CURSO PARA TECNICOS DE ATRIAS

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1 CURSO PARA TECNICOS DE ATRIAS Unidad 25 Riego: calidad del agua Ramón Aragüés Huesca, 21 de mayo de 2009

2 Calidad del agua: efectos internos y externos Efectos internos: - Sobre los cultivos - Sobre los suelos - Sistemas de riego y salinidad Efectos externos: - Requisitos de calidad de aguas establecidos por la DMA y el PHN - Regadío y contaminación difusa: conceptos, datos experimentales y estrategias de control - Regadío y calidad del agua: el ejemplo del desastre Kesterson

3 VARIABLES QUE DEFINEN LA CALIDAD DEL AGUA PARA EL RIEGO 1 - SALINIDAD: Conductividad eléctrica (CE, ds/m) Sólidos disueltos totales (SDT, mg/l) 2 - SODICIDAD: Relación de adsorción de sodio (RAS) 3 - ph 4 - TOXICIDAD IÓNICA ESPECÍFICA: Na, Cl (en particular en riego por aspersión) 5 - TOLERANCIA DE LOS CULTIVOS A LA SALINIDAD: CEumbral, CE 50, 6 - TOLERANCIA DE LOS SUELOS A LA SALINIDAD (CE) - SODICIDAD (RAS) - ph 7 - MANEJO DEL RIEGO: Sistema de riego Fracción de lavado (FL)

4 Clasificación de calidad de aguas para el riego (FAO,1985) Problema potencial Grado de restricción de uso Nulo Ligero-Moderado Elevado 1. Salinidad (afecta al rendimiento de los cultivos) CE (ds/m a 25ºC) < 0,7 0,7-3,0 > 3,0 2. Sodicidad (afecta a la estabilidad estructural de los suelos) RAS = 0-3 (mmol/l) 0,5 y CE (ds/m) > 0,7 0,7-0,2 < 0,2 RAS = 3-6 y CE > 1,2 1,2-0,3 < 0,3 RAS = 6-12 y CE > 1,9 1,9-0,5 < 0,5 RAS = y CE > 2,9 2,9-1,3 < 1,3 RAS = y CE > 5,0 5,0-2,9 < 2,9 3. Toxicidad iónica específica (afecta al rendimiento de cultivos sensibles) a) Sodio (Na) - Riego por superficie (RAS) < > 9 - Riego por aspersión (meq/l) < 3 > 3 b) Cloruro (Cl) - Riego por superficie (meq/l) < > 10 - Riego por aspersión (meq/l) < 3 > 3 c) Boro (B) (mg/l) < 0,7 0,7-3,0 > 3,0 4. Otros problemas (afecta al rendimiento de cultivos sensibles) a) Nitrógeno (NO 3 -N) (mg/l) < > 30 b) Bicarbonato (HCO 3 ) (meq/l) (asp)< 1,5 1,5-8,5 > 8,5

5 Calidad del agua: efectos internos Sobre los cultivos

6 El Estrés salino reduce el crecimiento de las plantas Planta sin estrés salino Planta con Estrés salino Con frecuencia, no existen otros síntomas visuales si solo existe el estrés salino

7 La Melusa-Huesca (1978) Verano de Alfalfa de primer año. Rodales típicos de suelos afectados por sa

8 Tauste- Zaragoza (1988) Bandas de cebada- Marzo de 1987 Sensor electromagnético en posición horizontal y tomamuestras de suelo Lord

9 Vista general de la parcela Callen (Huesca) Parcela encharcada (varios días después de una tormenta) Crecimiento diferencial de los olivos debido al gradiente de salinidad Olivo muerto por salinidad

10 Tolerancia de los cultivos a la salinidad 100 Rendimiento (% del máximo) 0 Salinidad Respuesta = f (efecto osmótico + efecto toxicidad iónica específica + efecto desbalance nutricional)

11 Respuesta de los cultivos a la salinidad Cómo se establece la tolerancia de un cultivo a la salinidad? A través de la CEeu (salinidad umbral) y s (pendiente de descenso del rendimiento por encima de la CEeu) 100 Rendimiento relativo del cultivo Yr (%) s CE eu 0 CE e Salinidad del suelo

