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Agronomía Tropical

versión impresa ISSN 0002-192X

Agronomía Trop. v.54 n.1 Maracay ene. 2004

 

ACUMULACIÓN Y LAVADO DE SALES

EN COLUMNAS DE SUELO REGADAS CON AGUA SALINA

PROCEDENTE DE UN POZO PETROLERO

Roberto Villafañe*, Natacha DeLeón**, Fernando Camacho**, Ricardo Ramírez*** y Luis Sánchez**

* Profesor. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía. Apdo. 4579. Maracay 2101, estado Aragua.Venezuela.

** Investigador. Centro de Investigación y Apoyo Tecnológico de Petróleos de Venezuela (INTEVEP).

*** Investigador jubilado. INIA. Apdo. 4653. Maracay 2101. Venezuela.

RESUMEN

Con el propósito de estudiar los procesos de acumulación y lavado de sales en un suelo regado con agua salina (CE = 6,7 dS m-1 y pH = 7,44), procedente de un pozo petrolero ubicado en San Silvestre, estado Barinas, Venezuela; se realizó un experimento de invernadero utilizando 32 lisímetros sembrados de pasto Brachiaria dictyoneura, se condujo durante 32 semanas, aplicando riego sin lavado durante las primeras 16 semanas y lavado con agua desmineralizada las 16 semanas restantes. Durante el período de riego se implementaron los siguientes tratamientos: t0) riego con agua desmineralizada desde el inicio; t1) riego con agua desmineralizada los primeros diez días y luego riego con agua salina; t2) riego con agua salina desde el inicio y t3) riego con agua salina desde el inicio, diluida a un tercio de su concentración original. El pasto fue cortado cada 8 semanas, determinando en cada corte la producción de materia seca, y en los 3 últimos, los contenidos de sodio y cloruro. Los tratamientos con agua de producción provocaron un aumento violento de la salinidad en el suelo. El lavado posterior con agua desmineralizada condujo a un descenso de la salinidad en dichos tratamientos, mas no la remoción total. No se detectaron efectos adversos en las propiedades físicas por la utilización del agua de producción en sus distintos tratamientos ni por el posterior lavado. La producción de materia seca del pasto se afectó cuando se utilizó el agua de producción sin diluir. Además, se observó que el agua salina afectó la germinación, emergencia y establecimiento del pasto.

Palabras Clave: Salinización; sodificación; agua salina de pozo petrolero; Brachiaria.

SUMMARY

A greenhouse experiment was designed to study the processes of accumulation and leaching of salts in soil columns irrigated with saline water coming from an oil well located in San Silvestre, Barinas State, Venezuela (EC = 6,7 dS m-1 and pH = 7,44). The experiment was managed with 32 lysimeters planted with Brachiaria dictyoneura grass, applying irrigation with saline water without leaching for the initial 16 weeks and leaching with desmineralized water for the remaining 16 weeks. During the irrigation period, 4 treatments were implemented: t0) Irrigation with desmineralized water, t1) Irrigation with desmineralized water the firsts 10 days and then irrigation with saline water, t2) Irrigation with saline water from the beginning and t3) Irrigation with saline water from the beginning, diluted to a third of its original concentration. At the end of the irrigation period, 16 lysimeters (4 per treatment) were dismounted and their soil columns divided in 4 strata, collecting unaltered and altered samples in each one; in the unaltered samples hydraulic conductivity, bulk density and porosity were determined and in the altered samples, salinity, sodicity and dispersion. At the end of the leaching period the 16 remaining lysimeters were dismounted, following the same procedure of collection and analysis of samples. Grass was cut every 8 weeks, determining dry matter at each cut, and sodium and choride contents during the last 3 cuts. Nitrogen was applied as urea after planting and after the first and third cuts. The saline treatments brought about an increase of salinity in the soil due to scarce first and third cuts. The saline treatments brought about an increase of salinity in the soil due to scarce leaching or no leaching during the irrigation period. Subsequent leaching with desmineralized water led an important descent of the salinity in soil columns although not a total removal. However, the use of water of production in its different treatments and the posterior leaching with desminalized water did not cause adverse effects on the soil's physical properties. The yield of grass dry matter was affected when saline water was used without diluting. Moreover, an effect of saline water on germination, emergency and establishment of the plants was observed.

Key Words: Salinization; sodification; saline water of an oil well; Brachiaria.

RECIBIDO: Marzo 07, 2002.

INTRODUCCIÓN

Los procesos de salinización y sodificación que normalmente ocurren en los suelos cultivados resultan del desbalance entre las entradas y salidas de sales en el mismo. Tales procesos están determinados por la concentración y composición iónica del agua de riego, las condiciones de drenaje interno del suelo, la magnitud de la lluvia de la localidad y el manejo del riego (USSLS, 1954; Ayers y Westcot, 1987; Villafañe y Pla, 1994; Chhabra, 1996).

Un suelo es salino cuando el potencial osmótico generado por los iones disueltos en la solución del suelo restringe la absorción del agua requerida por el cultivo (USSLS, 1954). La cantidad y distribución de las sales en el perfil determinan el grado de afectación del suelo, según la tolerancia del cultivo y su profundidad de enraizamiento (Villafañe, 2000).

