio que los aportes en cantidad y calidad hace el rio
Salado.
Las concentraciones encontradas de boro y arsénico especialmente en
el rio Salado, sugiere componentes de tipo geológico lo que hace
probable que la contaminación sea principalmente de manera natural.
Esto debido a que el rio Salado tiene su origen en el bosque La
Primavera, donde se tiene características de tipo volcánico. Sin
embargo, se requiere la identificación exacta del origen del boro, esto se
obtendrá con el monitoreo y reconocimiento de la cuenca del rio Salado.
150
Por otro lado, la presencia de Coliformes totales y fecales evidencia
contaminación de origen doméstico. El tratamiento del agua residual de
las poblaciones alrededor de la presa es otro factor importante a
considerar en la reducción de los contaminantes.
Se sugiere que las concentraciones de nutrientes en el agua,
particularmente los compuestos de nitrógeno y fósforo, se incluyan en
los cálculos de los fertilizantes aplicados a los cultivos. Esto con el
propósito de bajar la cantidad de fertilizantes aplicados y evitar los
escurrimientos altamente contaminados. Por esta razón es de vital
importancia el monitoreo de los mismos, especialmente en la época de
riego.
El muestreo en época de estiaje, lo cual incrementa la posibilidad de
concentración de los contaminantes, por lo tanto es importante realizar
el monitoreo constante, en las diferentes épocas de año para determinar
tendencias en el comportamiento de los mismos.
Se detectaron cambios mínimos en el comportamiento de los
contaminantes en la red de canales de riego, este comportamiento es
esperado ya que los canales primarios y secundarios están construidos
con concreto, por lo tanto el agua no tiene contacto con el sustrato y por
lo tanto los procesos de degradación de contaminantes son limitados.
En el caso de los resultados obtenidos en los suelos se concluye
lo siguientes.
De acuerdo con los resultados del análisis de suelos muestreados en
las profundidades de 0 a 5 y de 5 a 35 cm, de terrenos regados con
agua de la presa La Vega, el contenido de materia orgánica se
considera un nivel medio; el porcentaje de arena, limo y arcilla, del suelo
lo identifica como franco-arcilloso. La suma de cationes y cationes en la
parte superficial (0 a 5 cm) es 23.3 y 23.4 meq/L, respectivamente,
valores contrastantes a los observados en la profundidad de 5 a 35 cm
151
del orden de 6.8 y 6.7 meq/L, respectivamente. Esta situación muestra
la alta concentración de sales en la parte superficial, resultado asociado
con la evaporación del agua después de los riegos.
La Conductividad Eléctrica en la parte superficial del suelo lo identifica
como moderadamente salino, donde solo cultivos con tolerancia a la
salinidad pueden desarrollarse, mientras que en la profundidad de 5 a
35 cm, la CE la clasifica con efectos despreciables a la salinidad. La
interacción entre la CE en las dos profundidades de muestreo, casi el
70% de las muestras tiene efectos despreciables a la salinidad o de
condición muy ligeramente salina y solo en el 30% de las muestras se
tienen problemas de salinidad. En la profundidad de 0 a 5 cm, el 63% no
tiene restricciones de uso, el 36% tiene restricción de ligera a moderada
y solo 1% tiene restricción máxima; en la profundidad de 5 a 35 cm, el
94% no tiene restricciones de uso y el 6% tiene restricción de ligera a
moderada.
Con respecto al riesgo de salinización de terrenos de la presa La Vega,
en la profundidad de 0 a 5 cm, solo el 15% de los terrenos no tiene riego
de salinización, el 66% tiene riesgo ligero a moderado y 19% tiene
riesgo importante. En la profundidad de 5 a 35 cm, el 68% de los
terrenos tiene riesgo de salinización nulo, el 30 % tiene riesgo ligero a
moderado y solo 2% tiene riesgo importante.
Con respecto al pH en el extracto de saturación del suelo, la mayor
porcentaje en las profundidades de 0 a 5 y 5 a 35 cm, se tuvo en el
rango de 7.2 a 8.3, valores que hacen que se clasifique al suelo como
alcalino. Esta situación implica una mayor disponibilidad de cloro y
molibdeno para los cultivos, pero posibles deficiencias de fósforo, hierro,
cobre, manganeso y zinc.
El contenido de boro en las profundidades de 0 a 5 cm y de 5 a 35 cm,
resultó de 12.4 y 8.5 mg/L de boro, respectivamente. Este resultado
clasifica al suelo con restricción severa en la productividad de los
cultivos, aun para los tolerantes al boro. La distribución del boro en los
terrenos muestreados, el 93% tiene más de 4 mg/L de boro, pero de 5 a
35 cm de profundidad el 79% tiene más de 4 mg/L de boro y en la
interacción de las profundidades de 0 a 5 y 5 a 35 cm de profundidad, el
152
77% tiene más de 4 mg/L. Además del exceso de boro en los predios
muestreados, también se observó en muchos predios con caña de
azúcar presentaban los síntomas de toxicidad por boro, situación que se
refleja en los elevados contenidos de boro en la planta mayores de 70
mg/L B, niveles superiores a los recomendados con suficiencia para la
caña de azúcar (10 a 50 mg/L).
Para cado uno de estos parámetros se identificó su distribución espacial
en las profundidades de 0 a 5 cm y de 5 a 35 cm, con lo que es posible
identificar las áreas con mayor problema.
Se ofrecen algunas indicaciones para el manejo del problema de
toxicidad por boro y salinidad, sin embargo, debe diagnosticarse de
manera particular el problema en cada predio y las soluciones
pertinentes.
153
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