Fertirrig..sifuentes

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Fertirrig..sifuentes

  1. 1. DIPLOMADO EN FERTIRRIGACIÓN Ing. Blanca Elvira López Valenzuela. 4.3 EFECTOS DE LA SALINIDAD EN SUELO Y PLANTA Las sales solo pueden interactuar con el suelo y las plantas cuando se encuentran solubles en el agua. Bajo estas condiciones, tiende a haber un equilibrio dinámico entre las sales solubles y las absorbidas por el complejo de intercambio del suelo y también con las absorbidas por las raíces de las plantas. Estas interacciones son posibles si existe agua, ya que es el medio, a través del cual ocurren los movimientos difusivos y convectivos de solutos en el suelo y la planta. En las plantas que se desarrollan activamente, el agua existe como un continuo desde el suelo hasta los sitios de evaporación o transpiración en las hojas. 4.3.1 Salinidad Los efectos de la salinidad se podrían agrupar bajo tres aspectos diferentes: relaciones hídricas, balance de energía y nutrición (Martínez Raya, 1996). Relaciones hídricas. La concentración de sales solubles eleva la presión osmótica de la solución del suelo. Si tenemos en cuenta que el agua tiende a pasar de las soluciones menos concentradas a las más concentradas, con objeto de diluir éstas últimas e igualar las presiones osmóticas de ambas, se comprende que cuando la concentración salina de la solución del suelo es superior a la del jugo celular de las plantas, el agua tenderá a salir de éstas últimas hacia la solución del suelo. Este efecto llevó a Shimper (1903) a plantear la teoría de la sequedad fisiológica, en la que se postula que en medios salinos, aunque exista una humedad elevada, las plantas sufren estrés hídrico, se secan y acaban muriendo. Balance energético. No obstante, esta teoría no describe completamente todos los efectos perjudiciales de la salinidad, ya que en ocasiones las plantas no sufren estrés hídrico sino que disminuyen considerablemente su altura.
  2. 2. Para explicar este efecto, Bernstein (1961) desarrollo la teoría del ajuste osmótico, la cual propone que las plantas, al aumentar la presión osmótica de la solución del suelo, se ven obligadas a una adaptación osmótica de sus células para poder seguir absorbiendo agua; adaptación que requiere un consumo de energía que se hace a costa de un menor crecimiento. Aceves (1979) propone la teoría de la división y el crecimiento celular, en la cual la disminución del crecimiento se atribuye a que las sales afectan la división celular, producen un engrosamiento prematuro de las paredes celulares y limitan el crecimiento de forma irreversible. Nutrición. En el aspecto nutricional, se produce una serie de importantes modificaciones, debido, por un lado, a las variaciones de pH que afectan a la disponibilidad de los nutrientes, y por otro, a las interacciones ocasionadas por la presencia en exceso de determinados elementos. Tal sucede con los cloruros y nitratos y fosfatos, el calcio y el sodio o los del potasio y sodio. La dominancia de calcio provoca antagonismos, entre otros, sobre el potasio, magnesio, hierro, boro y zinc. Sin embargo, existen relaciones de sinergismo entre potasio y hierro y entre magnesio y fósforo. Igualmente la presencia en exceso de ciertos iones puede provocar toxicidad, debido a su acumulación en distintas partes de las plantas, como pueden ser las semillas, los tallos y las hojas. Los más significativos, en este aspecto, son los cloruros, el sodio y el boro, afectando con mayor incidencia a los cultivos plurianuales. 4.3.2 Sodicidad La sodicidad o alcalinización se desarrolla cuando en la solución del suelo existe una concentración elevada de sales sódicas capaces de sufrir hidrólisis alcalina, de tipo carbonato y bicarbonato de sodio. Junto a estas sales de base fuerte NaOH y ácido débil (H2CO3), existen importantes cantidades de sales sódicas neutras carentes de propiedades alcalinizantes (principalmente cloruros y sulfatos) y sales de calcio y magnesio. La alcalinización del perfil produce una serie de consecuencias desfavorables para las propiedades fisicoquímicas del suelo. Así tanto las arcillas sódicas como el humus se dispersan, los agregados estructurales se destruyen. Como el medio se ha vuelto fuertemente alcalino, la cristalinidad de las arcillas disminuye, se vuelven inestables, parte de ellas se descomponen, se destruyen, originándose una estructura muy peculiar llamada columnar que presenta la cara superior de los prismas redondeada. Cuando un suelo se sodifica, los coloides orgánicos y minerales se dispersan y se produce una migración de ellos dentro del perfil. Los coloides orgánicos se mueven hacia arriba con el agua y se acumulan en la superficie del suelo, dando esa coloración “negra aceitosa” de los suelos sódicos. Esto hace que al cambiar la coloración del suelo, se absorba más calor y se modifique la temperatura del mismo. Los coloides minerales emigran hacia abajo del perfil. Este proceso es irreversible y causa taponamiento de los poros, lo que aunado con la expansión, modifica la permeabilidad afectando el movimiento del agua, el aire, la densidad aparente, la estabilidad de los agregados, el manejo mecánico y formando costras que impiden la germinación de las semillas. Todos los factores están íntimamente ligados con los cambios de estructura producidos por el sodio y como consecuencia se producen cambios en la permeabilidad del suelo. Este proceso se puede dar directamente en el suelo o puede aparecer a continuación del proceso de salinización, cuando se produce el lavado de las sales más solubles y se acumulan los carbonatos y bicarbonatos sódicos.