Se afirma que un suelo es sódico cuando la combinación de los valores de conductividad eléctrica y relación de adsorción de sodio generan dispersión. Si la dispersión ocurre en la superficie del suelo se reduce la infiltración y si ocurre en profundidad se afecta el drenaje interno. En ambos casos la densificación del suelo afecta el desarrollo del cultivo, tanto por la falta de agua en el mismo como por el aumento de su resistencia al crecimiento de las raíces (USSLS, 1954; Ayers y Westcot, 1987; Rhoades et al., 1992; Chhabra, 1996; Villafañe; 2000). Un suelo es salino-sódico, si al ser lavado sin la aplicación previa de enmienda se convierte en sódico (USSLS, 1954, Rhoades et al., 1992).

Los procesos de afectación de los suelos por sales pueden ser atenuados o controlados mediante la disminución de la concentración salina del agua de riego, la lixiviación, el uso de enmiendas en el agua o el suelo si existe riesgo de sodificación, y el mejoramiento del drenaje (USSLS, 1954, Rhoades, 1984, Ayers y Westcot, 1987; Abrol et al., 1988; Rhoades et al., 1992; Chhabra, 1996).

Cuando no existe la posibilidad de reducir el tenor salino del agua, puede practicarse riego limitado y/o el uso de plantas tolerantes a las sales, tales como algodón, sorgo, soya y algunos pastos. Particularmente algunas de ellas también se adaptan a concentraciones altas de sodio y cloruro (Kumar y Abrol, 1986, Villafañe, 1989, Maas, 1990 y Chhabra, 1996).

El mejoramiento del drenaje interno y la lixiviación, como medidas para reducir la acumulación de sales en el suelo, pueden conducir a la producción de mayores volúmenes de agua de percolación que al ser descargados en los cauces o en los acuíferos, ocasiona problemas de degradación ambiental. Por tal motivo, estas prácticas deben ser rigurosamente controladas para evitar daños al ambiente (Rhoades et al., 1992; Council For Agricultural Cience and Technology, 1996).

Con el propósito de estudiar los procesos de acumulación y lavado de sales en un suelo regado con agua salina, procedente de un pozo petrolero, se instaló un experimento en lisímetros sembrados con pasto Brachiaria dictyoneura, bajo condiciones de invernadero.

MATERIALES Y MÉTODOS

Los procesos de acumulación y lavado de sales fueron estudiados en lisímetros de 55 cm de altura y 24 cm de diámetro, entre julio del año 2000 y marzo del 2001, utilizando agua salina procedente de un pozo petrolero ubicado en la localidad de San Silvestre, estado Barinas, Venezuela, y un suelo proveniente del mismo lugar.

Caracterización del agua y del suelo

Previo al desarrollo del experimento en los lisímetros, se caracterizaron el agua y el suelo. El agua procedente del pozo petrolero resultó, de acuerdo con la propuesta de calificación de Villafañe y Guarisma (1998), con pH neutro y salinidad alta (Cuadro 1), constituyendo el sodio el catión predominante, seguido del calcio, y como anión determinante el cloruro, los cuales sugieren riesgos de salinidad mas no de sodicidad, ya que la existencia de calcio en forma de cloruro permite mantener suficiente calcio en solución.

CUADRO 1. El pH, conductividad eléctrica y composición iónica del agua salina.

 

 

Cationes (mmolc L_1)

Aniones (mmolc L_1)

RAS
pH CEr
(dS m_1)
Ca+2 Mg+2 Na+ K+ HCO3_ CI_ SO4=
7,44  6,7 26,7 7,0  46,7 7,5 6,6 73,3 0,7 11,38

RAS = (Na+)[0,5(Ca+2 + Mg+2)]_0,5

Además, la relación calcio-magnesio superior a 3 favorece la predominancia de calcio sobre magnesio, reduciendo aún más los riesgos de sodificación asociados al magnesio. No obstante, el alto contenido de sodio y de cloruro, aparte de favorecer la salinización del suelo, puede conducir a problemas de toxicidad (Ayers y Westcot 1987; Maas, 1990; Rhoades et al., 1992).

Con la concentración salina del agua, la tolerancia del cultivo a las sales, las condiciones de drenaje del suelo y la magnitud promedio anual de la lluvia en la localidad (1.200 mm al año), se calculó la fracción de lavado utilizando la fórmula propuesta por Villafañe y Guarisma (1998), cuya expresión es:

                         CEr

F1 = m n p  _________

                       2 CEe

donde:

Fl = fracción de lavado;

CEr = conductividad eléctrica del agua de riego (6,7 dS m-1);

CEe= nivel umbral de tolerancia del cultivo a las sales (estimada en 3 dS m-1);

m = ajuste por precipitación de sales de solubilidad limitada (adoptado en este caso 0,9);

n = ajuste por condiciones de drenaje del suelo (adoptado en este caso 1,1);

p = ajuste por magnitud de la lluvia de la localidad (adoptado en este caso 0,6).

Se estableció como restricción que la CEe no debía ser menor que CEr. Como la salinidad del agua considerada superó la salinidad umbral del cultivo, se consideró como valor de CEe el mismo valor de la CEr. En consecuencia, el cultivo rendiría por debajo de su potencial.

