Tema 12. Contaminación por sales solubles

 

6 Manejo de suelos salinos y sódicos

La composición y concentración de la solución del suelo afecta decisivamente en la germinación, crecimiento y desarrollo de las plantas. Pero las especies vegetales presentan una sensibilidad muy diferente; por ejemplo, en la imagen se muestra como se comportarían tres especies vegetales en suelos de diferentes salinidades. Además la sensibilidad a la salinidad de las plantas es distinta en las diferentes fases de su desarrollo (germinación, nascencia, crecimiento…).

El objetivo de la evaluación de los suelos salinos y sódicos es conseguir un manejo adecuado de los mismos, de manera que permita obtener cultivos rentables, por un lado, y su posible recuperación y regeneración, por otro.

Como ya se ha indicado la solubilidad de las sales es un parámetro evaluador de su toxicidad para los cultivos. En la siguiente tabla se reproduce la máxima solubilidad de las sales para un suelo que esté sometido a una temperatura de 40°C (temperatura frecuente en los meses de verano en los climas áridos).

 

 Solubilidad máxima

   CE, dS/m  gr/l  meq/l
 MgSO4  363  262  4.352
 Na2SO4  504  430  6.064
NaCl  453  318  5.440
 MgCl2  618  353  7.413
 Na2CO3  693  441  8.320
 NaCO3H  272  137  3.261

Todas las sales solubles pueden constituir soluciones con altísimos valores de CE. Sin embargo el yeso tan solo puede dar soluciones con un máximo de 2,5 dS/m. Cuando en un suelo, el yeso es muy abundante, solo se encontrara disuelto 2,04 gr/l y el resto se encontrara precipitado, por lo que la solución nunca superará el valor de 2,5 dS/m.

6.1 Salinidad y producción

A la hora de evaluar la posible productividad de un suelo salino hay que tener en cuenta que los criterios de evaluación aquí señalados pueden tener un comportamiento diferente en función de una serie de factores que suelen alterar significativamente los resultados de las tablas de reducción de cosecha de las distintas especies. Esto es una consecuencia de varios factores, entre los que se encuentran la variabilidad que puede presentar la muestra de suelo seleccionada para realizar la diagnosis de salinidad, las técnicas de cultivo aplicadas, las diferentes condiciones de humedad del perfil del suelo, los comportamientos variables según clases de sales existentes, o la selección de especies y variedades adaptadas a las condiciones de salinidad e incluso la relación entre la concentración de las sales durante las distintas fases del desarrollo de los cultivos (Martinez Raya 1996).

Las técnicas de cultivo influyen positiva o negativamente sobre las condiciones salinas. La incorporación de fertilizantes pueden elevar el contenido de ciertas sales, como sucede con las derivadas del potasio o nitratos o facilitar el lavado, al favorecer los procesos de intercambio. Las técnicas de riego utilizadas así como, los caudales aplicados, van a incidir sobre el lavado y afectarán al equilibrio salino de la solución del suelo, especialmente cuando se emplea la técnica de fertirrigación. Las labores de preparación del terreno, la localización y dosis de la semilla y posteriores labores de escarda tienen especial importancia en condiciones de salinidad.

La utilización de materiales que afecten a las condiciones de humedad del perfil del suelo, hace que puedan obtenerse rendimientos significativamente más elevados de los señalados en la bibliografía. Con el empleo de las técnicas del enarenado se han conseguido rendimientos económicamente rentables, en plantas tan sensibles como la judía, con conductividades de 4 dSm-1 y con reducciones de cosecha muy inferiores a las esperadas. Resultados parecidos pueden obtenerse con el empleo de plásticos, paja, bagazo, etc (Martínez Raya, 1996).

En numerosas parcelas en todo el mundo se ha experimentado el comportamiento de todo tipo de plantas de cultivo frente a la salinidad, como en esta demostración de una de esas estaciones agrícolas o esta otra mostrada en el Pabellón Ecológico de la Exposición Universal de Hannover de 2000, en la que se demostraba como al aumentar la salinidad (maceteros de la izquierda) disminuía el desarrollo de las plantas de maíz.

Ensayos experimentales realizados sobre parcelas artificialmente salinizadas y con unas condiciones controladas han permitido desarrollar ecuaciones que evalúan la pérdida de producción frente a la salinidad, resultando una relación lineal entre la salinidad del suelo y la pérdida de producción de los cultivos. Mass & Hoffman (1977) encuentran que existe una relación lineal entre la salinidad del suelo y la disminución en la producción de los cultivos:

Y = 100 - b (CEs -a)

donde "Y" es la producción del cultivo en % con respecto al máximo, "CEs" es la conductividad eléctrica del extracto de saturación en dS m-1 y "a" y "b" son dos parámetros cuyos valores son constantes para cada cultivo. Esta ecuación puede representarse gráficamente.