12 Tablas de tolerancia de los cultivos a la salinidad Cultivos ordenados alfabéticamente con sus valores de CE eu (umbral en base a la CE e en ds/m), s (pendiente negativa en % por ds/m) y clase (Tolerante, Moderadamente Tolerante, Moderadamente Sensible y Sensible) Cultivo CE eu s Clase Albaricoquero 1,6 24,0 S Alfalfa 2,0 7,3 MS Algodón 7,7 5,2 T Almendro 1,5 19,0 S Apio 1,8 6,2 MS Arroz 3,0 12,0 MS Brócoli 2,8 9,2 MS Cebada grano 8,0 5,0 T Cebolla 1,2 16,0 S Ciruelo 1,5 18,0 S Coliflor 1,8 9,7 MS Espárrago 4,1 2,0 T Espinaca 2,0 7,6 MS Festuca 3,9 5,3 MT Fresa 1,0 33,0 S Cultivo CE eu s Clase Judía 1,0 19,0 S Lechuga 1,3 13,0 MS Maiz grano 1,7 12,0 MS Melocotonero 1,7 21,0 S Naranjo 1,7 16,0 S Patata 1,7 12,0 MS Pepino 2,5 13,0 MS Pimiento 1,5 14,0 MS Remolacha 7,0 5,9 T Soja 5,0 20,0 MT Sorgo 6,8 16,0 MT Tomate 2,5 9,9 MS Trigo 6,0 7,1 MT Vid 1,5 9,6 MS Zanahoria 1,0 14,0 S

13 Tolerancia de algunos frutales a salinidad 100 Palmera datilera Citrico 50 Almendro Albaricoquero Rendimiento potencial (%) Salinidad media zona raíces (CEe)

14 Tablas de tolerancia de los cultivos a la salinidad Clasificación cualitativa, ordenada por clases (Tolerante, Moderadamente Tolerante, Moderadamente Sensible y Sensible) Cultivos de fibra, semilla, industrial Algodón-T Arroz-MS Avena-MT Cacahuete-MS Cártamo-MT Caña de azucar-ms Cebada-T Centeno-MT Girasol-MS Guayule-S Haba-MS Jojoba-T Judía-S Lino-MS Maíz-MS Mijo-MS Remolacha-T Ricino-MS Sésamo-S Soja-MT Sorgo-MT Trigo-MT Trigo duro-mt Triticale-MT Cultivos pratenses y forrajeros Agropiro-T Agropiro alargado-t Agrostide estolonífera-ms Alfalfa-MS Avena-MS Ballico-MT Bersim-MS

15 Clasificación cualitativa, ordenada por clases (Tolerante, Moderadamente Tolerante, Moderadamente Sensible y Sensible) Bromo de Hungría-MS Caguazo-MS Cebada-MT Centeno-MS Colza-MT Colza de zorra-ms Dactylo-MS Festuca-MT Fleo-MS Fresa de burro-ms Grama-T Hierba cinta-mt Lastón azul-mt Loto de los pantanos-ms Loto de los prados-mt Maíz-MS Pasto del Sudán-MT Pimpinela menor-ms Rabillo de cordero-mt Trébol Blanco-MS Trébol de Santa María-MT Trébol híbrido-ms Trébol violeta-ms Trigo-MT Cultivos hortícolas Apio-MS Batata-MS Berenjena-MS Brócoli-MS Calabaza-MS Calabaza-MT Cebolla-S Chirivía-S Col de Bruselas-MS Espárrago-T Espinaca-MS Judía-S

16 Clasificación cualitativa, ordenada por clases (Tolerante, Moderadamente Tolerante, Moderadamente Sensible y Sensible) Lechuga-MS Melón-MS Nabo-MS Pataca-MT Patata-MS Pepino-MS Pimiento-MS Rábano-MS Remolacha-MT Repollo-MS Sandía-MS Tomate-MS Zanahoria-S Cultivos frutales Aguacate-S Albaricoquero-S Almendro-S Cerezo-S Ciruelo-S Chirimoyo-S Clementino-S Granada-MT Grosellero-S Higuera-MT Lima-S Limón-S Mango-S Manzano-S Melocotonero-S Olivo-MT Palmera datilera-t Papaya-MT Peral-S Piña-MT Pomelo-S Uva-MS Zarzamora-S