  3. 3. En los suelos sódicos, es el sodio el que causa la toxicidad, que podemos centrar en tres vias distintas: efecto nocivo del sodio activo para el metabolismo y nutrición de las plantas; toxicidad debida a los bicarbonatos y otros iones; elevación del pH a valores extremos por acción del carbonato y bicarbonato sódicos (Simón, 1996). De las sales solubles son los sulfatos los que menos toxicidad presentan. Las sales cloruradas son altamente tóxicas. Las sales sódicas presentan una toxicidad muy alta y además su efecto adverso se ve aumentado por el elevado pH que originan (9,5 a 10,5). 4.3.3 EFECTOS DE LAS SALES SOBRE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Las propiedades físicas del suelo son determinantes en el desarrollo de las plantas, entre las más importantes se tienen la capacidad de retención de humedad, la aireación, la temperatura, estructura y algunas propiedades físico-químicas como la capacidad de intercambio catiónico y el pH. De las propiedades físicas del suelo una de las de mayor importancia que pueden ser modificadas por las sales, es precisamente la conductividad hidráulica; ya que es esta característica la que determina la efectividad y duración de los procesos de recuperación de suelos ensalitrados. Si el suelo fuera un medio poroso rígido con una estructura estable, a temperatura constante, la conductividad hidráulica sería constante. Por ejemplo, los suelos arenosos con poros más grandes que los arcillosos, tienen una mayor conductividad hidráulica, aunque los suelos arcillosos tienen en general una porosidad total mucho mayor. 4.3.4 EFECTO SOBRE LAS PROPIEDADES MICROBIOLÓGICAS En suelos sin problemas de sales se encuentra diferentes tipos y cantidades de microorganismos, las cuales pueden cambiar debido al efecto de las sales, llegándose a tener poblaciones específicas para diferentes tipos de salinidad del suelo. Entre los microorganismos más comunes tenemos: Bacterias, Actinomicetos, Hongos, Algas, Protozoarios, etc. En los suelos altamente salinos las bacterias nitrificantes entre otros microorganismos, desaparecen y solo unas cuantas especies de microorganismos amonificantes se desarrollan; por otra parte, la salinización causa que algunos microorganismos se adapten, como pseudomonas y actinomicetos. Rhizobium cuando se desarrolla en suelos salinos fija más activamente N2 que en suelos sin problemas de sales. Los sulfatos, cloruros y carbonatos, constituyen las principales sales que afectan el metabolismo de los microorganismos en los suelos ensalitrados. Los efectos de las sales sobre la nitrificación obtenida por microorganismos se muestran en Cuadro 1.
  4. 4. Cuadro 1.Cantidad de nitrógeno encontrado como nitratos a diferentes porcentajes de NaCl, Na2SO4, y Na2CO3 en el suelo. Nitratos encontrados (mg) Porcentaje de sal NaCl Na2SO4 Na2CO3 0.0 4.10 4.10 4.10 0.5 6.00 6.80 6.05 0.10 4.70 6.00 2.82 0.20 2.10 4.00 0.36 0.30 1.20 3.40 0.28 0.40 0.50 1.90 - 0.50 0.20 0.17 0.26 0.60 0.15 0.10 - Fuente: Lipman, C.A 4.3.5 REACCIÓN DE LAS PLANTAS A LAS SALES SOLUBLES DEL SUELO De acuerdo a su reacción a la salinidad, las plantas pueden dividirse en dos grupos básicos, halófitas y glicófitas. Las halófitas son plantas que se desarrollan en habitats salinos a los cuales se han adaptado durante su ontogénesis, debido a las características y propiedades desarrolladas durante su proceso evolutivo a las condiciones prevalecientes. El estudio de estas plantas ayuda a entender y considerar las bases fisiológicas para determinar varios grados de tolerancia a las sales que presentan las plantas cultivadas, las cuales pertenecen en un alto porcentaje a las glicófitas. Las glicófitas son plantas que se desarrollan en habitats no salinos y su desarrollo esta limitado a su habilidad de adaptación a la salinidad durante su crecimiento individual, ya que las condiciones prevalecientes durante su evolución no favorecieron el desarrollo de propiedades para tolerar la salinidad. Investigaciones sobre la determinación de la tolerancia de las plantas cultivadas a las sales, son de gran importancia para los mecanismos de acción y el efecto de las sales sobre las plantas en sus diferentes etapas de desarrollo, como la germinación, desarrollo vegetativo y la fructificación; información que es utilizada para obtener variedades que mejor pueden adaptarse a unas condiciones de salinidad dadas. 4.3.6 EFECTO DE LAS SALES SOBRE LA GERMINACIÓN Siendo el hecho de obtener una germinación adecuada un problema muy serio bajo condiciones de salinidad, es necesario estar claro que para lograr esto, las prácticas de manejo deber ser diferentes a las usadas para suelos sin problemas de sales. Las prácticas de manejo recomendadas para asegurar un alto porcentaje de germinación bajo condiciones de ensalitramiento son: aumentar la dosis de semilla por hectárea, sembrar en seco y después regar, si se siembra en surcos, sembrar en el talud y por último sembrar cultivos tolerantes a la salinidad tales como: trigo, sorgo, alfalfa y cebada.
