Interpretación de los análisis del agua de riego

Pruebas y parámetros

Los productores de invernaderos y cultivos de toda Pensilvania utilizan una variedad de fuentes de agua para el riego. Los datos del Servicio Geológico de Estados Unidos muestran que cada día se utilizan más de 27 millones de galones de agua para el riego de unos 68.000 acres en el estado cada día. Más de 15.000 acres de riego se producen en sistemas de microrriego que suelen encontrarse en los invernaderos. Desgraciadamente, la calidad de estos suministros de agua suele pasarse por alto como fuente potencial de problemas de crecimiento de las plantas.

La calidad del agua es más importante para los cultivos que crecen con pequeñas cantidades de medios de crecimiento (por ejemplo, plántulas, macetas pequeñas) o hidropónicos. Los entornos de crecimiento en invernaderos y túneles altos también aumentan la importancia de la calidad del agua porque el riego es la única fuente de agua. Los cultivos al aire libre se ven menos afectados por las fuentes de agua de riego si experimentan la dilución de las precipitaciones naturales. En cualquier caso, el análisis del agua debe ser el primer paso a la hora de considerar el uso del agua de riego para garantizar que se obtenga el máximo rendimiento de los cultivos y que no se produzcan problemas desastrosos de toxicidad en las plantas.

Todas las fuentes de agua de riego deben ser analizadas para determinar el pH, la alcalinidad, la conductividad, la dureza, el cloro y el sodio como mínimo, ya que estos son problemas comunes en los suministros de agua de Pensilvania. Lo ideal es realizar un análisis más exhaustivo que incluya también el total de sólidos disueltos, el boro, el calcio, el magnesio, la tasa de adsorción de sodio (SAR), el nitrato-nitrógeno, el amonio-nitrógeno, el fósforo, el potasio, el azufre, el hierro, el manganeso, el cobre, el molibdeno y el zinc. La mayoría de los resultados de las pruebas se expresarán en miligramos por litro (mg/L), que es lo mismo que partes por millón (ppm) en soluciones acuáticas. Los resultados de las pruebas del agua deben considerarse en combinación con los resultados de las pruebas del suelo o de los medios de crecimiento.

La tabla siguiente incluye los parámetros del kit de pruebas de riego del Laboratorio de Servicios Analíticos Agrícolas de Penn State. Los niveles aproximados de preocupación para cada parámetro se proporcionan cuando son aplicables y se discuten más en el texto que sigue a la tabla. Sin embargo, algunas especies de plantas tienen tolerancias de calidad de agua que difieren de los niveles generales discutidos. Se insta a los agricultores a que investiguen las tolerancias específicas de la calidad del agua de sus cultivos, especialmente si notan problemas de crecimiento o de salud en respuesta al riego.

pH

El pH del agua se mide en una escala de 0 a 14. Un pH de 7,0 es neutro, mientras que los niveles de pH inferiores a 7,0 son ácidos y los superiores a 7,0 son básicos. Cada número entero de diferencia representa una diferencia de diez veces la acidez. El pH del agua, junto con la alcalinidad, afecta a la solubilidad y disponibilidad de los nutrientes y a otras características químicas del agua de riego.

En general, la mayoría de las plantas prefieren condiciones ligeramente ácidas en un rango de pH de 5,0 a 7,0. Los problemas con un pH bajo o alto se agravan en las plantas cultivadas en sistemas de cultivo sin suelo o pequeños, ya que los medios de crecimiento pueden actuar a menudo para amortiguar los problemas de pH. Se pueden tolerar niveles de pH más altos si la alcalinidad del agua no es excesiva.

Un pH elevado (>7,0) puede reducir la disponibilidad de varios metales y micronutrientes, causando síntomas de deficiencia. Un pH elevado suele ir acompañado de una alcalinidad elevada. Los problemas de pH alto pueden corregirse mediante una inyección de ácido o, en algunos casos, utilizando un fertilizante ácido. El agua de lluvia en PA es ácida (pH 4,0 a 5,0).

Menos comúnmente, el pH bajo (< 5,0) puede dar lugar a altos niveles tóxicos de metales como el hierro y el manganeso; esto se encuentra generalmente en combinación con una baja alcalinidad. Los problemas de pH bajo pueden corregirse cambiando a un fertilizante básico o encalando el medio de cultivo.

