PROCESOS DE SALINIZACIÓN EN SUELOS AGRÍCOLAS REGADÍOS IMPACTO DEL DÉFICIT HIDRICO Y DE LA SALINIDAD SOBRE ETc y LA PRODUCCIÓN

NIVELES DE SALINIDAD EN SUELOS REGADÍOS E INCULTOS

ÁREAS AFECTADAS CON AGUAS FREÁTICAS SUPERFICIALES Y SU CALIDAD

LAS PRACTICAS DE RIEGO Y LOS PROCESOS DE SALINIZACIÓN

Ing. Agr. José Morábito

Responsable Programa Riego y Drenaje del Instituto Nacional del Agua (INA-CRA)

Profesor de la Facultad de Ciencias Agrarias (UNCuyo – FCA)

DISMINUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN COMO CONSECUENCIA DE LA REDUCCIÓN DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN

(Ecuación de la FAO)

EVAPOTRANSPIRACIÓN

ETo: Cultivo de referencia

ETc: Máxima de un cultivo

ETc aj: Ajustada o real

Energía radiación

temperatura del aire

Presión de vapor humedad atmosférica

velocidad del viento

Contenido de agua en el suelo

Capacidad de conducción del suelo

Salinidad del suelo

Salinidad del agua de riego

Características del cultivo

Medio donde se produce

Manejo del cultivo

FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSPIRACIÓN

ETc BAJO CONDICIONES DE ESTRÉS HÍDRICO

COEFICIENTE DE ESTRÉS HIDRICO (Ks) considerando el contenido de humedad en el suelo

COEFICIENTE DE ESTRÉS HIDRICO (Ks) Excesivo contenido de humedad en suelo: deficiente aireación

PO

RC

EN

TA

JE

D

E T

RA

NS

PIR

AC

ION

100

50

0

HUMEDAD DEL SUELO

HUMEDAD

ADECUADA

CIERRE DE ESTOMAS

AIREACIÓN

DEFICIENTE

Wc URdef PMP

SAT

RELACIÓN PRODUCTIVIDAD-ESTRÉS HÍDRICO

Ky = factor de respuesta de la productividad [-] ETcaj = evapotranspiración ajustada (real) del cultivo [mm d-1] ETc = evapotranspiración del cultivo en condiciones estándar (sin estrés hídrico) [mm d-1]. ¿Cultivos perennes?

I = &&, remolacha

azucarera ,etc.

II = uva, sorgo,

trigo, tabaco, etc.

III = cebolla, pimiento,

tomate, papa, etc.

Función de producción (Doorenbos y Kassan, 1979)

Déficit relativo de Evapotranspiración

Red

ucció

n relativ

a de p

roducció

n

Ky < 1

Ky > 1

c

ajc

ET

ET1

m

a

Y

Y1IV = maíz, caña de

azúcar, etc. Más sensibles

al déficit hídrico

RELACIÓN PRODUCTIVIDAD-SALINIDAD (Ecuación de la FAO)

Ya = productividad real del cultivo Ym = productividad máxima esperada del cultivo cuando CEe < CEe umbral CEe = cond. eléctrica promedio extracto saturación zona radical [dS. m-1] CEe umbral = cond. eléctrica extracto saturación del umbral de Cee cuando la productividad del cultivo comienza a reducirse por primera vez por debajo de Ym [dS m-1] b = reducción de la productividad por incremento de CE [%/(dS m-1)] Los valores de CEe umbral y b: se obtienen por tabla

EFECTOS DE LA SALINIDAD DEL SUELO

La ecuación estima la reducción que se produciría en la evapotranspiración bajo distintas condiciones de salinidad

La tasa de reducción de la productividad con el incremento de la salinidad se expresa en

forma de la pendiente “b”: porcentaje de reducción de la productividad por cada dS m-1 de incremento de CEe.

Si el valor promedio de CEe en la zona radical se incrementa por encima del umbral crítico, la productividad del cultivo disminuirá en proporción al incremento de la salinidad

El efecto de la salinidad en la productividad es específico de cada cultivo.

En Mendoza los umbrales son más altos

100 % de productividad

Debería tomarse para

el 90% de productividad

Tolerancia a la salinidad de la variedad de vid Colombard sobre el portainjerto Ramsey en Loxton Australia desde 1986/87 a 1991/1992.

Relaciones de rendimiento-salinidad de diferentes combinaciones de plantas de vid (Vitis vinifera L.) con portainjertos (ZHANG X.,WALKER R.R., STEVENS R.M. & PRIOR L.D., 2002)

Tolerancia a la salinidad de la variedad de vid Sultana en Dareton Australia a partir de 1982/83 1987/88

Relaciones de rendimiento-salinidad de diferentes combinaciones de plantas de vid (Vitis vinifera L.) con portainjertos (ZHANG X.,WALKER R.R., STEVENS R.M. & PRIOR L.D., 2002)

28 genotipos del género Vitis clasificados según su tolerancia a la salinidad, representada por el tiempo que tarda en morirse el 25 % de un set de plantas cuando se riega con una solución 100 mM de NaCl (± 12dS.m-1).