De acuerdo con los cálculos, se requeriría entonces una fracción de lavado de 0,297 para evitar la acumulación de sales por encima de 6,7 dS m-1. Dicha magnitud permite calificar el agua desde el punto de vista de salinidad como agua con alto riesgo de salinización. Debió considerarse entonces la utilización de un cultivo más tolerante o la dilución del agua.

Si se diluye el agua a un tercio de su concentración, la fracción de lavado se reduce a 0,22. Al comparar ambos valores se aprecia que la fracción de lavado no disminuye en la misma proporción que la dilución. Esto es porque en el primer caso la salinidad final del suelo superficial se igualó a la del agua (6,7 dS m-1) y en el segundo caso, la salinidad del suelo considerada fue 3 dS m-1 y la del agua diluida 2,23 dS m-1, no esperándose en el segundo caso disminución del rendimiento del cultivo por salinidad.

En el experimento no se previó el lavado durante el período de riego para que el proceso de acumulación ocurriera al máximo; de manera que las fracciones de lavado calculadas sólo fueron utilizadas para la calificación del agua y la definición de los tratamientos de riego.

El suelo utilizado para llenar los lisímetros correspondió a un Alfisol, el cual se colectó en el campo por estratos de 12 cm de espesor. En total se colectaron cuatro estratos, tres en el epipedón y uno en el endopedón argílico.

Las características de retención de humedad se muestran en la Figura 1. El cuarto estrato presentó la mayor retención de humedad fácilmente disponible por ser más arcilloso (Cuadro 2), por lo que se podría esperar mayor acumulación de sales ya que el agua de riego es salina.

FIGURA 1.Curvas de retención de humedad de los cuatro estratos de suelo utilizados en el experimento.

En el Cuadro 2 también se muestra la capacidad de intercambio catiónico de cada uno de los estratos de suelo, determinada ésta por la suma de bases y acidez intercambiable (Pace, 1982). El porcentaje de saturación con bases resultó alto y los valores de capacidad de intercambio de cationes efectiva (CICE) fueron bajos, de acuerdo a Landon (1991).

En cuanto a salinidad, en el Cuadro 3 se aprecia, para cada estrato, la composición iónica del extracto de la pasta del suelo saturado. Los valores bajos de conductividad eléctrica (CEe) y la predominancia de calcio más magnesio sobre sodio, así como la de calcio sobre magnesio, permiten asegurar que el suelo no presenta problemas actuales de salinidad ni de sodicidad. Los valores bajos de pH de la pasta (pHp) revelan que se trata de un suelo muy lavado.

Los contenidos de humedad de la pasta concuerdan con la textura. Los colores claros de los estratos muestreados y la observación del perfil durante la obtención del material edáfico indican que se trata de un suelo con ligeras limitaciones de drenaje interno.

El tercer estrato destaca el aumento de la concentración iónica, donde los iones que muestran este comportamiento son calcio, sodio y cloruro, los mismos iones predominantes en el agua de producción. Posiblemente este comportamiento esté asociado al uso eventual de riego con agua de producción del pozo petrolero.

Establecimiento y desarrollo del experimento

En el fondo de los lisímetros se colocó gravilla cuarzosa para favorecer el drenaje, sobre ella se extendió una malla plástica y un disco de tela supac para garantizar lixiviados libres de sólidos suspendidos. Seguidamente el suelo, previamente triturado y pasado por un tamiz de 4 mm de abertura, se colocó por capas de 12 cm de espesor, compactando con una varilla de punta roma, para lograr una densidad de 1,45 Mg m-3.

En el estrato inferior se colocó suelo procedente del endopedón franco arcillo-arenoso, y en los tres restantes, suelo del epipedón franco arenoso, colocados en el mismo orden en que se encontraron en el campo. Una vez llenados los lisímetros se cubrió la pared exterior de los mismos con una capa de fibra de vidrio que actuó como aislante térmico.

Cuadro 2. Fracciones texturales, iones intercambiables y capacidad de intercambio de cationes efectiva (CICE) de los cuatro estratos de suelo utilizados en el experimento.

Estracto

Fracciones texturales
(%)

Bases intercambiables
(mmolc kg-1)

Acidez intercambiable
(mmolc kg-1)

CICE
(mmolc kg-1)

Arcilla Limo Arena Ca+2 Mg+2 Na+ K+ Al+3 H+
1 8 15 77 14,0 4,3 3,3 1,0 3,9 3,4 29,9
2 10 14 76 19,0 7,0 2,7 0,3 1,9 0,9 31,8
3 18 12 70 29,3 9,3 1,7 0,7 12 3,8 56,8
4 30 21 49 31,0 10,0 2,3 0,7 12,3 0,6 56,9
 

Cuadro 3. pH de la pasta (pHp) y composición iónica del extracto de la pasta del suelo de los cuatro estratos muestreados.