Alcalinidad total, bicarbonatos y carbonatos

Quizás el parámetro de calidad del agua más importante que afecta a las aguas de riego en Pensilvania es la alcalinidad. La alcalinidad es una medida de los materiales disueltos en el agua que pueden amortiguar o neutralizar los ácidos. Entre ellos se encuentran los carbonatos (CO32-), los bicarbonatos (HCO3-) y los hidróxidos (OH-, raramente presentes en esa forma).

La alcalinidad se suele indicar como mg/L de carbonato de calcio. La alcalinidad puede provenir de los carbonatos o bicarbonatos que se disuelven de la roca donde se almacena el agua subterránea (por ejemplo, el agua de lluvia que disuelve la piedra caliza). Aunque los resultados de las pruebas de alcalinidad de carbonatos y bicarbonatos por separado son útiles para comprender el origen de la alcalinidad y el potencial de otros contaminantes en el agua, desde la perspectiva del riego la alcalinidad total es el resultado más importante de la prueba del agua. El rango ideal para la alcalinidad total es de aproximadamente 30 a 100 mg/L, pero los niveles de hasta 150 mg/L pueden ser adecuados para muchas plantas.

Una alcalinidad alta, por encima de 150 mg/L, tiende a ser problemática porque puede conducir a un pH elevado del medio de crecimiento que puede causar varios problemas de nutrientes (por ejemplo, deficiencia de hierro y manganeso, desequilibrio de calcio y magnesio).

La baja alcalinidad (por debajo de 30 mg/L) no proporciona ninguna capacidad de amortiguación contra los cambios de pH. Esto es especialmente problemático cuando se utilizan fertilizantes ácidos. La alcalinidad del agua del estanque puede variar mucho a lo largo del día si hay algas y plantas fotosintéticas.

Dureza

La dureza viene determinada por el contenido de calcio y magnesio del agua. Dado que el calcio y el magnesio son nutrientes esenciales para las plantas, los niveles moderados de dureza de 100 a 150 mg/L se consideran ideales para el crecimiento de las plantas. Estos niveles de dureza también inhiben la corrosión del sistema de fontanería, pero no son lo suficientemente elevados como para provocar atascos graves por la formación de incrustaciones.

Las altas concentraciones de dureza por encima de 150 mg/L se acumulan en las superficies de contacto, taponan las tuberías y los conductos de riego y dañan los calentadores de agua. Estos niveles también pueden causar depósitos foliares de cal. La eliminación de la dureza mediante el uso de un ablandador de agua es necesaria sólo si el agua está causando problemas. El agua extremadamente blanda, por debajo de 50 mg/L, puede requerir una fertilización con calcio y magnesio, como se explica a continuación.

Calcio (Ca)

Las concentraciones de calcio en el agua suelen ser un reflejo del tipo de roca donde se origina el agua. Las aguas subterráneas y los arroyos de las zonas calcáreas tendrán niveles de calcio elevados, mientras que los suministros de agua de las zonas de arenisca o arena/grava del estado tendrán normalmente concentraciones de calcio bajas.

Los niveles de calcio por debajo de 40 mg/L suelen requerir la adición de fertilizantes de calcio para evitar la deficiencia, mientras que los niveles altos de calcio por encima de 100 mg/L pueden provocar antagonismo y la consiguiente deficiencia de fósforo o magnesio. Los niveles elevados de calcio también pueden provocar la obstrucción del equipo de riego debido a la formación de incrustaciones (CaCO3 y otros compuestos que precipitan fuera de la solución).

El ablandamiento del agua (intercambio de cationes) se utiliza normalmente para reducir los niveles de calcio en el agua, pero el ablandamiento para el riego debe utilizar potasio para la regeneración en lugar de sodio para evitar daños por el exceso de sodio en el agua ablandada.

Magnesio (Mg)

Al igual que el calcio, el magnesio en el agua tiende a originarse en la roca y, por lo general, sólo causa problemas cuando está por debajo de 25 mg/L, lo que hace necesaria la adición de magnesio en el abono. El magnesio también puede causar la formación de incrustaciones en concentraciones altas, lo que puede requerir el ablandamiento.