17 Nomograma para establecer la aptitud del agua de riego en función de la CE del agua, la fracción de lavado (FL) y la tolerancia del cultivo a la salinidad (riego convencional) CEe MEDIA DE LA ZONA RAÍCES (ds/m) FL CE AGUA DE RIEGO (ds/m) CULTIVO 1. CEa + FL estimar CE e tolerante media de la zona de raíces moderad. tolerante moderad. sensible sensible 2. CE e umbral > CE e zona raíces agua apta para riego 3. CE e umbral < CE e zona raíces agua no apta para riego

18 FRACCIÓN DE LAVADO (FL): fracción del volumen de riego (y lluvia) que percola por debajo de la zona de raíces: FL = D/R = (R ET)/R Ejemplo Riego R = 10 L Evapotranspiración ET = 8 L Drenaje D = 2 L FL = 2/10 = 0.2 Final zona de raíces

19 Ejemplo de establecimiento de aptitud de un agua de riego CE agua riego = 2 ds/m; Maíz; Riego estacional = 800 mm; ET estacional = 650 mm; CE e umbral = 1.7 ds/m CEe MEDIA DE LA ZONA DE RAÍCES (ds/m) FL 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0, CE AGUA DE RIEGO (ds/m) FL= fracción agua riego que percola por debajo de la zona de raíces. FL = (R-ET)/R = ( )/800 = 150/800 = 0.19 CE a = 2, FL = 0.2 CEe = 2.6 ds/m CE e >CE e umbral maíz (1.7 ds/m) agua no apta para maíz

20 Nomograma para establecer las necesidades de lavado (NL) de los cultivos (mínima fracción de lavado compatible con el máximo rendimiento del cultivo (riego convencional) CEe MEDIA DE LA ZONA RAÍCES (ds/m) FL CE AGUA DE RIEGO (ds/m) CULTIVO tolerante moderad. tolerante moderad. sensible sensible CEa + CEeu estimar mínima FL EJEMPLO CEa = 2 y CEeu = 5.5 FL = NL = 0.05 CEa = 2 y CEeu = 2.0 FL = NL = 0.2

21 - Una vez calculada la NL, la cantidad de agua de riego a aplicar (Va) para satisfacer la ET y la NL se obtiene de: Va = ET / (1 NL) - Por ejemplo, si la soja (CEeu = 5.0 ds/m) tiene una ET = 600 mm y se riega con una CEa = 6 ds/m ( NL = 0.42), el volumen de riego a aplicar sería: Va = 600/(1 0.42) = 600/0.58 = 1034 mm - En riegos de baja eficiencia, parte de las necesidades de lavado pueden verse satisfechas por dichas ineficiencias. - Cuidado con riegos muy eficientes o riegos deficitarios controlados

22 Calidad del agua: efectos internos Sobre los suelos

23 Curvas de estabilidad de los suelos Los suelos son más inestable conforme menor es la salinidad y mayor es la sodicidad 3 Salinidad [CE (ds/m)] SUELO ESTABLE (sin descenso en la CH) SUELO INESTABLE (descenso en la CH) Na RAS (Ca Mg) (Iones en mmol/l) Sodicidad [RAS (mmol/l) 0.5 ]

24 Efectos de la calidad del agua en los suelos: 1- cuándo son relevantes? 2- qué opciones de manejo existen? 1. La inestabilidad estructural de los suelos es relevante en: -Aguasde muybajasalinidad. - Suelos / aguas de elevada sodicidad. - Suelos / aguas de elevado ph. - Suelos con baja materia orgánica y elevado limo. - Aplicaciones de agua de elevada intensidad. 2. Opciones de manejo químicas, físicas y biológicas: - Yeso, fosfoyeso, carboyeso, polímeros (PAM) - Laboreo superficial para romper la costra. - Adición de residuos de cultivos (aumento de la MO). - Uso de cultivos de cubierta temprana y acolchado superficial (intercepción del impacto cinético de las gotas de lluvia y aspersión).

25 Encostramiento o encarado de los suelos Problema importante para: (1) Aguas de baja salinidad. (2) Aguas o suelos sódicos. (3) Suelos limosos y con baja materia orgánica. (4) Aplicaciones intensas de agua (tormentas, aspersión ). (5) Suelos desnudos. (6) Secado rápido del suelo (sol, viento ).