  5. 5. Otras medidas de manejo recomendables para asegurar que la planta no muera en las primeras etapas de su desarrollo, sería tomar en cuenta el tipo de suelos, método de riego, clima, condiciones de drenaje y todos los factores que contribuyen a la acumulación de sales en las capas superficiales del suelo. Cuando se siembra en surcos se tienen diferentes grados de salinización en distintas regiones, esto se debe a que las sales se mueven con el frente de humedecimiento alcanzando las más altas concentraciones en la parte alta del surco. Si se siembra en la parte alta del surco la concentración puede ser 50 veces mayor a la de la parte baja; por esta razón se debe tener precaución en el método de riego y en el de siembra. En resumen, el lugar donde se siembra la semilla es fundamental para asegurar que haya una germinación adecuada. Resulta más conveniente sembrar en el talud del surco y además utilizar métodos de riego por inundación, con una aplicación uniforme del agua de riego, y no dejar áreas sin mojar, porque esto agrava la acumulación de sales. 4.3.7 EFECTO DE LAS SALES SOBRE EL DESARROLLO RADICAL En una serie de experimentos realizados con trigo, algodón y chile dulce, se encontró que a medida que se incrementa la concentración de sales en el suelo, el desarrollo radical se hace menor. El efecto de las sales sobre el crecimiento radical, aumenta a gran medida que aumenta la concentración, siguiendo el mismo tipo de función que el que se produce por la parte aérea de las plantas cuando son sometidas a salinidad. 4.3.8 EFECTO DE LAS SALES SOBRE LA ABSORCIÓN DE NUTRIENTES En la mayoría de los casos cuando se ha estudiado el efecto de las sales sobre el rendimiento de los cultivos, se ha considerado que las otras variables permanecen constantes y sólo se analiza la variación de los rendimientos como una función del contenido de sales en la solución del suelo. Las dudas han surgido al tratar de decidir si se debe aplicar fertilizantes en suelos salinos o no, y que efectos pueden producir a los cultivos el fertilizar o no fertilizar. Se pueden presentar diferentes respuestas a la fertilización a medida que aumenta la concentración de sales en el suelo: En forma muy general puede decirse que se presentan cuatro casos: 1) Cuando la aplicación de fertilizante aumenta la tolerancia del cultivo a las sales; 2) Cuando disminuye la tolerancia; 3) Cuando en un rango de concentración de sales aumenta la tolerancia y en otro más elevado la disminuye; por último, 4) Cuando la tolerancia del cultivo no se modifica por la adaptación de fertilizantes. Debe entenderse por tolerancia de un cultivo, el grado al cual se reduce su rendimiento bajo condiciones de un cierto nivel de salinidad en el suelo, comparado con el rendimiento que se obtiene en condiciones de no salinidad. O sea su rendimiento relativo. En el caso de fertilización de suelos salinos, puede ocurrir que el factor que inhibe el desarrollo de los cultivos es la fertilización deficiente o puede ser que el factor sea la salinidad; en este caso no tiene sentido fertilizar. La fertilización a los niveles requeridos para obtener rendimientos máximos bajo condiciones de no salinidad, producen muy pobres resultados cuando la salinidad del suelo es capaz de reducir
  6. 6. los rendimientos del cultivo en cuestión hasta en un 50%, y más que fertilizar lo que procede es eliminar las sales mediante lavado del suelo, con lo que es más fácil aumentar los rendimientos. Otra alternativa puede ser cambiar de cultivo a uno tolerante a las sales, que muestre una mayor respuesta a la fertilización. 4.3.9 EFECTO DE LAS SALES SOBRE LOS RENDIMIENTOS Cuando las plantas crecen en suelos salinos, generalmente presentan una disminución progresiva de su crecimiento, su tamaño y su rendimiento a medida que aumenta la salinidad. La disminución del rendimiento de los cultivos asociado con salinidad, es el resultado de la disminución del número y tamaño de frutos. La salinidad puede ejercer efectos muy variados sobre las plantas y sus rendimientos de cosecha, los cuales dependen de la naturaleza del cultivo, la parte por aprovechar ya sea raíz, hoja, tallo, fruto, o semilla y la tolerancia diferencial a las sales durante las diferentes etapas del crecimiento, así como otros factores que interaccionan con los rendimientos. 4.4 TOLERANCIA RELATIVA DE LOS CULTIVOS A LAS SALES Y ELEMENTOS TÓXICOS Para mantener una agricultura próspera en suelos que contienen sales, existen dos alternativas, o se eliminan las sales mediante lavado del suelo, o se trata de establecer cultivos que mediante ciertas prácticas de manejo sean capaces de desarrollarse bajo condiciones de salinidad y producir rendimientos satisfactorios. En las zonas áridas y semiáridas, donde las sales son un problema serio en la agricultura bajo riego, el agua es un recurso escaso y difícilmente se puede contar con volúmenes disponibles para eliminar las sales del suelo mediante lavado; por lo que la segunda alternativa presenta más posibilidades, ya que bajo estas condiciones, el éxito o fracaso de la agricultura dependerá en alto grado de la selección del cultivo que mejor se adapte a las condiciones de salinidad existentes, lo cual resulta más factible cuando hay escasez de agua. Existen en el suelo ciertos elementos que a concentraciones relativamente bajas son tóxicos para las plantas. Entre los más frecuentes se tiene el boro, el cloro y el sodio, y en algunos casos se puede tener litio y selenio en niveles tóxicos. 4.4.1 Cloruros La acumulación excesiva de Cl, causa daños a las hojas de árboles frutales como aguacate, almendro, papayo, mango, vid, nogal y cítricos, entre otros. El mecanismo mediante el cual el cloro es tóxico no es aún conocido. Bernstein, publicó un cuadro con los niveles mínimos de acumulación de Cl en las hojas, a los cuales se presentan quemaduras. Cuadro 2.
