Parámetros de calidad del agua procedente del acuífero del Valle del Yaqui, Sonora, e índices de riesgo asociados a su uso agrícola en suelos arcillosos

Abstract

En el presente trabajo se estudiaron los parámetros de calidad del agua procedente del acuífero del Valle del Yaqui, Sonora, y se determinaron índices de riesgo (IR) para su uso agrícola. El índice general se calculó con la media de los índices de riesgo asociados a la calidad del agua (IRagua), la tolerancia de los cultivos a la salinidad (IRbiológico), las características del suelo (IRsuelo) y el clima (IRclimático). Para determinar el IRagua, se estudió la composición química y la distribución espacial de 226 muestras de agua. Se seleccionaron 164 análisis que cumplieron con un error de balance iónico menor o igual al 5%. Las variables estudiadas fueron el pH, CE, la concentración de sodio (Na+), calcio (Ca++), magnesio (Mg++), cloruros (Cl-), sulfatos (SO4 =), carbonatos (CO3 =) y bicarbonatos (HCO3 -), así como la salinidad efectiva (SE), salinidad potencial (SP), carbonato de sodio residual (CSR), índice de permeabilidad (IP), porciento de sodio intercambiable (PSI), relación de adsorción de sodio (RAS), RAS corregido, RAS ajustado, RAS ajustado por la relación HCO3/Ca; se aplicaron esquemas conocidos de clasificación. Para el cálculo del IRbiológico se validaron en laboratorio los criterios de tolerancia relativa publicados en la literatura. Para determinar el IRsuelo se evaluó la textura, las conductividades eléctrica e hidráulica y la capacidad de retención de agua en el suelo y su distribución espacial. El IRclimático se estimó en función del índice de aridez ‘precipitación/evapotranspiración potencial’ (ppn/ETP), anual y mensual. Para determinar los índices parciales y el índice general se establecieron los índices de riesgo en un rango de bajo, moderado o severo (valores de 1, 2 o 3 respectivamente). La CE promedio del agua fue de 2.06 dS m-1, RAS = 3.91, RAScorregido = 4.44, RAS ajustado = 8.82 y RAScorregido por HCO3/Ca = 4.38; la concentración de Na+, Ca++, Mg++, SO4 =, HCO3 - y Cl-, fue de 8.5, 7.69, 5.08, 4.57, 3.30 y 12.5 meq L-1, respectivamente. Por su parte, se determinaron valores de SE = 14.8, SP = 14.7, CSR = 0.57, IP = 53.7, PSI = 5.83 y PSP = 42.2. El 54.27% de los pozos extraen agua condicionada y 41.46% de mala calidad, según los valores de SE y SP (21.95 y 56.71%). De acuerdo con los análisis, el 43.3% de los pozos extraen agua altamente salina (C3) y según Ayers y Westcot (1985), el 75.61% extraen agua con restricción en uso de ligero a moderado. Por su CE, los criterios coincidieron en clasificar el agua como condicionada y con restricción a uso moderado. Por CSR, el 85.9% de las muestras evidenció buena calidad, mientras que por el PSP, 68.3% no rebasó el valor de 50, umbral en el que el agua puede sodificar el suelo. Según Richards (1954), 62% de los pozos extraen agua con un RAS clasificado como S1 (agua baja en sodio), lo cual coincidió con Ayers y Westcot (1985), ya que el 76.83% de los pozos no presentó ninguna restricción. Por su IP, 65.85% de los pozos extraen agua Clase I, sin peligro de sodificación, lo cual coincide con Wilcox (1948), dado que el agua de 41.47% de los pozos es de muy buena a aceptable calidad, con un riesgo bajo de sodificar el suelo y afectar la infiltración del agua. Se observó alta correlación entre el RAS y RASaj (r = 0.952), RASaj/2 (r = 0.935), RASCa (r = 0.96) y PSP (r = 0.75), así como entre la CE y SE (r = 0.949), SP (r = 0.982), Cl- (r = 0.958), Ca++ (r = 0.907), Mg++ (r = 0.894), SO4 = (r = 0.677), Na+ (r = 0.571) y CSR (r = -0.895). El Clcorrelacionó con Ca++ (r = 0.849) y Mg++ (r = 0.819); SO4 = con Ca++ (r = 0.721) y Mg++ (r = 0.72); Ca++ con Mg++ (r = 0.868); CSR con PSP (r = 0.658), IP (r = 0.747), SE (r = -0.791) y SP (r = -0.90); y SE con SP (r = 0.961). Se encontró factible la selección de un menor número de variables para clasificar el agua con validez. Por su CE, el agua tiene un índice de riesgo de