26 Manejo de los suelos con tendencia al encarado (1) Ruptura mecánica de la costra. (2) Añadir enmiendas químicas (yeso, polímeros ). (3) Añadir residuos de cultivos (aumento de la materia orgánica). (4) Acolchar el suelo o utilizar cultivos que cubran el suelo rápida y totalmente (alfalfa ). (5) Mojar la costra (riegos frecuentes y ligeros: aspersión). SIN CON YESO SIN YESO CON ENSAYO DE EMERGENCIA DEL MAIZ EN UN SUELO CON TENDENCIA AL ENCARADO: EFECTO BENEFICIOSO DE LA APLICACIÓN DE 5 T/HA DE YESO EN SUPERFICIE

27 Calidad del agua: efectos internos Sistemas de riego y salinidad

28 Sistemas de riego y salinidad Riego por inundación: baja uniformidad en la distribución del agua lavado diferencial de las sales... Riego por surcos: acumulación de sales en la parte superior de los caballones... Riego por aspersión: absorción iónica foliar... Riego localizado de alta frecuencia: generalmente recomendado para aguas salinas... pero también exige lavado, las sales se acumulan de forma localizada en el suelo, los emisores pueden obturarse, y la lluvia puede desplazar las sales hacia la zona de raíces Riego subterráneo: falta de lavado de sales entre la superficie del suelo y el emplazamiento de la línea de riego

29 Patrón de distribución de sales en: surcos aspersión goteo sup. goteo sub. Riego por surcos Riego por aspersión Riego por goteo superficial Riego por goteo subterráneo Salinidad del suelo, CEe (ds/m)

30 Riego por inundación La acumulación de sales depende del manejo de la parcela (nivelación y volumen de riego aplicado). 1. Parcela nivelada a cero y riego insuficiente la mayor parte del Profund. suelo agua se infiltra en la zona próxima a la boquera Avance del agua de riego Volumen agua infiltrada + - Salinidad del suelo + 2. Parcela nivelada a cero y riego excesivo o parcela con pendiente la mayor parte del agua se infiltra al final de la parcela Avance del agua de riego Profund. suelo + Salinidad del suelo Volumen agua infiltrada +

31 Riego por inundación Baja uniformidad en la distribución del agua lavado diferencial de las sales... Isolíneas de CE e en una parcela nivelada a cero y regada con un volumen de agua insuficiente (Bercero y Aragüés, 1996) Entrada de agua en la parcela ELEVADA FL BAJA SALINIDAD BAJA FL ELEVADA SALINIDAD

32 Riego por inundación en tablares La nivelación indiscriminada del terreno puede poner en superficie horizontes salinos. Por ello se recomienda el capaceo Superficie del terreno Horizontes salinos Superficie original del terreno Nivelación sin capaceo Descenso del rendimiento de los cultivos

33 Riego por surcos elevada salinidad en el caballón Patrón de acumulación de sales Acumulación de sales Riego de todos los surcos Riego de surcos alternantes

34 Riego por surcos: elevada salinidad en el caballón ALGODÓN

35 Riego por aspersión Na + Cl - Absorción foliar de sales Na + Cl - Absorción radicular

36 Toxicidad iónica específica: sensibilidad de los frutales al Cl Ciruelo Albaricoquero Aguacate Caqui Fresa Frambueso Manzano Viñedo Pomelo

37 Riego por aspersión: Triple Linea de Aspersión (TLA) Vista general- Marzo de 1993

38 Riego por aspersión: Triple Linea de Aspersión (TLA) Maiz; Septiembre-1996 Girasol; Agosto-1996 Sorgo; Septiembre-1996

39 Cómo se puede reducir el daño foliar derivado del riego por aspersión con aguas salinas? Evitar el mojado de las hojas. Regar por la noche. Regar menos frecuentemente utilizando mayores tiempos de riego. Desplazar los aspersores en la dirección del viento (máquinas laterales, pivotes). Aplicar pre- y post-riegos con agua dulce.