Estracto Humedad gravimétrica
de la pasta (%)
pHp

CEe
(dS m-1)

Cationes (mmolc L-1)

Aniones (mmolc L-1)

RAS
 Ca+2 Mg+2 Na+ K+ HCO3_ CI_ SO4=
1 20,79 4,62 0,32  1,5 0,3 0,5 0,5 0,3  0,7 1,9 0,53
2 21,57 4,23 0,33 0,8 0,8 0,6 0,5 0,2 0,6 2,1 0,67
3 21,20 4,11 0,48 1,8 1,4 1,0 0,5 0,2 1,6 2,6 0,79
4 33,50 4,47 0,17  0,7 0,3 0,5  0,2 0,2 0,5 0,8  0,71

Luego se saturó el suelo contenido en los lisímetros, aplicando en tres oportunidades agua desmineralizada cada 4 días y en cantidad suficiente para producir percolación. Se sembró entonces pasto Brachiaria dictyoneura utilizando semilla sexual en número de 20 por lisímetro, treinta días después de la siembra se procedió con el entresaque de plantas para dejar sólo 4 por lisímetro, los cuales fueron luego regados durante 16 semanas según los tratamientos siguientes:

t0 = riego con agua desmineralizada desde el inicio (testigo);

t1 = riego con agua desmineralizada durante 10 días y luego riego con agua salina;

t2 = riego con agua salina desde el inicio;

t3 = riego con agua salina desde el inicio, diluida a un tercio de su concentración original.

Para el procesamiento estadístico de los datos, estos tratamientos fueron manejados como un diseño completamente aleatorizado con 4 repeticiones.

Para evitar en lo posible la lixiviación, la cantidad de agua aplicada en cada riego correspondió, en forma aproximada, a la evaporación medida en una tina de igual diámetro que los lisímetros.

Como en el tratamiento más salino (t2) la evapotranspiración resultaría menor que la ocurrida en el testigo (t0), la cantidad aplicada varió según el tratamiento; es decir, cuando un tratamiento producía algo de lixiviación, el riego siguiente en él se realizaba con un volumen de agua igual a la diferencia entre lo evaporado en el intervalo y lo lixiviado en el riego anterior.

Los riegos se efectuaron cada 3 y 4 días en forma alternativa (2 por semana). Con las diferencias de volumen entre el agua aplicada y la drenada en cada lisímetro se estimó la evapotranspiración. Después de las 16 semanas de la siembra, final del período de riego, la mitad del total de lisímetros (4 por tratamiento) se desmontaron, dividiendo cada columna de suelo en 4 estratos de 12 cm cada uno.

De cada estrato se tomaron tanto muestras de suelo no alteradas como muestras alteradas. En las no alteradas se determinó conductividad hidráulica, densidad aparente y porosidad total, y en las alteradas, salinidad y sodicidad en extractos de pastas saturadas, además de una evaluación simple de dispersión por sodio, utilizando el procedimiento desarrollado por Villafañe (2000) y resumido en los pasos siguientes:

1. Agitación manual de una suspensión suelo-agua 1:10 durante 30 segundos, apreciando a la hora de reposo el grado de turbidez del sobrenadante.

2. Si en el paso 1 el suelo muestra dispersión y además 4,65CEe _ RASe resulta menor que 2,69, entonces la dispersión se atribuye al sodio.

La humedad del suelo también fue medida durante el desmontaje de los lisímetros. Con estos valores y con los de salinidad se estimó el potencial osmótico utilizando la siguiente expresión aquí deducida:

PO = - 36 CEe.Ws.W-1

donde:

PO = potencial osmótico del suelo al momento del desmontaje de los lisímetros, en Kpa;

CEe = conductividad eléctrica del extracto de la pasta del suelo satu- rado, en dS m-1;

Ws = humedad gravimétrica de la pasta del suelo saturado, en porcentaje;

W = humedad gravimétrica del suelo al momento del desmontaje de los lisímetros, en %.

Durante el desmontaje de las columnas se realizaron también observaciones sobre el grado de desarrollo de las raíces en cada uno de los tratamientos.

Los lisímetros restantes se mantuvieron por 16 semanas más (período de lavado), aplicándole agua desmineralizada, cada 3 y 4 días en forma sucesiva, para simular el efecto de la lluvia tanto en el desplazamiento como en el lavado de sales. En este caso se aplicó alternativamente una lámina equivalente al 70% de la evaporación y otra de mayor magnitud, igualando la suma de ambas 50 mm de lámina, valor promedio de la lluvia calculada por semana para los meses más lluviosos del lugar de origen del suelo.

Culminado el período de lavado se desmontaron los lisímetros de igual manera que en el caso anterior, para realizarle al suelo las mismas determinaciones físicas y químicas, así como la observación de raíces. También aquí se estimó la evapotranspiración por diferencia entre el volumen de agua aplicado y el drenado en cada lisímetro.

Con los valores de CE del agua de riego, expresados en dS m-1, se calculó la cantidad de sal agregada a cada tratamiento durante el período de riego, utilizando en este caso la relación: g L-1 de sal = 0,5707CE _ 0,1648. Esta relación fue deducida de las curvas de CE - g L-1 de sal correspondientes a las sales de cloruro de calcio y cloruro de sodio, contenidas en el USSLS (1954). El cálculo se realizó con estas sales por ser ellas las predominantes en el agua de producción. El volumen de agua lixiviada de cada lisímetro fue medido después de cada aplicación de lavado, determinando en cada oportunidad la conductividad eléctrica y el pH.

La cantidad de sal removida de las columnas de suelo con el lavado se obtuvo por diferencia entre la conductividad eléctrica del extracto al final del período de riego respecto de la conductividad eléctrica del extracto al final del período de lavado, utilizando la relación antes señalada. Los cálculos se realizaron por estrato, considerando además de los valores de conductividad eléctrica del extracto, los de humedad de la pasta y los de densidad aparente.