  7. 7. Cuadro 2. Nivel mínimo de rango de acumulación de Cl en las hojas al que se presentan daños por quemadura. Acumulación de Cl en las Especie Hojas % (peso seco) Frutales de hueso 0.6 -- 1.0 Almendro 1.2 -- 1.8 Nogal 1.0 -- -- Cítricos 1.0 -- 1.5 Aguacate 0.5 -- 0.9 Vid 0.5 -- 1.2 Fuente: Bernstein, L. La tolerancia al cloro puede ser modificada drásticamente utilizando patrones para injerto tolerantes al Cl. 4.4.2 Boro El Boro es un elemento esencial para las plantas, se vuelve tóxico en concentraciones ligeramente mayores que las requeridas para el desarrollo óptimo de las diferentes especies. Este elemento puede ser tóxico para muchos cultivos si la concentración es mayor de 0.2 a 0.5 mg/lt, que son los límites máximos requeridos para el desarrollo normal de las plantas. La tolerancia de las plantas al Boro es muy variable y los cultivos se han clasificado en relación con este elemento en tolerantes, semitolerantes y sensibles. Los tolerantes se desarrollan en concentraciones de boro de entre 2 y 4 mg/lt, así como la alfalfa, cebada, remolacha, cebolla, lechuga y zanahoria. Los semitolerantes se desarrollan en rangos de entre 1 y 2 mg/lt y entre estos se tiene el trigo, maíz, sorgo, algodón, jitomate, papa, sorgo, calabaza y frijol. Los sensibles se desarrollan en rangos comprendidos entre 1 y 0.3 mg/lt, entre ellos esta el nopal, durazno, naranjo, aguacate, limonero, toronja, peral, ciruelo, es decir la mayoría de las frutas. Estas tolerancias están condicionadas a las prácticas de manejo de los cultivos y a las características propias del suelo. 4.4.3 Sodio intercambiable En forma directa el sodio intercambiable no produce ningún efecto sobre las plantas, ya que éstas solo responden a los iones que se encuentran en solución y no a los que se encuentran en forma adsorbida en el complejo de intercambio del suelo. El sodio puede producir efectos directos e indirectos sobre los cultivos. Los efectos directos están ligados únicamente con el sodio soluble, el cual al rebasar ciertas concentraciones es
  8. 8. tóxico para las plantas; pero la presencia de sodio en la solución del suelo, está íntimamente ligada con la presencia de sodio intercambiable. Los efectos indirectos del sodio sobre las plantas se presentan cuando este se encuentra en el suelo en forma intercambiable, en porcentajes tales como 5 a 25% que corresponden a concentraciones de sodio en solución que ocasionan el deterioro de las características físicas del suelo, convirtiéndolo impermeable al agua y al aire, se aumenta el pH de su solución lo que causa problemas en la nutrición de las plantas ya que muchos elementos se precipitan teles como el Ca y Mg. 4.5 EVALUACIÓN DE LA TOLERANCIA DE LOS CULTIVOS A LAS SALES Como se ha demostrado en todos los experimentos realizados en México y en el mundo, sobre tolerancia de los cultivos a las sales, el rendimiento disminuye aproximadamente en forma lineal a medida que aumenta la salinidad donde los rendimientos ya no son económicamente aceptables, por lo que desde el punto de vista práctica, para evaluar el efecto de las sales sobre los cultivos, se puede considerar una respuesta lineal. La ecuación propuesta para calcular los rendimientos relativos y una salinidad del suelo dada, es la siguiente; 100(CE0 − CES ) RR = (CE0 − CE100 ) Donde RR es el rendimiento relativo expresado en porcentaje, CE0 es la conductividad eléctrico del suelo a la cual se obtiene cero rendimiento, CE100 es la conductividad eléctrica del suelo debajo de la cual se obtiene un rendimiento de 100% y CES es la conductividad eléctrica del suelo, medida en el extracto de saturación, que para unas condiciones dadas tiene el suelo. Valores de CE100 menores que el limite inferior del rango de aplicación, indican que el