40 Riego por goteo (alta frecuencia) Recomendado cuando el agua es salina Pero a pesar de la alta frecuencia del riego, se observa una elevada acumulación de sales entre goteros. Cuidado con la lluvia. Conectar el sistema de riego... Y CE 1:5 (ds/m) Profundidad suelo (cm)

41 Caspe- Uva de mesa. Riego deficitario controlado Salinidad del suelo (0-60 cm prof.) en la estación de riego. T1 = 100% ETc; T2 y T2 = 80 y 60% ETc desde envero a cosecha ECe (ds m -1 ) Apr 12-Jul 28-Sep Autumn-10 cm from emitter 86% 133% 447% ECe (ds m -1 ) Autumn-30 cm from emitter 73% -14% 27% T1 T2 T3 Irrigation Treatment T1 T2 T3 Irrigation Treatment ECe (ds m -1 ) Apr 12-Jul 28-Sep Crimson-10 cm from emitter 25% 19% 109% ECe (ds m -1 ) Crimson-30 cm from emitter 52% 35% 160% 0 0 T1 T2 T3 Irrigation Treatment T1 T2 T3 Irrigation Treatment

42 Cómo reducir la salinización? El acolchado 1 tratamiento (T1 = 100 ETc); 2 variedades (Autumn y Crimson); 2 fechas de muestreo (marzo y septiembre) Valores medios: 0-60 cm prof.; 10 y 30 cm del emisor; 1 bulbo sin acolchado; 6 bulbos con acolchado CEe (ds/m) Humedad (%) Sin ac. Con ac. Sin ac. Con ac. Marzo Autumn Sept %* 79% 12% 16.7 (media) 21.2 (media) Marzo Crimson Sept %* 37% 25% 17.3 (media) 18.6 (media) * % = 100 (Sept Mar) / Mar)

43 ASPERSIÓN 1. Lavado uniforme de las sales del suelo (flujo unidimensional). 2. Absorción iónica foliar, toxicidad iónica específica, quemaduras en hojas. Estos efectos negativos se reducen mucho con pre- y post-riegos de 3 min. con agua dulce. 3. El viento puede arrastrar el agua salina a parcelas adyacentes. 4. El perfil salino del suelo varía con los riegos poco frecuentes, exponiendo a las raíces a la absorción de agua de zonas salinas. 5. Saturación de todo el suelo después de cada riego, lo que limita el oxígeno. Por ello la frecuencia del riego no puede ser muy elevada. GOTEO 1. No hay absorción iónica foliar. 2. Las raíces se concentran bajo el bulbo húmedo, que es la zona de mayor lavado y menor salinidad. 3. Saturación parcial del suelo (mayor oxígeno). Además, para unos m 3 /ha dados, el lavado bajo los goteros es mucho mayor que en aspersión. 4. Acumulación de sales en áreas específicas del suelo (superficie del suelo y zonas externas del bulbo húmedo). La lluvia puede arrastrar dichas sales hacia la zona de raíces. Además, la siembra de cultivos anuales debe tener en cuenta dicha acumulación selectiva de sales. 5. Posibilidad de obturación de los goteros por precipitación de sales.

44 Calidad del agua: efectos externos Requisitos de calidad de aguas establecidos por el Plan Hidrológico Nacional...

45 Apuntes del Plan Hidrológico Nacional (PHN) sobre regadío y contaminación difusa El plan hidrológico recogerá las condiciones de calidad requeridas por la legislación y por las normativas que se consideren adecuadas para el uso agrario. Se determinará, en todo caso, el medio receptor de los volúmenes de retorno y se especificará su calidad. La estimación de la calidad de los retornos de riego se determinará, al menos, en los casos de: a) exceso de fertilizantes por tipo de cultivo. b) exceso de fitosanitarios por tipo de cultivo.

46 PHN: regadíos y usos agrarios Contaminación originada por fuentes difusas: a) Se diferenciarán zonas de secano y regadío, así como cultivos leñosos y herbáceos. b) Se indicarán los principales contaminantes emitidos, las dosis de fertilización orgánica e inorgánica, los fitosanitarios utilizados, y el número de cabezas de ganado. En particular: nitratos, amonio, sustancias prioritarias y sustancias activas de los pesticidas. Se incluirá la estimación de la carga anual de cada contaminante (masa exportada en los retornos del riego).

47 PHN: conclusiones Presión creciente hacia la obtención de sistemas agrarios (regadío) que garanticen la buena calidad de las aguas. En particular, control estricto de la salinidad, nitrógeno y fitosanitarios. Quien contamina, paga... Dificultad de establecer criterios en sistemas como el regadío donde su contaminación es difusa. Necesidad de cuantificar la contaminación debida al regadío. Ello implica realizar estudios a nivel de cuenca hidrológica y cuantificar cargas (masas exportadas).