El corte del pasto se realizó cada 8 semanas, es decir, dos cortes en el período de riego y dos en el período de lavado, midiendo en cada corte la producción de materia seca, y determinando los contenidos de sodio y cloruro en el follaje (tallos y hojas en conjunto). La determinación química de estos iones se realizó en el segundo, tercero y cuarto corte, siguiendo la metodología del USSLS (1954).

Durante el desarrollo del experimento sólo se aplicó nitrógeno y en forma de urea. La primera aplicación se realizó un mes después de la siembra, 0,4 g de urea por lisímetro, equivalente a 100 kg ha-1. La segunda aplicación se realizó 2 semanas después del primer corte. Después del segundo corte no se aplicó el fertilizante; pero luego del tercero se realizaron 2 aplicaciones, una a las 2 y otra a las 4 semanas después del corte, ambas con 0,3 g de urea por lisímetro. Todas las aplicaciones se realizaron diluyendo el fertilizante en el agua de riego.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Efecto de los tratamientos de riego sobre el suelo

Durante el desmontaje de los lisímetros hubo un desarrollo profuso de raíces en toda la columna de suelo del t0 y t3, mientras en los otros dos tratamientos (los más salinos) el desarrollo de las raíces se limitó al primer estrato básicamente.

Al agrupar por estratos las variables físicas determinadas en las muestras no alteradas de suelo (Cuadro 4) se apreció concordancia de los valores con la clasificación textural: a mayor contenido de arcilla, menor conductividad hidráulica, menor densidad aparente y mayor porosidad.

El análisis de las mismas variables agrupadas por tratamiento (Cuadro 4) no indica diferencias estadísticas de significación en la conductividad hidráulica y en la densidad aparente, pero sí en la porosidad, aunque los valores medios de esta última variable se muestran muy similares.

CUADRO 4. Comportamiento de las variables físicas en cada uno de los estratos de las columnas de suelo al final del período de riego, agrupados los datos por estratos y tratamientos.

Estrato Conductividad
hifráulica
(cm h-1)
Densidad aparente
(Mg m-3
Porosidad
 (%)
1 5,07 a 1,49 a 34,14 ab
2 4,73 a 1,53 a 33,91 b
3 4,89 a  1,49 a 33,66 b
4 2,54 b 1,41 b 36,29 a
Tratamiento
t0 3,82 a 1,51 a 34,64 ab
t3 4,55 a 1,46 a 35,23 a
t1 4,69 a 1,48 a 34,93 ab
t2  4,17 a 1,48 a 33,22 b

Nota: Letras iguales indican ausencia de diferencias estadísticas altamente significativas para estratos (P£0,01) y significativas para tratamientos (P£0,05).

No obstante, en este caso el t3, que mostró abundantes raíces en toda la columna de suelo, presentó la mayor porosidad, mientras el t2, con menor desarrollo de raíces, mostró la menor porosidad. En el t0 la dispersión del suelo, evidenciada en la turbidez del agua de percolación de este tratamiento, generada por la conductividad eléctrica baja del suelo original y del agua de riego (agua desmineralizada), debió interferir con el efecto favorable de las raíces sobre esta variable.

En cuanto a las variables químicas asociadas a la salinidad, en las Figuras 2 y 3 se ilustra el efecto de los tratamientos sobre el comportamiento de las mismas. La acumulación de sales en el tratamiento correspondiente al agua diluida (t3) fue prácticamente uniforme en el perfil, con una ligera tendencia a acumularse más en el fondo.

FIGURA 2. Distribución de los valores de conductividad eléctrica del extracto de la pasta del suelo saturado (CEe), al final del período de riego.

FIGURA 3. Distribución de los valores de relación de adsorción de sodio en el extracto de la pasta del suelo saturado (RASe), al final del período de riego.

Esta distribución indica que las plantas debieron tomar humedad en toda la columna de suelo, que luego fue repuesta en el riego siguiente. La magnitud de la salinidad alcanzada, superior a 4 dS m-1, evidencia que el suelo quedó afectado por sales, de acuerdo con las consideraciones de USSLS (1954); Chhabra (1996); Villafañe (2000).

En los tratamientos donde se utilizó el agua salina sin diluir (t1 y t2), la salinidad en el primer estrato alcanzó valores superiores a 12 dS m-1, que caracterizan al suelo como muy salino (Villafañe, 2000). Es posible que las plantas hayan tomado más agua de ese estrato porque en él se concentraron más las raíces. En consecuencia, mayor cantidad de agua debió quedar retenida allí en cada riego, y con ello más sales.

La adsorción de sodio (Figura 3) mostró valores elevados en todos los tratamientos salinos (t1, t2 y t3). Sin embargo, dichos valores estuvieron acompañados con valores altos de conductividad eléctrica (Figura 2) que evitaron la dispersión por sodio del suelo (Villafañe, 2000).

Por lo general, los efectos dispersivos se manifiestan cuando el sodio está asociado a los iones carbonato y bicarbonato (USSLS, 1954), y éste no es el caso del experimento, ya que el ion carbonato no está presente y el bicarbonato se encuentra en cantidades muy pequeñas. Por el contrario, en el tratamiento t0 la combinación de valores bajos de RASe y CEe promovieron la dispersión del suelo y por ello los lixiviados de este tratamiento resultaron siempre turbios.