El valor "a" representa el máximo de conductividad para la cual la producción es del 100 %, pudiéndose definir como el umbral de salinidad para cada cultivo. A continuación viene un tramo inclinado que forma con la horizontal un ángulo "alfa" cuya tangente es el parámetro "b", y que se puede considerar como el % de disminución de rendimiento por unidad de CEs que supere el valor de "a" (expresa la sensibilidad del cultivo a los aumentos de salinindad). Los parámetros "a" y "b" para diferentes cultivos, así como los valores de "Y" para diferentes CEs están expresados en la tabla, en la que también se incluyen las salinidades del agua de riego para la misma disminución del rendimiento. En ella se muestra la disminución de los cultivos a la salinidad expresada por distintos valores de salinidad del suelo (CEs) y del agua de riego (CEar), refiriendolas a disminuciones del rendimiento correspondientes al 0, 10, 25 y 50%. Para disminuciones del cultivo superiores al 50% ya no se mantiene la linealidad en la relación entre Y y CEs.

La relación entre Y y CEs se puede representar gráficamente obteniéndose 5 grupos de cultivos de diferente sensibilidad frente a la conductividad eléctrica.

Aceves (1979) propone otra ecuación para estimar Y, en la que se tienen en cuenta la conductividad eléctrica del extracto de saturación (CEs), la conductividad a la cual el rendimiento es cero (CEo) y la conductividad a la que el rendimiento es del 100% (CE100):

Y = (CEo-CEs) / (CEo-CE100) x 100

las ecuaciones para estimar el rendimiento relativo de diversos cultivos se pueden ver en la correspondiente tabla.

 

6.2 Salinidad y necesidades de lavado

Para evitar la acumulación de sales en la zona de enraizamiento, se hace necesario suplementar las dosis de riego con objeto de que el agua sobrepase la zona de enraizamiento y lave las sales de ella. Con este fin, Ayers et al. (1985) establecen los conceptos de fracción de lavado y requerimientos de lavado:

Fracción de lavado (FL). Es la fracción de agua riego que atraviesa la zona radicular y es susceptible de lavar las sales. FL= Fd / Fr, siendo Fd los centímetros de agua drenada por debajo de la zona radicular y Fr el total de centímetros de agua aportada. Del total de agua aportada por el riego (Fr) una parte quedará retenida en el suelo en los horizontes superficiales, correspondiente a la zona del enraizamiento, mientras que otra parte de agua se infiltrará hacia los horizontes profundos. La parte del agua que drena hasta más allá de la zona ocupada por las raíces de las plantas (Fd) es la que al pasar a través de la zona radicular disolverá las sales. Como criterio orientativo, un valor de FL de 0,5 se puede considerar alto (la mitad del agua aportada pasa a través de la zona radicular y alcanza horizontes más profundos) mientras que un valor de 0,1 se considera bajo (sólo el 10% del agua de riego alcanza los niveles profundos).

Requerimientos de lavado (RL). Es la fracción calculada de agua que debe pasar a través de la zona radicular para mantener el valor de CEs o del RAS en un determinado nivel o por debajo de él. Lógicamente cuanto menor sea el nivel al que hay que mantener los parámetros anteriores, el cual vendrá determinado por el tipo de cultivo, mayores serán los RL. Hay que tener en cuenta que el valor de CEs nunca podrá ser inferior a la conductividad del agua utilizada en el riego (CEar) y cuanto mayor sea CEar mayor deberá ser RL para evitar la salinización.

Lo ideal será que el valor de FL fuese igual o mayor que RL, de otra forma se producirá un aumento progresivo de la salinidad en profundidad. En este sentido, es importante conocer que las plantas absorben el 70% del agua a través de la mitad superior de su zona radicular (40% del primer cuarto, 30% del segundo, 20% del tercero y 10% del cuarto),

si a esto le unimos que las plantas responden al nivel de salinidad de la zona menos salina, se comprende que los requerimientos de lavado deben ser suficientes para eliminar las sales de, al menos, la mitad superior de la zona de enraizamiento. En esta zona, la salinidad deberá aproximarse a la del agua de riego, de forma que sea el valor de CEar el que controle la respuesta de las plantas.