48 Calidad del agua: efectos externos Regadío y contaminación difusa: conceptos, datos experimentales y estrategias de control

49 Componentes de los flujos de retorno del riego Esquema que muestra la detracción de agua para el riego y los tres componentes de los retornos del riego al colector de drenaje y al río. Los flujos de percolación profunda hacia las aguas subterráneas no se muestran en este esquema. River Río Canal Main principal Canal Lateral 1 2 bottom Final zona of root de zone raíces water freático table buried dren enterrado drain 3 Colector Drainagede outlet drenaje 1 Pérdidas Bypass or operacionales overflow 2 Escorr. Surface sup. runoff (aguas or tailwater cola) 3 Drenaje Subsurface subsuperficial drainage Flujos Irrigation de retorno Return del Flows riego al to río river channel

50 Parámetros de calidad de los tres componentes de los flujos de retorno del riego y cambios de calidad esperables en relación con la calidad del agua de riego. Parámetros de calidad Degradación general de calidad Salinidad Nitrogeno Fósforo Demanda biológica de oxígeno Sedimentos Residuos de pesticidas Elementos traza Organismos patógenos Componentes de los flujos de retorno del riego Pérdidas operac , + 0 0, +, Aguas de cola + 0, + 0, +, , , + 0, + Drenaje subsup , + 0, -, + 0, -, , -, + 0, -, + -, -- 0: Degradación de calidad despreciable +, -: Degradación de calidad (+) (disolución), mejora de calidad (-) (precipitación) ++: Degradación elevada de calidad (concentración, aplicación de agroquímicos, erosión del suelo, disolución de minerales, etc.) --: Mejora elevada de calidad (filtración, fijación, degradación microbiana, etc.)

51 Parámetros de calidad más importantes a medir en los flujos de retorno del riego (aguas de drenaje agrícola) I- Iones principales Conductividad Eléctrica (CE, ds/m); Sólidos Disueltos Totales (SDT, mg/l); cationes: Na, Ca, Mg, K (meq/l); aniones: HCO 3, SO 4, Cl, SO 4, NO 3 (meq/l, excepto nitratos en mg/l) II- Metales pesados o elementos traza tóxicos As, B, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Mo, Ni, Se, Sr, Ur, Va, Zn III- Agrocontaminantes (pesticidas) Su comportamiento en el suelo depende de su adsorción y persistencia. La adsorción depende del contenido en materia orgánica del suelo. La persistencia se evalúa en términos de su vida media (tiempo requerido para que el 50% del pesticida se degrade o transforme). Los pesticidas solubles en agua se lavan fácilmente. Los de elevada presión de vapor se pierden en la atmósfera. Los de elevada adsorción se unen a los sedimentos. Los pesticidas organofosfatados son los más frecuentes en las aguas subterráneas.

52 Cuenca del Ebro: tendencias de salinidad y nitrato (variaciones anuales en mg/l; incrementos en % respecto al valor medio) 1,2% ArbGal SDT 1,4% EgaAnd SDTaj 1,3% JalGri 1,3% EbrZar 2,3% 0,9% 1,2% 1,3% 0,5% 1,4% 1,0% 1,2% 0,9% 1,2% 0,9% 0,4% 1,1% 0,5% 1,0% 0,7% 1,4% 1,1% 0,7% 0,4% 0,8% 0,4% 0,5% -0,3% -0,3% -0,8% -0,6 % MatMae JalHue7 GuaAlc CinFra MarHij SegBal EbrTor EbrCas EbrAsc OcaOña SegSer TirCuz EbrMir ArgPer NajTor EbrMen AraCap GalAnz BayMir ZadArc AraJac IraLie SegSeo IreIsl AlcOnt NgrLPi FluSar Solidos Disueltos Totales (mg/l). 2,7% 7,1% 4,3% 4,2% 3,3% 1,8% 5,4% 4,6% 1,4% 1,9% 1,4% 2,0% 2,1% 2,7% 2,3% 2,0% 1,1% 2,6% 1,5% 1,1% 4,0% 1,6% 1,7% 1,0% 2,2% 2,7% 3,5% 0,3% 1,5% ArbGal BayMir TirCuz EgaAnd OcaOna AlcOnt MatMae CinFra ZadArc ArgPer JalGri EbrCas EbrMen AraCap Guaalc SegBal MarHij NajTor EbrTor JalHue GalAnz SegSer EbrMir EbrAsc IraLie SegSeo AraJac EbrZar NgrLpi -2,7% IreIsl -0,6% FluSar -0,5 0 0,5 1 1,5 Concentración de nitrato (mg/l)

53 Red de Control de la Calidad Ambiental de los Regadíos de la cuenca del Ebro (ReCoREbro) (Convenios CHE-CITA) Manejo de los factores de producción (agua y agroquímicos). Balances de masas (agua y contaminantes). Cuantificación del volumen de agua y la concentración y masa de contaminantes en los retornos de riego.