moderado a severo (2.1) y por RAS de bajo a moderado (1.2). La tolerancia relativa de los cultivos evaluados fue cebada>triticale>trigo>maíz, lo cual indica que los criterios de FAO (Ayers y Westcot, 1985) son válidos para las condiciones de este trabajo. El trigo no germinó cuando la CE del agua fue de 3.0 dS m-1 y de 13.15 dS m-1 en el suelo, el triticale no germinó a valores de 4.0 en agua y 16.85 dS m-1 en suelo, mientras que la cebada germinó bajo todas las condiciones de salinidad evaluadas. En el caso de maíz, el rendimiento relativo del primer ciclo se caracterizó por la función y = -9.1289x + 97.407 (R2 = 0.9065), mientras que en el segundo fue y = -14.673x + 90.035 (R2 = 0.8175). La salinidad inicial del suelo fue muy importante, ya que cuando ésta es una condición pre existente modificó radicalmente el rendimiento potencial de referencia. El índice de riesgo ponderado para esta característica fue de 2.1 es decir el mismo que para la clasificación del agua por su salinidad, lo que representa un riesgo moderado y no es apta para cultivos sensibles. Se puede utilizar en cultivos de moderadamente sensibles a moderadamente tolerantes dependiendo de la especie. Los coeficientes de correlación entre la conductividad hidráulica y las características texturales fueron de 0.455 con arena, - 0.219 con limo y - 0.349 con arcilla. El contenido promedio de arcilla fue de 54.5% con una desviación estándar de 7.3%. Por su textura, los suelos se consideraron con un índice de riesgo severo (igual a tres), ya que son Vertisoles y Xerosoles y ambos tipos de suelo se distinguen por su alto contenido de arcilla y tienen un alto riesgo de salinización. Con respecto a la CE del suelo, para la determinación del índice de riesgo se consideró que una CE menor o igual a 1.0 dS m-1 no tiene ningún riesgo, de 1.01 a 6.0 tiene un riesgo moderado dependiendo del cultivo, mientras que suelos con valores mayores a 6.0 dS m-1 tendrán un riesgo severo para la mayoría de los cultivos. La media ponderada para esta característica fue de 1.66, un 60.2% de las muestras tuvieron una CE entre 1.01 y 6.0 dS m-1, 38% menor o igual a 1.0 dS m-1 y 2.9% mayor a 6.0 dS m-1. El índice de aridez anual fue de 0.118 el cual es característico de una zona árida, sin embargo enero, marzo, abril, mayo, junio, noviembre y diciembre se consideran meses hiperáridos (<0.05), octubre y julio áridos (0.05 - <0.20), febrero y agosto semiáridos (0.20 - <0.50) y septiembre sub-húmedo seco (0.50 -<0.65). Para establecer los índices de riesgo, se consideró que los valores de índice de aridez superiores a 1.0 (donde existe un excedente de agua) tendrían un índice de riesgo igual a 1.0, valores entre 0.5 y 1.0 un índice de riesgo de 2 y valores menores a 0.5 (ppn/ETP) un índice de riesgo de 3. De acuerdo con este criterio, bajo cualquier período de evaluación el índice de aridez anual fue menor a 0.5 con lo cual el índice de riesgo correspondiente fue de 3.0 (índice de riesgo severo). La máxima precipitación se registró en septiembre de 2003 y fue de 152.9 mm en una de las estaciones, la media fue de 78.5 mm, la precipitación máxima diaria 54.2 mm y la media de máximas diarias fue de 31.8 mm. La capacidad de retención de agua del suelo fue de 119 mm en promedio en el estrato de 0 a 30 cm, cantidad muy superior a la media de máximas. La capacidad de retención mínima fue de 51 mm, lo que indica que la probabilidad de que la lluvia lave el exceso de sales es muy baja y más si se utiliza el valor de la precipitación efectiva y el estrato de suelo de 0 a 60 cm. Lo anterior es un indicador del severo riesgo climático (valor de 3) que representa el uso de agua de mala calidad. El índice de riesgo general fue 2.27 e indica que el agua tiene un índice de riesgo de moderado a severo, definido principalmente por el contenido de arcilla de los suelos y por el índice de aridez de la región, circunstancias que en la mayoría de los casos no son tomados en cuenta al momento de clasificar el agua para uso agrícola.