Los contenidos de humedad en el suelo, alcanzados al final del período de riego, se ilustran en la Figura 4. El mayor contenido de humedad en el tratamiento t0 y t2 era previsible, ya que estos tratamientos constituyeron los controles del riego y por esta razón en ellos ocurrió algo de drenaje (Cuadro 5). En consecuencia, la aplicación del agua en t0 y t2 debió superar la evapotranspiración. En los tratamientos restantes (t1 y t3), aunque no ocurrió drenaje, las plantas no agotaron la humedad fácilmente aprovechable en las columnas de suelo, debido probablemente al potencial osmótico generado por las sales aportadas con el agua de riego.

FIGURA 4. Humedad promedio de las columnas de suelo al final del período de riego.

CUADRO 5. Cantidades de agua aplicada y drenada durante el período de riego.

Tratamiento Lámina
aplicada
Lámina
drenada
Diferencia
(mm)
FI Lámina evaporada
en tina (mm)
t0 510 14 496 0,03 411
t3 445 0 445 0,00 411
t1 387 (*)  0 387 0,00 411
t2 327 18 309  0,06 411

(*) 53 mm correspondieron a agua desmineralizada aplicada durante los tres primeros riegos.

Al momento del corte del pasto el potencial mátrico estimado resultó superior a los -50 KPa en todos los tratamientos (Figuras 1 y 4), pero el osmótico resultó inferior a -400 KPa en el t3 y a -650 KPa en el t1 y t2. Las magnitudes de estos últimos obviamente pudieron haber restringido la toma de agua por las plantas. Al hacer un estimado de la evapotranspiración a través de la diferencia entre la lámina aplicada y la lámina drenada, el tratamiento más salino (t2) evapotranspiró 2,8 mm día-1, mientras el testigo (t0) evapotranspiró 4,4 mm día-1.

Efecto del lavado en la recuperación del suelo

En el Cuadro 6 se muestra el comportamiento general de la lixiviación durante el período de lavado de sales. La magnitud del lavado no fue igual en cada tratamiento; los salinos drenaron menos agua que el testigo, pero en ellos la disminución de la salinidad fue considerable. Eso era de esperar ya que para una misma magnitud de drenaje, la lixiviación de sales del suelo aumenta con la salinidad del mismo (Abrol et al., 1988).

Las cantidades promedio de sal agregada y sal removida en los tratamientos salinos se presentan en el Cuadro 7. Los valores reflejan el efecto favorable que podría tener el agua de lluvia en el desplazamiento y lavado de sales. Sin embargo, por los valores de salinidad obtenidos al final del período de lavado (Figura 5) y por los porcentajes de remoción obtenidos (Cuadro 7), el lavado producido con el agua desmineralizada, que simuló el efecto de la lluvia, no resultó suficiente para remover las sales aportadas con el riego, requiriéndose la consideración del lavado con el agua de riego en las magnitudes calculadas anteriormente.

CUADRO 6. Lixiviación alcanzada en los lisímetros durante el período de lavado.

Tratamiento Lámina
aplicada
(mm)
Lámina
drenada
(mm)
Diferencia
(mm)

Fracción
drenada

CEd (dS m-1)

pH

Inicial Final Inicial Final
t0 743 117 625 0,16 0,3  0,1 6,6 7,09
t3 743 96 647  0,13 13,8 2,4 5,17 7,31
t1 743 95 648 0,13  20,8 5,4 4,79 6,36
t2 743 87 656 0,12 19,5 6,1 5,03 4,95

CEd = Conductividad eléctrica del agua de drenaje.

CUADRO 7. Cantidades promedios por lisímetro de sal agregada con el riego y removida con el lavado.

Tratamiento Volumen aplicado
de agua (cc)
Sal agregada
(g)
Sal removida
(g)
Remoción
(%)
t3 20.160 22,48 12,18 54,18
t1 15.120 52,68 39,41 74,81
t2 14.800  51,56 33,44 64,85

La sal removida durante el período de lavado, expresada en kilogramos de sal por hectárea se elevó a los valores siguientes: 2 692 kg en el t3, 8 712 kg en el t1 y 7 392 kg en el t2.

Las cantidades de sales acumuladas en el ciclo de riego, expresadas en kilogramos de sal por hectárea, resultaron ser 4 969 k para el t3, 11 645 kg para el t1 y 11 397 kg para el t2. Las cantidades indicadas reflejan la magnitud de los impactos que provocarían estos tratamientos de riego en el campo si no se prevé lavado con el agua de riego.

Los tratamientos salinos mostraron un pH inicial en el agua de drenaje menor que el del testigo (t0), posiblemente por reemplazo de parte de la acidez intercambiable (Cuadro 6). Al final del lavado, el tratamiento t3 mostró un marcado aumento del pH. Coincidencialmente este tratamiento fue el que recibió menos sales y, en consecuencia, menos bases, durante el período de riego (Cuadro 7).