54 Seguimiento de los retornos de riego (cantidad y calidad) Estación de aforo y calidad

55 Red de control de los regadíos de la cuenca del Ebro (ReCoR-Ebro) Convenios de colaboración CITA-CHE Ambito cuenca Regadíos futuros Regadíos actuales Canal.shp Alcanadre en Ballobar Valcuerna en Candasnos Clamor Amarga Jalón engrisén Peraltilla Barranco dela Violada enzuera Arba en Tauste Urgell Embalses actuales Rios Estaciones de aforos actuales kilómetros N LEYENDA Bardenas Violada Riegos Alto Aragón Aragón y Cataluña Monegros II

56 Masas exportadas en los retornos del riego de distintas zonas de estudio en la cuenca del Ebro CUENCAS C-XIX-6 (Bar. I) C-XXV-3 (Bar. I) C-XXX-3 (Bar. I) C-XXVII-2 (Bar I) D-XIV (Mon. I) D-IX (Mon. II) Cuenca del Arba ER 1 % EN 2 % Sales t/ha año Nitrato Kg N/ha año ER Necesidades Hídricas Riego Aplicado 2 EN Necesidades Nitrógeno Nitrógeno Aplicado

57 Resumen de prácticas de manejo para reducir los impactos externos de la agricultura de regadío sobre la degradación de la calidad de las aguas (Aragüés, Tanji (2003), World Water Enciclopedia, Marcel Dekker Inc.) SUBSISTEMA DISTRIBUCIÓN DEL AGUA Diseñado para satisfacer las necesidades de agua a nivel finca y reducir pérdidas operacionales no deseadas Revestimiento de embalses, canales y acequias (evita filtraciones, pérdidas por ET de freatofitas, encharcamiento de suelos y recarga de acuíferos; mejora la calidad del agua de riego, por ejemplo los sólidos en suspensión). Instalación de medidores de caudal (control del agua; tarifación y multas; reduce pérdidas operacionales; se alcanzan elevadas eficiencias en la distribución del agua). Construcción de embalses de regulación interna (mayor flexibilidad en la entrega del agua). Establecimiento de estructuras institucionales eficientes y de programas de mantenimiento.

58 SUBSISTEMA FINCA Diseñado para mantener o aumentar la productividad y mejorar el control a nivel fuente (insumos de producción) Mejorar las prácticas culturales (dosis y fraccionamiento de los fertilizantes; fertilizantes de liberación lenta; ferti-riego; control de plagas; prácticas de siembra y laboreo). Adoptar prácticas con menor impacto ambiental (manejo integrado; control biológico; cultivos mixtos; agricultura orgánica). Incrementar la eficiencia y uniformidad del riego (diseño y elección apropiada de los sistemas de riego; optimizar los calendarios de riego; reducir la evaporación mediante el acolchado y laboreo de conservación). Minimizar la fracción de lavado de acuerdo con las necesidades de lavado de los cultivos (reducir el volumen de drenaje; minimizar la disolución de minerales y maximizar la precipitación de minerales). Proporcionar servicios técnicos y adiestramiento a los agricultores; eliminar las restricciones institucionales.

59 SUBSISTEMA ELIMINACIÓN DEL AGUA Diseñado para mejorar el control a nivel sumidero y minimizar los flujos de retorno del riego (FRR) Restringir la evacuación de los FRR para cumplir con los objetivos de calidad en las aguas receptoras de los mismos. Reutilizar para el riego las aguas de drenaje y las aguas residuales; manejo integrado del drenaje a nivel finca (reciclado del drenaje a través de materiales biológicos y/o sistemas agroforestales: concepto de concentración biológica en serie). Evacuación de las aguas de drenaje al océano o tierra adentro (embalses de evaporación; evaporadores solares; pozos de inyección profunda). Diseño y manejo del drenaje (incluir la calidad del agua como parámetro de diseño; profundidad y distancia de los drenes; manejo integrado del riego y del drenaje; uso de los freáticos superficiales por los cultivos (riego subterráneo); drenaje controlado mediante el manejo del nivel de agua en la salida de drenaje; reducir la exportación de nitratos incrementando la desnitrificación por elevación del freático).