Para establecer los RL hay que tener en cuenta que debe de existir un equilibrio entre las sales que tiene el suelo y las que le llegan por el agua de riego, por un lado, y las sales que le quedan después del riego y las que se exportan por las aguas de drenaje, por otro lado. Si evaluamos las sales a partir de la conductividad, este balance sería:

AR x CEar + As x CEs = As x CEs* + AD x CEad

donde AR es la cantidad de agua utilizada en el riego (mm), CEar es la conductividad del agua de riego (dS/m), As es el % de agua que retiene el suelo a saturación (mm), CEs es la conductividad del extracto de saturación, CE*s es la conductividad del extracto de saturación a la que queremos que quede el suelo después del riego, AD es la cantidad de agua de drenaje (mm) y CEad es la conductividad del agua de drenaje.

Ejemplo

Otro aspecto a tener en cuenta es la efectividad del lavado del agua de riego, la cual sería máxima cuando CEad = CEs, tal y como hemos supuesto anteriormente. No obstante, en suelos con grietas, parte del agua de riego atraviesa rápidamente el suelo (no disuelve sales) y su conductividad es muy inferior a CEs (no llega a alcanzar el equilibrio con el suelo). En estos casos CEad = f x CEs, donde f dependerá de los parámetros texturales y estructurales del suelo y que a escala muy general se puede estimar a partir de la siguiente tabla

 Suelo

 f

 arenoso   0,9 - 1,0
 franco arcillo limoso a franco arenoso   0,8 - 0,95
 arcilloso   0,2 - 0,6

Por tanto, para conocer los RL es preciso conocer la profundidad de enraizamiento del cultivo, el % de humedad de la zona de enraizamiento a saturación, a pF = 2,5 y en el momento del riego, la densidad aparente, los valores de CEs a los cuales el cultivo es rentable, la CEs, la CEar y, si es posible, la efectividad del riego (f).

Así mismo, Rhoades & Merril (1976) relacionan la CEs que puede llegar a adquirir un suelo no salino, con la CEar utilizadas y con la fracción de lavado a través de la siguiente ecuación:

CEs=0,2CEar [1 + 1/FL]

de forma que la respuesta esperable será función del valor que adquiera CEs en cada caso.

Otras relaciones interesantes para suelos no salinos son:

CEad = CEar / FL

que viene a decir que la salinidad del agua de drenaje (CEad) es directamente proporcional a la del agua de riego (CEar) e inversamente proporcional a la fracción de lavado.

 

6.3 Toxicidad al boro

Existen determinados elementos que pueden producir toxicidades específicas, uno de los mas importantes en los suelos salinos es el boro, que si se encuentra disuelto en cantidades suficientes en el agua de riego puede causar efectos fisiológicos nocivos y desordenes nutricionales.

 

6.4 Toxicidad al sodio
Afortunadamente es un caso muy poco frecuente en las aguas riego en España.

El efecto sobre el desarrollo de una plantación sobre un suelo contaminado por aguas ricas en sodio es doble. Por un lado existen los fenómenos negativos en la fisiología de la planta y por otro, como ya se expuso anteriormente influye muy negativamente en las propiedades físicas del suelo

Al contrario que para el caso de contaminacion por sales, para el sodio existen pocos resultados experimentales suficientemente contrastados. En lineas generales se admite estas sensibilidades para estos cultivos.

 

6.5 Manejo

De lo expuesto hasta ahora se desprende la importancia que tiene el agua de riego en todos los problemas relacionados tanto con la salinización como con la sodización.

Ante condiciones de salinidad, se puede decidir el no cultivo en estos suelos o su utilización, con las limitaciones propias de su condición.

Para un manejo adecuado de éstos suelos, no sólo se ha de tener en cuenta las condiciones específicas que nos encontramos, sino que es necesario hacer un seguimiento de los mismos, con el fin de controlar su evolución.

El control periódico, exige unos métodos de medida de la salinidad fiables y que sean operativos a nivel de campo. Los más utilizados han sido, la toma de muestra de suelo y su análisis en laboratorio, que permita conocer todos los parámetros que definen la salinidad. Existen, actualmente, otros métodos de medida en el campo que son más operativos, rápidos y no destructivos y que facilitan el conocimiento de la evolución de la salinidad, aunque la mayoría de ellos sólo permitan conocer la conductividad. Entre éstos, podemos destacar: el sensor de cuatro electrodos y sensor de salinidad, sensibles a las variaciones de humedad del suelo, sensor electromagnético que relaciona la conductividad eléctrica con la recepción de una señal electromagnética inducida por una bobina colocada en la superficie del suelo, y la sonda de succión que permite obtener muestras de solución del suelo y determinar en ella conductividad y composición iónica (Simón, 1996).

En parcelas de seguimiento y para determinados cultivos, existen otros métodos, como el empleo de lisímetros elementales de drenaje que permiten obtener lixiviados y determinar en ellos los iones del agua de drenaje, posibilitando hacer un balance salino del perfil del suelo.