rendimiento es 100% o sea que el cultivo no es afectado por sales. Valores de CE0 mayores que el limite superior del rango de aplicación de la ecuación, indican que el rendimiento es cero; o sea que no puede haber rendimientos negativos ni mayores del 100%. Estas ecuaciones puede servir para seleccionar el cultivo que para unas condiciones dadas de salinidad del suelo, produzca el mayor rendimiento relativo; o para evaluar los daños causados o que pueden causar las sales sobre un cultivo o una serie de cultivos de un distrito de riego, donde éstas se encuentran a diferentes concentraciones, aún en el mismo tipo de suelo. Ejemplo: Para el trigo se tienen valores de CE100 = 6 mmhos/cm y CE0 = 20 mmhos/cm. Se quiere saber cual es el rendimiento relativo que se puede esperar en un suelo que tenga en promedio en la profundidad radical una CES de 12 mmhos/cm. Entonces: 100(20 − 12 ) RR = = 57.1% (20 − 6)
  9. 9. 4.6 MEDIDAS DE COMBATE, CONTROL Y ADAPTACIÒN A LOS PROBLEMAS DE ENSALITRAMIENTO EN LOS SUELOS BAJO RIEGO El desarrollo y mantenimiento de un buen proyecto de irrigación comprende además de la provisión adecuada de agua, el control de la salinidad. La calidad del agua, las prácticas de riego y las condiciones de drenaje son aspectos importantes en el control de la salinidad y el exceso de sodio. Cuando se establece un proyecto de riego, los suelos que son inicialmente salinos pueden requerir el lavado del exceso de sales y aun necesitar de mejoradores químicos, independientemente de asegurarles un abastecimiento adecuado de agua. Por otra parte, los suelos que inicialmente no son salinos pueden volverse improductivos si se acumula un exceso de sales solubles o de sodio intercambiable a consecuencia de irrigación o manejos deficientes o bien drenaje inadecuado. 4.6.1 RIEGOS Y LAVADOS CON RELACIÒN AL CONTROL DE LA SALINIDAD 4.6.1.1 Riegos Se entiende por irrigación, la aplicación de agua al suelo con el fin de proporcionar a las plantas un medio ambiente favorable. El lavado, en la agricultura, es el proceso de disolución y transporte de sales solubles por el movimiento del agua del suelo hacia y a través del mismo. Como las sales se mueven con el agua, la salinidad dependerá directamente del manejo del agua, o sea, de la irrigación, lavado y drenaje. Estos tres aspectos deben considerarse conjuntamente en el plan integral de riego para una zona determinada si se desea obtener máxima eficiencia. Las aguas con alto contenido de sales no deben usarse para el riego en aquellos suelos con bajo poder de infiltración o con drenaje deficiente. Las pérdidas excesivas de agua por conducción y por mal sistema de distribución, deberán impedirse ya que de otra manera, los problemas de drenaje se agravarán, con el peligro consecuente del ensalitramiento. Los sistemas de distribución y calendarios de riego deben planearse en forma tal que se pueda disponer de cantidades que permitan restituir la humedad del suelo sin excesos que directa o indirectamente contribuyan a crear condiciones desfavorables de drenaje. Los problemas de salinidad y drenaje pueden disminuirse cuando el agua se cobra por volumen usado. Es muy conveniente, tanto para la planta como para el lavado, aplicar el agua de manera uniforme sobre el área por irrigar. Los sistemas de riego principales son: por Inundación, por surcos, por aspersión. 4.6.1.2 Lavados El lavado de sales solubles presentes en la zona radicular es absolutamente indispensable en los suelos de riego. La necesidad de lavado puede ilustrarse considerando el efecto que las sales del agua de riego tienen en la salinidad del suelo si no hay lavado. Sin el lavado, las sales se acumularán en proporción directa a la cantidad que de ellas contiene el agua de riego y a la lámina de agua aplicada.