El Cuadro 8 muestra la condición física del suelo al final del período de lavado, agrupados los datos por estrato y por tratamiento. En el agrupamiento por estrato los valores de conductividad hidráulica resultaron sustancialmente mayores que los obtenidos al final del período de riego (Cuadro 4), posiblemente por la presencia de vías preferenciales generadas por las raíces, más evidente en el primer estrato.

El estrato 4 mantuvo sus valores proporcionalmente menores debido a su textura arcillo arenosa. En cuanto a la densidad aparente, la diferencia altamente significativa entre los dos primeros estratos, que por cierto son de igual textura, puede estar asociada a la mayor cantidad de raíces observada en el primero. En cuanto a la porosidad, ella guarda relación con la textura fundamentalmente.

En el agrupamiento por tratamiento no se apreció diferencia estadística en la conductividad hidráulica debido a la varianza elevada dentro de tratamientos, causada por las vías preferenciales generadas por las raíces en todos los tratamientos. La densidad aparente que se esperaba mayor en el tratamiento t0, por la dispersión observada en la superficie de las columnas y por la turbidez de los lixiviados, se vio favorecida por el desarrollo abundante de raíces en este tratamiento.

En el caso del tratamiento t2, el valor bajo de densidad aparente pudo estar asociado a la mayor agregación promovida por la salinidad alta. En cuanto a la porosidad total, la mayor densidad de raíces en toda la columna de suelo del tratamiento t0 debió ser la causa de su mayor porosidad.

CUADRO 8. Comportamiento de las variables físicas en cada uno de los estratos de las columnas de suelo al final del período de lavado, agrupados los datos por estratos y tratamientos.

Estrato

Conductividad
hidráulica
(cm h-1)

Densidad aparente 
(Mg m-3)

Porosidad
 (%)
1 29,69 a 1,42 b  35,48 b
2 21,43 a 1,48 a 34,97 b
3 17,85 ab 1,44 ab 35,62 b
4 5,19 b 1,47 ab 37,63 a
Tratamiento
Tratamiento t0 29,91 a 1,46 ab 37,01 a
Tratamiento t3 19,97 a 1,45 ab 34,83 b
Tratamiento t1 15,48 a 1,48 a  35,97 ab
Tratamiento t2 17,82 a 1,42 b 35,88 ab

Nota: Letras iguales indican ausencia de diferencias estadísticas altamente significativas para estratos (P£0,01) y significativas para tratamientos (P£0,05).

En las Figuras 5 y 6 se ilustra la condición química del suelo al final del período de lavado, asociada a la salinidad y a la sodicidad. El aumento de la conductividad eléctrica con la profundidad (Figura 5), en especial en los tratamientos más salinos, revela el proceso de desplazamiento de las sales en el perfil.

En cuanto a la relación de adsorción de sodio (Figura 6), los valores guardan proporcionalidad con los tratamientos de riego; es decir, al ser el agua de riego más salina, mayor es el valor de relación de adsorción de sodio. Aun cuando en general sus valores no descendieron de manera marcada como lo hizo la conductividad eléctrica, no se evidencia afectación del suelo por sodio.

De hecho, ningún tratamiento salino produjo lixiviados turbios y la prueba de dispersión resultó negativa. Sólo el tratamiento t0 mostró una turbidez acentuada, particularmente en el estrato 4, precisamente el más arcilloso, pero la causa puede ser atribuida a la baja conductividad eléctrica y su efecto sobre la ampliación de la doble capa difusa en la interfase arcilla-agua.

Comportamiento del pasto durante el riego y el lavado

Doce días después de la siembra se encontró, en promedio, 6 plantas por lisímetro en el testigo (t0), 5 en el t1 y t3, y 3 plantas en el tratamiento más salino (t2). Las plantas de este último tratamiento resultaron de menor altura y con hojas cloróticas. Algunas plantas que lograron emerger en las columnas de suelo de este tratamiento se marchitaron. Esto condujo a la necesidad de realizar una resiembra para asegurar suficientes plantas en todos los lisímetros.

Una semana después del primero y segundo corte, las plantas de los tratamientos más salinos (t1 y t2) mostraron plantas con la lámina de las hojas necrosadas y contraídas en su parte media y apical. Tal sintomatología fue desapareciendo durante el período de lavado de sales con el agua desmineralizada.

Durante el desarrollo del experimento también se observó que el fenómeno de gutación (expulsión del agua en forma de gotas por los hidátodos localizados en el borde de las hojas) fue distinto en cada tratamiento. En el t2 las plantas no gutaron durante el período de riego. En el tratamiento t1 las plantas dejaron de hacerlo a los pocos días después de iniciado el riego con agua salina, y en el t3 dejaron de hacerlo al final del período de riego.

FIGURA 5. Distribución de la conductividad eléctrica del extracto de la pasta del suelo saturado (CEe), al final del período de lavado.

FIGURA 6. Distribución de los valores de relación de adsorción de sodio en el extracto de la pasta del suelo saturado (RASe), al final del período de lavado.

Evidentemente, el descenso del potencial osmótico redujo el agua fácilmente disponible, y esto pudo haber influido en la gutación. Durante el período de lavado el fenómeno de gutación se reactivó; primero en el t3, antes de la realización del corte tres (primera fase del período de lavado) y luego en el t1 en los brotes seguidos al tercer corte. El t2 que no gutó durante el período de riego, comenzó a hacerlo en el período de lavado, un mes antes del último corte.