Con ciertos niveles de salinidad, se pueden obtener rendimientos aceptables, si se eligen aquellas plantas tolerantes a estos niveles. Para ello utilizaremos las tablas correspondientes, que nos sirven como base para la selección de cultivos y predecir los posibles rendimientos. Pero los valores dados en las tablas, pueden quedar alterados tanto por las condiciones específicas de cada parcela, como hemos citado anteriormente, como por la aplicación de técnicas de cultivo adecuadas. Nos referiremos a aquellas técnicas que pueden alterar significativamente dichos valores.

En la preparación del suelo, se debe conseguir que el movimiento del agua, tanto en profundidad como en superficie, sea lo más uniforme posible, facilitando el drenaje y el desagüe, con labores que eliminen la suela de arado y actúen sobre los límites abruptos entre horizontes. Con un riego de presiembra, capaz de lavar las sales precipitadas en la estación seca, se dispondrá de un perfil de partida menos salino. Se evitará la formación de costra superficial, frecuente en estos suelos de elevada concentración de sales y con efectos negativos sobre la nascencia de las plantas. La práctica de la siembra directa disminuye o evita la formación de costra y conserva un cierto grado de humedad en la superficie del suelo. Con esta misma finalidad, se puede emplear cualquier material sobre el terreno, que tenga un efecto de &laqno;mulching» manteniendo la humedad de los horizontes superficiales y los niveles de concentración de las sales, dentro de valores aceptables por las plantas seleccionadas. Tal sucede con los enarenados, que consiguen bajar los porcentajes de reducción de cosecha, que figuran en la bibliografía, para cultivos sensibles a determinados niveles de conductividades del extracto de saturación, o del agua empleada en el riego.

La siembra debe de realizarse de tal manera que se consiga una buena germinación y nascencia. Para ello la semilla debe estar localizada en zonas donde la concentración de sales sea lo más baja posible y disponga de la humedad suficiente. Si el riego se hace por surcos, el lugar recomendable de colocación de la semilla (o plantones) es en la mitad del lomo. La previsible disminución del porcentaje de germinación que ocasiona la concentración de sales, se puede paliar aumentando la dosis de siembra.

El riego afecta directamente a las condiciones salinas y no solamente por la calidad del agua. La técnica de riego empleada influye en la variación del potencial hídrico del suelo, encontrándose las fluctuaciones más amplias en los sistemas de gravedad (por inundación) y de aspersión y manteniéndose casi constante este potencial en los riegos de alta frecuencia (aspersión y goteo). Igualmente estos sistemas inciden en los contenidos de humedad del suelo y como consecuencia en la variación de la concentración de sales, de la solución del mismo. Los riegos de alta frecuencia y localizados, mantendrán esta concentración casi uniforme dentro de la zona mojada, pero será elevada en los límites de ésta. La distribución de sales será más uniforme en los de gravedad y aspersión, pero a medida que los intervalos entre riegos aumentan, las variaciones en el contenido de humedad lo harán también y como resultado la concentración de sales, encontrándose las conductividades menores, inmediatamente después del riego y las mayores al final de cada intervalo. El lavado de sales será mayor con los riegos de gravedad y aspersión y menor en los localizados. A medida que la eficacia del riego calculada para compensar solamente la evapotranspiración, sea más alta, los lavados de sales serán menores, lo cual, tendrá su incidencia en los rendimientos. Esta consideración ha de tenerse en cuenta cuando se utilice la técnica de riegos deficitarios (Martinez Raya, 1996).

La fertilización ha de realizarse adecuadamente, especialmente en cuanto a la selección y localización de los abonos. Han de aplicarse abonos que no eleven los contenidos iónicos causantes de la salinidad. Por el contrario, han de emplearse aquellos que puedan mejorar estos contenidos y faciliten el intercambio iónico desde el punto de vista de su lavado. Existen en la bibliografía, diversas tablas que nos permiten seleccionar aquellos abonos con menor índice de salinidad y aconsejables para cada caso concreto.

La aplicación de los fertilizantes a través del agua de riego, altera la composición de sales de ésta y como consecuencia de la solución del suelo. Se deben seleccionar clases y cantidades máximas de abono por volumen de agua de riego aplicada, para no incidir negativamente en la presión osmótica de la solución del suelo. Esta técnica, normalmente es empleada en riegos localizados y como consecuencia actúa con rapidez y directamente sobre el volumen de suelo explorado por las raíces, por lo cual, puede tener consecuencias negativas, o beneficiosas si se utilizan productos que mejoren las condiciones químicas del agua del suelo. Finalmente todos aquellos fertilizantes que mejoran las propiedades físicas del suelo facilitarán el movimiento de agua del perfil. La incorporación de materia orgánica actúa sobre estas propiedades e incrementa su fertilidad.

 

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