60 SUBSISTEMA ELIMINACIÓN DEL AGUA (contin.) Bombeo y evacuación de las aguas subterráneas para reducir su interceptación por el sistema de drenaje. Flujo de las aguas de drenaje superficial a través de filtros verdes (eliminación de sedimentos y sus contaminantes asociados); flujo de las aguas de drenaje sub-superficial a través de filtros verdes (eliminación de nitratos por absorción de las plantas y desnitrificación); flujo de las aguas de drenaje a través de humedales (sumidero para sedimentos, nutrientes, elementos traza y pesticidas). Evacuación de las aguas de drenaje al océano o tierra adentro (embalses de evaporación; evaporadores solares; pozos de inyección profunda). Tratamientos físicos, químicos y biológicos de las aguas de drenaje: eliminación de partículas; adsorción; desalación (procesos de membrana y destilación); coagulación y floculación; precipitación química; intercambio iónico; oxidación; bio-filtración (riego de cultivos que adsorben Se, Mo, B, NO 3, etc.); plantas de tratamiento con algas-bacterias (eliminación de NO 3 y Se).

61 Calidad del agua: efectos externos Regadío y calidad del agua: el ejemplo del desastre Kesterson

62 Regadío y calidad del agua: el desastre Kesterson, California (EE. UU.) CALIFORNIA Embalse Kesterson Valle de San Joaquín Aporte de 8.6 millones de m 3 /año de aguas de drenaje salinas originadas en WWD ( ha de regadío). Equivalente a 51 mm de drenaje Drenaje de San Luis

63 Embalse Kesterson: 520 ha con 12 estanques artificiales con una capacidad de 5.2 millones de m 3. Es un embalse de evaporación donde se concentran todos los elementos disueltos en las aguas de drenaje. Entre otros, el Selenio... Embrión de ave normal Embrión deformado debido al Selenio presente en las aguas de drenaje

64 Bioacumulación de Selenio en la cadena alimenticia Bioacumulación de Selenio (valores en parte por millón) Huevos Agua Vegetación Invertebrados Sedimentos En Estados Unidos el nivel máximo de Se en el agua de consumo humano es 50 ppb, mientras que en la vida acuática es 2 ppb debido a la bioacumulación El Selenio en el valle de San Joaquín es de origen volcánico (materiales erosionables con óxidos de Se)

65 Cronología de un desastre : Comienzo del riego en el valle de San Joaquín : Se proyecta el dren de San Luis, de 451 km, para llevar las aguas de drenaje a la bahía de San Francisco. En este período se construyen los primeros 137 km que finalizan en el embalse de Kesterson, originalmente concebido como un embalse de regulación interna. 1971: Finaliza la construcción del embalse. A partir de 1982 recibe las aguas de drenaje salinas (unos mg/l) del Westlands Water District (WWD). El embalse se convierte en refugio nacional de fauna. 1982: Se miden concentraciones de selenio (Se) en el embalse 100 veces superiores a las de aguas dulces colindantes. 1983: Se descubren deformidades y muerte de aves acuáticas debido a toxicidad por Se. Alarma social. Amenaza de eliminar el regadío de la parte oeste del valle de San Joaquín : El embalse Kesterson se cierra y se ordena su limpieza. Programa de investigación todavía en marcha. 1986: Se taponan todos los drenes de WWD. Los regantes se ven forzados a reutilizar sus aguas de drenaje y a construir en sus fincas embalses de evaporación. La amenaza persiste...

66 Cronología de un desastre... Regadío de WWD (origen del problema de Se en Kesterson) ha con drenaje enterrado Suelos salinos y con Se Cultivos: algodón, hortícolas, almendros, alfalfa Riego: 43% aspersión-surcos; 27% surcos; 14% aspersión; 13% goteo Mas del 30% de la superficie regable hoy en día abandonada Instalación de drenes Cierre de drenes Una lección de la que debemos aprender...