La Figura 7 ilustra la producción de materia seca del pasto en cada uno de los tratamientos y cortes. Durante el período de riego con agua salina, los tratamientos menos salinos consumieron más agua de riego (Cuadro 5), lo que pudo favorecer la producción de mayor cantidad de materia seca. Se observa, por otro lado, que la producción de materia seca en los tratamientos más salinos aumentó en el segundo corte aún cuando la salinidad iba en ascenso. Ello indica que la salinidad afectó más la germinación, emergencia y establecimiento del pasto que el crecimiento y desarrollo del mismo.

FIGURA 7. Producción de materia seca en cada uno de los tratamientos. Las medias fueron ajustadas según el número de plantas por lisímetro.

En consecuencia, este pasto parece mostrar mucha sensibilidad a la salinidad durante su fase inicial y una tolerancia aceptable durante el crecimiento y desarrollo.

En la primera fase del período de lavado (corte tres), el tratamiento más rendidor fue el más salino; es decir el t2, seguido de t1. Este comportamiento pudo deberse al proceso de recuperación del suelo y a la mejor condición de fertilidad de los tratamientos más salinos, por los aportes de calcio y potasio con el agua de producción durante el período de riego. Después del segundo corte no se aplicó nitrógeno y ello es lo que explica el descenso en los rendimientos ocurrido en el corte tres, excepto en el t2.

La mayor producción de materia seca de los tratamientos más salinos durante la primera fase del período de lavado (corte tres) muestra la efectividad del lavado en la recuperación del suelo. La recuperación ocurrió además sin el uso de enmienda, ya que las sales predominantes en el agua de producción son cloruro de sodio y cloruro de calcio, garantizándose la presencia de calcio en la solución del suelo que evita el proceso de sodificación.

El cambio de comportamiento del pasto en el t0, respecto de los tratamientos salinos en la última fase del período de lavado (corte cuatro), obedece a la fuerte fertilización nitrogenada realizada después del tercer corte. Esto muestra claramente que la ausencia de fertilización nitrogenada afectó más la producción de materia seca que la salinidad.

Otro aspecto de consideración es el contenido de sodio en el agua de riego, ya que su cantidad y proporción no pareciera influir de manera importante en el crecimiento del pasto (Figuras 7). Por otro lado, los contenidos de sodio en el tejido vegetal (Figura 8) no guardan relación de proporcionalidad con los tratamientos de riego.

El sodio como tal no es un elemento esencial para las plantas, pero puede influir en el balance nutricional cuando domina el complejo de intercambio al limitar la absorción de potasio y calcio. En este caso el agua de riego contiene calcio y potasio que pareció evitar esa posibilidad en las condiciones en que se condujo el experimento.

El contenido de cloruro en el material vegetal (Figura 9) sí muestra una relación de proporcionalidad con el contenido de cloruro en el extracto de la pasta del suelo saturado.

FIGURA 8. Contenido de sodio en el tejido vegetal (hojas y tallos).

FIGURA 9. Contenido de cloruro en el tejido vegetal (hojas y tallos).

CONCLUSIONES

- El riego con agua de producción sin lixiviación condujo a una acumulación de sales en el suelo en un solo ciclo de riego, cuya magnitud se incrementó con el grado de salinidad del agua aplicada.

- No se apreciaron efectos adversos del agua salina sobre las propiedades físicas del suelo, coincidiendo ésto con el análisis predictivo del agua. Por el contrario, el agua desmineralizada utilizada en el tratamiento testigo durante todo el desarrollo del experimento generó dispersión, resultando mayor su efecto evidentemente en el estrato más arcilloso de dicho tratamiento.

- La producción de materia seca del pasto Brachiaria dictyoneura se afectó cuando se regó con agua de producción sin diluir, concordando esto con lo previsto en el análisis predictivo del agua. Aunque la salinidad del agua afectó la producción de materia seca, el efecto mayor fue sobre la germinación, emergencia y establecimiento del pasto.

- El fenómeno de gutación del pasto se comportó de manera distinta en cada tratamiento de riego, lo que hace presumir que la salinidad del suelo afecta este proceso.

- El tratamiento menos salino y el testigo se vieron afectados en su rendimiento durante la primera fase del período de lavado, por la pobre fertilidad natural del suelo, ya agotada durante el período de riego.

- Si se hubiese practicado lavado con el agua de riego para minimizar la acumulación en el suelo, aumenta el aporte de sal hacia el agua subterránea, puesto que la cantidad de sal removida durante el período de lavado, aumentó considerablemente.

- El riego con agua de producción diluida a un tercio de su concentración original (t3) podría garantizar el desarrollo de Brachiaria dictyoneura y cualquier otra planta de tolerancia similar, sin efectos adversos sobre el suelo, siempre que se garantizara la percolación necesaria para evitar la acumulación de sales en el perfil.

- El impacto que el agua de percolación pudiera producir sobre el agua subterránea dependería de la extensión y transmisibilidad del acuífero, de allí la necesidad de estudiar los acuíferos de la localidad para precisar la factibilidad de riego con esta agua de producción, sin impactos sobre las aguas subterráneas de la zona.

AGRADECIMIENTO

Se reconoce la participación del PDVSA-INTEVEP en el financiamiento de la investigación.

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