Conductividad eléctrica (CE o sales solubles)

La conductividad eléctrica es una medida de la corriente eléctrica que transportan las sustancias disueltas en el agua. La conductividad también suele denominarse "sales solubles" o "salinidad". A medida que se disuelven más sales, el agua conduce mejor la electricidad, lo que da lugar a una lectura de conductividad más alta. La conductividad suele indicarse en miliohms por centímetro (mohms/cm) o miliSiemens por centímetro (mS/cm), que son unidades equivalentes.

Los niveles elevados de conductividad en el agua pueden dañar los medios de crecimiento y la función de enraizamiento, lo que provoca desequilibrios de nutrientes y problemas de absorción de agua. La conductividad del agua limpia típica es de 0 a 0,6 mohms/cm. La conductividad de las soluciones de fertirrigación varía en función de la concentración de fertilizantes y de la sal, pero generalmente oscila entre 1,5 y 2,5 mohms/cm. Para evitar problemas por exceso de sales, el agua bruta antes de la adición de fertilizantes debe estar por debajo de 1 mohms/cm para los tapones y por debajo de 1,5 mohms/cm para otras condiciones de cultivo. Una conductividad del agua bruta superior a 3 mohms/cm puede causar graves efectos en el crecimiento de muchas plantas.

Mientras que la conductividad excesiva del agua es un problema común en el oeste de los Estados Unidos, los suministros de agua en Pensilvania rara vez alcanzan niveles preocupantes a menos que el mismo suelo o medio se riegue repetidamente sin la exposición invernal a la lluvia y la nieve. El tratamiento del agua con alta conductividad suele requerir la dilución con otra fuente de agua de menor conductividad (por ejemplo, la lluvia) o un tratamiento avanzado con ósmosis inversa o destilación.

Sólidos totales disueltos (TDS)

El TDS es una medida de todas las sustancias disueltas en el agua. Los niveles de TDS y de conductividad en el agua suelen estar estrechamente correlacionados y a menudo se utiliza un factor de conversión de aproximadamente 640 para predecir los TDS a partir de la conductividad, que es más fácil de medir. La fórmula es TDS (mg/L) = 640 * CE (mohms/cm).

Utilizando los niveles de conductividad arriba mencionados, los niveles de TDS deben estar por debajo de unos 640 mg/L para evitar problemas en plántulas y por debajo de unos 960 mg/L para evitar problemas con otras condiciones de cultivo de las plantas. Los niveles de TDS por encima de unos 2.000 mg/L son muy propensos a causar problemas de crecimiento de las plantas. Al igual que con los problemas de conductividad, las aguas con alto contenido en SDT necesitarán un tratamiento avanzado o una dilución para que el agua sea utilizable para el riego.

Boro (B)

El boro es un oligoelemento que rara vez es un problema en las aguas de riego de Pensilvania. El boro es un micronutriente necesario en pequeñas cantidades. La toxicidad del boro puede producirse si la concentración en el agua de riego o en la solución de fertirrigación supera los 0,5 a 1,0 mg/L, especialmente en los cultivos de crecimiento lento a largo plazo. Los niveles elevados de boro pueden tratarse mediante sistemas de tratamiento de intercambio aniónico o de ósmosis inversa, pero a veces es necesario ajustar el pH para mejorar la eficacia del tratamiento.

Cloro (Cl)

El cloro puede aparecer en los suministros de agua de forma natural o a partir de diversas actividades (deshielo de carreteras, residuos de perforación de pozos de gas, etc.). El cloro puede dañar las plantas por una excesiva absorción foliar (sistemas de aspersión) o por una excesiva absorción radicular (riego por goteo). La mayoría de las plantas pueden tolerar el cloro hasta 100 mg/L, aunque tan sólo 30 mg/L pueden ser problemáticos en algunas plantas sensibles. El cloro es difícil de eliminar del agua, por lo que es necesario un tratamiento avanzado mediante membranas (ósmosis inversa) o destilación. También puede utilizarse la dilución con agua baja en cloro.