  10. 10. 4.6.1.3 Necesidades de lavado La distribución de la salinidad en los suelos varía en función de la profundidad y a lo largo del tiempo. Las lluvias de otoño provocan un lavado descendente de las sales, mientras que la evapotranspiración de primavera hace que el flujo se invierta y se produzca un ascenso de las sales. En ciertas condiciones estos procesos tienen lugar de forma cíclica, de manera que en medios áridos o semiáridos, donde predominan los procesos de ascensión de sales, el suelo, si recibe aportes de sales, se irá salinizando progresivamente. Este tipo de procesos pueden ocurrir igualmente en suelos de regadío cuando el agua de riego mantenga un cierto nivel de salinidad. En estos casos, 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. 4.6.1.4 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). 4.6.1.5 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,
  11. 11. 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 del siguiente cuadro. Cuadro 3. Parámetros texturales y estructurales del suelo a partir de f. 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
  12. 12. 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. 4.6.1.6 Necesidades de Drenaje La profundidad permisible y el modo de variación de la capa freática, con respecto a la superficie del suelo y a la cantidad de agua que un sistema de drenaje debe conducir, tanto en la superficie como en el subsuelo, se relacionan con el diseño del drenaje y pueden considerarse como “necesidades de drenaje”. El clima, la calidad del agua de riego, las características del suelo, los cultivos y los sistemas agrícolas, son factores que deben tomarse en cuenta al determinar las necesidades de drenaje de una localidad. En las regiones bajo riego, las condiciones de drenaje están directamente relacionadas a la salinidad. Las sales en el agua de riego, en el suelo o en las aguas subterráneas, aumentan las necesidades de drenaje. En adición a los efectos de aireación y de las necesidades de humedad en el suelo, se debe determinar la mínima profundidad de la capa freática que permita un lavado adecuado y que impida la concentración de sales en la zona radicular debido a movimiento ascendente de las aguas subterráneas salinas. Por lo tanto, el riego, el lavado y las prácticas de manejo del suelo que se involucren en el control de la salinidad, son importantes para la determinación de las necesidades de drenaje. 4.7 MANEJO DE SUELOS BAJO EFECTOS DE LAS SALES SOLUBLES Y SÓDICAS 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. Para un manejo adecuado de estos 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, sensor electromagnético y la sonda de succión (Simón, 1996). En parcelas de seguimiento y para determinados cultivos, existen otros métodos, como el empleo de licímetros 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. 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
  13. 13. 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 nacencia 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. El riego afecta directamente a las condiciones salinas y no solamente por la calidad del agua. 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 (Martínez 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. 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. 4.8 RECUPERACIÓN DE SUELOS SALINOS Y SÓDICOS El manejo del suelo, para la eliminación de las sales, se realiza de distinta manera y con resultados diferentes según que el problema tóxico sean las sales solubles o el sodio en el complejo de intercambio (carbonato y bicarbonato sódicos). En el primer caso su planteamiento es muy sencillo y su realización práctica también es relativamente fácil, en general, pero si el problema de toxicidad lo representan las sales alcalinas de sodio el problema es más complejo y los resultados son aún más problemáticos. Para eliminar las sales solubles, basta con regar abundantemente con lo que se produce el lavado de las sales que no se habría producido por causa de la aridez. El tipo de sales presentes va a condicionar las posibilidades de recuperación: Para los cloruros sódicos el lavado es relativamente fácil en suelos con yeso, en los que el Ca2+ que se libera no permite que el Na+ pase a forma intercambiable. La eliminación del cloruro magnésico y del sulfato magnésico del suelo es difícil, ya que el magnesio, debido a su alta densidad de carga tiende a ocupar las posiciones de intercambio, desplazando a los iones monovalentes durante el lavado; por lo que su lavado requeriría enmiendas cálcicas. Después de regar, en la gran mayoría de los casos, es necesario extraer artificialmente el agua que se ha infiltrado en el suelo para evitar que ascienda el nivel freático de la zona que aportaría
  14. 14. nuevas sales al suelo. Para ello se instalan a determinada profundidad del suelo un sistema de drenes (tubos de recogida del agua) que evacua esta agua a unos canales de desagüe. Pero si en el suelo son abundantes las sales sódicas de reacción alcalina como los carbonatos y bicarbonatos sódicos, el lavado artificial del suelo provoca efectos contraproducentes, ya que al añadir más agua lo que se consigue es que el suelo sea cada vez más alcalino, pues como ya hemos visto. Arcilla-Na + H2O + CO2 <===> Arcilla-H + Na2CO3 Na2CO3 + H2O <===> 2Na+ + H2O + H2CO3 4.9 MEJORADORES QUÍMICOS PARA RECUPERAR SUELOS SÓDICOS El tipo y cantidad de mejorador químico que se va a aplicar a un suelo con la mira de sustituir al sodio intercambiable, depende de las características propias del suelo, de la velocidad de sustitución deseada y de las limitaciones económicas. Como en el caso anterior, el problema puede solventarse utilizando mejoradores que consiguen cambiar el anión de la sal sódica. Estos mejoradores pueden ser de varios tipos, aunque los más frecuentemente empleados son de tres clases: sales solubles de calcio, como el yeso, cloruro de calcio, ácidos o formadores de ácido, azufre, ácido sulfúrico, sulfatos de hierro o aluminio y sales de calcio de baja solubilidad, como la roca caliza molida o subproductos de la industria azucarera. Actualmente se encuentran en el mercado productos, denominados desalinizadores que actúan especialmente sobre la humedad del suelo. El procedimiento usual es añadir yeso sobre la superficie, con lo cual se forma sulfato sódico que es una sal casi neutra y por tanto así ya es lavable: Na2CO3 + CaSO4 <===> CaCO3 + Na2SO4 Arcilla-Na + CaSO4 <===> Arcilla- Ca + Na2SO4 4.9.1 VELOCIDAD DE LA REACCIÓN DE LOS MEJORADORES Y CONSIDERACIONES ECONÓMICAS La selección de un mejorador químico puede estar determinada por el tiempo que requiere su acción en el suelo. En general, los mejoradotes más baratos actúan más lentamente. Si se desea lograr una sustitución inmediata del sodio intercambiable, se tendrá que aplicar un mejorador de acción rápida pero de precio elevado. Debido a su gran solubilidad en el agua, el cloruro de calcio es probablemente la fuente más eficaz de calcio soluble, pero raramente se usa debido a su costo elevado. El ácido sulfúrico y los sulfatos de hierro y aluminio que se hidrolizan fácilmente en el suelo para formar ácido sulfúrico son de reacción rápida. El ácido sulfúrico es lo suficientemente barato para su aplicación en el campo, pues los sulfatos de hierro y aluminio no son económicamente recomendables.