Sodio (Na)

El sodio tiene muchas fuentes en el agua, como las aplicaciones de sal para carreteras, las aguas residuales, los residuos de ablandamiento del agua y las aguas con un pH natural alto dominadas por el bicarbonato de sodio. Los niveles altos de sodio pueden dañar los medios de cultivo y causar diversos problemas de crecimiento de las plantas.

Si se aplica con frecuencia agua con exceso de sodio y bajo nivel de calcio y magnesio a suelos arcillosos, el sodio tenderá a desplazar el calcio y el magnesio en las partículas de arcilla, lo que provocará la ruptura de la estructura, la precipitación de la materia orgánica y la reducción de la permeabilidad.

El sodio en exceso de 50 mg/L puede causar toxicidad en plantas sensibles, particularmente en sistemas de riego recirculante. El sodio puede evaluarse además en función de la tasa de adsorción de sodio (SAR), que se describe a continuación. El sodio es difícil de eliminar del agua que requiere ósmosis inversa, destilación o dilución.

Índice de adsorción de sodio (SAR)

El SAR se utiliza para evaluar las concentraciones relativas de sodio, calcio y magnesio en el agua de riego y proporciona un indicador útil de sus posibles efectos perjudiciales sobre la estructura y la permeabilidad del suelo. Normalmente, un valor de SAR inferior a 2,0 se considera muy seguro para las plantas, especialmente si la concentración de sodio es también inferior a 50 mg/L.

Nitrato-Nitrógeno (NO3-)

El nitrógeno es un nutriente crítico para las plantas, por lo que el nitrato en el agua puede ser beneficioso para el riego, pero debe tenerse en cuenta en el programa general de fertilización. El nitrato-nitrógeno en el agua representa una preocupación más amplia tanto para el consumo humano como para las aguas superficiales. La norma de agua potable para el nitrato-nitrógeno es de 10 mg/L. Los valores típicos para el agua limpia son de 0,3 a 5 mg/L. Las aguas residuales vertidas por los invernaderos o viveros que entran en las aguas superficiales o en los arroyos deben ser inferiores a 10 mg/L. El rango aceptable para la fertirrigación de la mayoría de los cultivos es de 50 a 150 mg/L.

Amonio-nitrógeno (NH4+)

La concentración de amonio-N en el agua limpia típica oscila entre 0 y 2 mg/L. El rango típico de fertirrigación es de 0 a 75 mg/L. Véanse los comentarios anteriores sobre el nitrógeno de los fertilizantes. La toxicidad en las plantas sensibles puede ocurrir cuando el amonio se utiliza en otoño, invierno o principios de primavera. Los síntomas de toxicidad incluyen el retraso en el crecimiento, la muerte de las raíces, el amarilleo de las hojas y la distorsión de los puntos de crecimiento, que pueden corregirse cambiando al fertilizante de nitrato.

Fósforo (P)

Los niveles de fósforo en las aguas subterráneas y en las aguas superficiales no contaminadas suelen ser muy bajos (menos de 1 mg/L) en Pensilvania. Los niveles más altos suelen indicar contaminación por escorrentía de fertilizantes o estiércol. Los niveles superiores a 5 mg/L pueden causar antagonismo y deficiencias en otros nutrientes. Las aguas residuales que se viertan a las aguas superficiales deben ser lo más bajas posible (lo deseable es menos de 1 mg/L) para reducir el impacto ambiental. Los niveles de fósforo en el agua deben tenerse en cuenta en el programa general de fertilización.

Potasio (K)

Un nivel alto de potasio no suele ser preocupante para el crecimiento de las plantas. Los niveles superiores a 10 mg/L pueden indicar una contaminación del agua por parte de los fertilizantes o de otras fuentes artificiales. Las concentraciones en el agua son útiles simplemente para determinar los requisitos generales de fertilización para las plantas que reciben el agua de riego.

Azufre (S)

El azufre es un nutriente esencial para las plantas. Las altas concentraciones no suelen ser motivo de preocupación, salvo en las regiones mineras de carbón, donde se observan ocasionalmente niveles extremadamente altos. Más a menudo, los niveles de azufre se analizan para determinar si es necesaria la adición de azufre en los fertilizantes. Los niveles de azufre muy bajos, por debajo de 10 mg/L, son comunes en la mayor parte del estado.

Hierro (Fe)

El hierro puede ser un problema complejo de calidad del agua que no sólo afecta al crecimiento de las plantas, sino que también puede obstruir el equipo de riego. Para los sistemas de microrriego, los niveles de hierro deben estar por debajo de 0,3 mg/L para evitar atascos. Los niveles superiores a 1,0 mg/L pueden provocar manchas foliares en los sistemas de riego por aspersión.

Los niveles de hierro muy elevados, superiores a 5,0 mg/L, pueden causar manchas graves y toxicidad en las plantas de especies sensibles. Los problemas de toxicidad por hierro son más probables cuando el medio de cultivo es ácido (por debajo de pH 6,0). La deficiencia de hierro inducida también puede ocurrir en especies sensibles si el pH es superior a 7,0 a 7,5.

El tratamiento del hierro se consigue más fácilmente utilizando un estanque de decantación para airear y sedimentar el hierro antes de utilizar el agua para el riego. También se pueden utilizar varias formas de filtros oxidantes para oxidar y filtrar el hierro, pero pueden ser costosos para grandes volúmenes de agua de riego. En los casos en los que el hierro obstruye los sistemas de riego por goteo, se puede utilizar un tratamiento de acidificación para mantener el hierro en la solución o se puede utilizar la cloración/filtración para eliminar el hierro y evitar la obstrucción.

Manganeso (Mn)

El manganeso presenta muchos de los mismos problemas que el hierro en el agua de riego. Puede obstruir el equipo de riego y causar manchas foliares. La norma de agua potable recomendada para el manganeso es de 0,05 mg/L, que es también el nivel en el que pueden producirse manchas negras y atascos en el riego.

Las concentraciones superiores a 2,0 mg/L pueden ser directamente tóxicas para algunas especies vegetales. La eliminación del manganeso utiliza el mismo tratamiento descrito anteriormente para el hierro, pero la eficiencia de eliminación del manganeso es generalmente menor que la del hierro y puede requerir un ajuste del pH.

Cobre (Cu)

El cobre en el agua suele proceder de la corrosión de las tuberías de cobre, especialmente por el agua ácida y de baja concentración de sodio. Es muy raro que aparezca en una concentración significativa en las aguas subterráneas o superficiales. Lamentablemente, incluso una baja concentración de cobre superior a 0,2 mg/L puede ser tóxica para algunas plantas. Si se encuentra cobre en el agua de riego, debe investigarse la corrosión de las tuberías metálicas como causa y debe considerarse la sustitución por tuberías de plástico. Debe evitarse el uso de alguicidas de cobre en las balsas de riego.

Molibdeno (Mo)

El molibdeno es un oligoelemento que también puede causar toxicidad en las plantas en casos raros. Las concentraciones de molibdeno superiores a 0,05 pueden ser problemáticas, pero son muy raras en las fuentes de agua de riego de Pensilvania. La eliminación del molibdeno es difícil a gran escala para el riego.

Zinc (Zn)

El zinc es otro oligoelemento que rara vez se encuentra en las aguas subterráneas o superficiales. Cuando se encuentra zinc en el agua de riego, debe investigarse la corrosión de las tuberías galvanizadas de la red de riego como posible fuente. El drenaje de las minas también puede ser una fuente de zinc en el oeste de Pensilvania. Los niveles superiores a 0,3 mg/L pueden ser tóxicos para algunas plantas, especialmente en medios de crecimiento de bajo pH.

Referencias

Ingram, Dewayne. 2014, Understanding Irrigation Water Test Results and Their Implications on Nursery and Greenhouse Crop Management, University of Kentucky Cooperative Extension Service, Publication HO-111

Will, Elizabeth and James Faust, 1999, Irrigation Water Quality for Greenhouse Production, University of Tennessee Cooperative Extension, Publication PB 1617

Water Quality for Crop Production, University of Massachusetts Extension, Greenhouse Crops and Floriculture Program

Revisado por: William Lamont, Jr., Penn State, Stephen Reiners, Cornell University, Inge Bisconer y Bill Wolfram, Toro Micro-Irrigation