  15. 15. Por su costo relativamente bajo, el yeso y el azufre son los mejoradores más comúnmente usados, el grado de reacción del yeso para sustituir al sodio está limitado únicamente por su solubilidad en agua, la cual es cerca de 0.25% a temperaturas ordinarias. La presencia de iones de sodio y cloro en el agua aumenta la solubilidad del yeso, en tanto que los iones calcio y sulfato la disminuyen. Datos escasos indican que la aplicación de 90 a 120 cm de agua de riego son suficientes para disolver 10-12 ton/ha de yeso agrícola con tal grado de fineza, que el 85% pasa por un tamiz de 100 mallas. El azufre debe ser oxidado por la acción microbiana hasta la forma de sulfato para que sea útil a la reacción este mejorador se clasifica de reacción lenta. 2.4 ton/ha de azufre aplicado, sufre su oxidación completa en unas dos o tres semanas bajo condiciones favorables de humedad y temperatura. La solubilidad de la caliza aplicada a suelos sódicos, está influenciada por el pH y por la presencia del hidrogeno intercambiable. El tamaño de las partículas afecta la velocidad de reacción de la caliza, el yeso y el azufre al aplicarse al suelo. Cuanto más fino sea el tamaño de las partículas, más rápida será la reacción. 4.9.2 APLICACION DE LOS MEJORADORES Desde el punto de vista de la eficiencia para sustituir al sodio intercambiable, es ventajoso lavar casi todas las sales solubles del suelo antes de aplicar los mejoradores químicos. Como consecuencia de la eliminación de las sales solubles, una mayor proporción del calcio que se agrega con el mejorador es absorbido por el complejo de intercambio del suelo. La ventaja que se obtiene al aumentar la eficiencia de sustitución del sodio intercambiable por efecto del lavado previo, puede ser eliminada por la disminución en permeabilidad que generalmente sucede con el lavado de un suelo salino-sódico. La aplicación de mejoradores antes o después del lavado para eliminar sales solubles, dependerá por lo tanto, de las características de permeabilidad. El yeso, azufre o caliza, se incorporan al suelo “al voleo” y luego se incorporan al suelo con discos o arado. El ácido sulfúrico concentrado, se aplica por aspersión sobre la superficie del suelo, mediante un equipo especializado, para evitar daños por su alta peligrosidad. Excepto cuando se usa azufre, los suelos salino-sódicos deben lavarse inmediatamente después de la aplicación del mejorador, porque el lavado lo disuelve y transporta hacia abajo, eliminando también las sales solubles de sodio que se forman a consecuencia del intercambio catiónico. El mejoramiento de la condición física de los suelos sódicos comprende el reacomodo y la agregación de las partículas del suelo, así como sustitución del sodio intercambiable, Gardner (1945).
  16. 16. El reacomodo de las partículas del suelo para mejorar su condición física, se facilita mediante el proceso de mojado y secado del suelo y por la acción de las raíces de las plantas. 4.9.3 CANTIDAD DE MEJORADOR POR APLICAR A LOS SUELOS SÓDICOS Esta cantidad depende de la CIC del suelo, PSI, carbonatos y bicarbonatos solubles, pureza, profundidad y superficie del suelo por recuperar y desde luego el volumen de agua disponible para disolver el mejorador. La Necesidad de Mejorador se puede calcular con la siguiente ecuación: NM = (PSI i − PSI f ) x CIC 100 Donde: NM, es la necesidad de mejorador por cada 100 gramos de suelo, PSIi es el porcentaje de sodio intercambiable inicial, PSIf es el porcentaje de sodio intercambiable final o que se desea dejar en el suelo y CIC, es la capacidad de intercambio catiónico en miliequivalentes por cada 100 gramos de suelo. Ejemplo: Un suelo tiene un PSIi = 40, Se desea dejar con un PSIf = 10, la CIC del suelo es de 25 me/100 gr de suelo. ⎛ 40 − 10 ⎞ NM = ⎜ ⎟ 25 = 7.5 me/100 gr de suelo ⎝ 100 ⎠ Si esta cantidad se desea expresar por hectárea, es necesario conocer la densidad aparente del suelo y la profundidad que se desea recuperar. La cantidad de mejorador se obtiene de la siguiente forma: Ejemplo: Considerando el mismo suelo del ejemplo anterior, cuya densidad aparente es de 1,300 kg/m3 ; se desea recuperar una profundidad de 30 cm. El volumen total del suelo será: 2 3 10,000m /ha x 0.3 m = 3,000 m /ha. 3 3 El peso total del suelo será 3,000 m /ha x 1,300 kg/m = 3, 900,000 kg/ha. Si en 100 gr de suelo hay 7.5 me ; en 1 kg hay 75 me y en 1 ha a 30 cm de profundidad habrá: 6 6 3.9x10 x 75 = 292.5x10 me/ha. Esta es la cantidad de mejorador requerida en miliequivalentes y puede ser satisfecha con cualesquier mejorador que se seleccione en base al tipo de suelo y al costo por miliequivalente.
  17. 17. En el cuadro 4, se muestra la cantidad de miliequivalentes que hay en una tonelada de diferentes mejoradores, considerando una pureza de los mismos de 100%. Cuadro 4. Miliequivalentes por tonelada de diferentes mejoradores químicos considerando una pureza de 100%. Miliequivalentes por Mejorador tonelada 6 Azufre 62.5x10 6 Polisulfuro de calcio 17.4x10 6 Sulfato ferroso 7.2x10 6 Sulfato de aluminio 9.0x10 6 Acido sulfúrico 20.4x10 6 Yeso 11.63x10 6 Cloruro de calcio 18.0x10 6 Carbonato de calcio 20.0x10 Para satisfacer el requerimiento de mejorador del suelo del ejemplo anterior, se puede hacer con: 292.5me/ha / 62.5 me/ton = 4.68 toneladas de azufre con pureza de 100%. O bien con: 292.5me/ha / 11.63 me/ton = 25.1 toneladas de yeso con pureza de 100%. Supongase que la tonelada de yeso cuesta 670 pesos y la de azufre 2,500 pesos; si uno se fijara solamente en el precio, se podría pensar que es mucho más barato el yeso, pero cuando se multiplica el costo de la tonelada por el número de toneladas, se invierte la cantidad siguiente: YESO: 25.1ton x 670.00 = 16,817 pesos. AZUFRE: 4.68 ton x 2,500 = 11,700 pesos. El costo de los mejoradores se obtiene de la forma siguiente: El costo por hectárea de los diferentes mejoradores considerando el grado de pureza, puede calcularse con la siguiente ecuación: NMHxPTM CMH = meTxPM Donde: CMH, es el costo del mejorador por ha (pesos), NMH, es la necesidad de mejorador por ha (me/ha), PTM, es el precio por tonelada del mejorador ($/ton), meT, son los miliequivalentes de mejorador químicamente puro por tonelada (me/ha) y PM, es la pureza del mejorador (%). Ejemplo: Supóngase que en lugar de usar yeso o azufre se desea usar cloruro de calcio, con una pureza de 80% y un precio por tonelada de 1,500 pesos. El costo del mejorador por hectárea será:
  18. 18. 292.5 x106 x1,500 CMH = = 30,468 pesos. 18.0 x106 x0.8 Esta operación puede hacerse para todos los mejoradores disponibles en el mercado y seleccionar el que mejor convenga, de acuerdo al tipo de suelo, la velocidad deseada de la reacción y desde luego el costo. El volumen de agua necesario para disolver el mejorador se calcula bajo la NMH siguiente ecuación: VAN = SM Donde: NMH, es la necesidad de mejorador por ha y SM, es la solubilidad del mejorador en me/lt. Con la ecuación y datos del ejemplo anterior se calcula el volumen de agua así: 292.5 x106 me / ha Ejemplo: VAN = 6 = 9.75x10 lt/ha. 30me / lt 3 3 2 Esto sería igual a 9.75x 10 m /ha, lo cual al dividir entre 10,000m que tiene 1 ha, daría la lámina necesaria para disolver el mejorador, que es de 97.5 cm.
  19. 19. BIBLIOGRAFÍA . Allison, L. E. y Brown, J. W., (1977) DIAGNÓSTICO Y REHABILITACIÓN DE SUELOS SALINOS Y SÓDICOS, Editorial LIMUSA, México. . Aceves N., E. (1979). El Ensalitramiento de los Suelos bajo Riego (Identificación, Control, Combate y Adaptación), Colegio de postgraduados, Chapingo, México. . Namuche V., R., Pulido M., L., Saucedo R., H., y Fuentes R., C., (1999). Drenaje Agrícola y Recuperación de Suelos Salinos, 1ª. Edición, Colección manuales de capacitación Técnica, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA), Centro Nacional de Transferencia de Tecnología de Riego y Drenaje (CENATRYD), México. Fuentes de consulta vía Internet: .http://www.inta.gov.ar/suelos/info/documentos/informes/recuperacion_de_los_suelos.htm .http://edafologia.ugr.es/conta/tema12/efectos.htm . http://edafologia.ugr.es/conta/tema12/manejo.htm . http://edafologia.ugr.es/conta/tema12/recup.htm

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