Barras de color gris indican las variedades en las que no murió ningún individuo durante los 66 días. Martin & Vila, 2013. PAE-INTA-UNCuyo-INA.

COEFICIENTE DE ESTRÉS HIDRICO (Ks) Efecto conjunto: déficit hídrico y exceso de salinidad en el suelo

Procesos de salinización a nivel de cuenca. Sistema hídrico integrado en una Cuenca

Suelos salinos

Ciudad de

Mendoza

CUENCA DEL RIO MENDOZA (22.800 km2)

Embalse Potrerillos

Andes

c Embalse

El Carrizal

Río Mendoza

Río Tunuyán

Sistema de riego

del río Tunuyán Inferior

Sistema de riego

Del río Mendoza

Salinidad expresada como conductividad

eléctrica (1000 S.cm-1 = 1 dS.m -1)

Sodicidad: relación adsorción sodio (RAS)

EFECTO DE LA

SALINIDAD DEL SUELO

• Afecta la estructura del suelo

• Efecto osmótico (reducción de la

disponibilidad de agua para el cultivo)

• Efecto iónico (acumulación, Ion

cloruro - boro)

ZONA INSATURADA Componentes del balance hídrico. Transporte de sales en el subsuelo

Percolación

Ascenso capilar

Nivel de la freática

Zona radical

Evapotranspiración

Riego +

Precipitación Nivel del terreno

Agua y solutos

Hacia y desde el agua freática

Variación anual e inter-anual de la salinidad del suelo (CEe) simulada en la zona de raíces, de viñedos (años 90-95)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

May/90 May/91 May/92 May/93 May/94 May/95

Tiempo (meses)

ECe

(d

S.m

-1

)

Valor máximo medido Valor mínimo medido Simulado

L

C

L

L

C

C

C

L

L

C

CUENCAS HIDROGEOLÓGICAS y OASIS

• Yalgüaraz

• Uspallata

• Norte (Mendoza y Tunuyán

Inferior)

• Centro (Tunuyán Superior)

• Sur (Atuel y Diamante)

• Malargüe

• Río Colorado

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N

Estación MendozaAeropuerto El Plumerillo

Estación MendozaObservatorio PGSM

Estación Chacras de Coria

Estación San Martín

Área de Riego Río Tunuyán Inferior

ASOC. INDEPENDENCIAASOC. RIVADAVIAASOC. SAN MARTININSP. CONSTITUCIONINSP. GUEVARAINSP. MEDRANOINSP. MONTECASEROS

Zonas de Riego Río Mendoza

ASOC. 1ª ZONAASOC. 2ª ZONAASOC. 3ª ZONAASOC. 4ª ZONAASOC. 5ª ZONAASOC. 6ª ZONA

Río Mendoza

Río Tunuyán

Estaciónes Meteorológicas

# Puntos de Muestreo

# Eficiencia de Riego

Km5040302010010

1:550000

Mapa del área de estudio, localización de los puntos de muestreo en el área de estudio

SALINIDAD DE SUELOS REGADÍOS E INCULTOS EN EL OASIS NORTE DE MENDOZA Morábito J., C. Mirábile, P. Pizzuolo, D.Tozzi, M. Manzanera y L. Mastrantonio (2002)

Salinidad de extracto de saturación del suelo en dS.m-1 para el área del río Mendoza. Tamaño de la muestra, media, desviación estándar y error de estimación

Salinidad de extracto de saturación del suelo en dS.m-1 para el área del río Tunuyán inferior. Tamaño de muestra, media, desviación estándar y error de estimación

Profundidad

(m)

Estado del

suelo

Tamaño de

la muestra (n)

Media Desviación

estándar

(S -̂ )

Error de

estimación ± B

Cultivado 98 2,888 (A) 1,986 0,393 0 a 0,25

Inculto 38 34,327 (B) 32,078 10,199

Cultivado 173 2,441 (A) 1,705 0,254 0 a 0,50

Inculto 38 32,722 (B) 28,940 9,202

Cultivado 71 2,980 (A) 2,002 0,466 0,50 a 0,80

Inculto 37 28,932 (B) 23,644 7,619

Cultivado 145 2,722 (A) 1,762 0,287 0,50 a 1,00

Inculto 34 28,854 (B) 22,799 7,664

Profundidad

(m)

Estado del

suelo

Tamaño de

muestra (n)

Media Desviación

estándar

(S -̂ )

Error de

estimación ± B

Cultivado 134 2,670 (A) 1,685 0,285 0 a 0,25

Inculto 55 14,482 (B) 21,624 5,715

Cultivado 142 2,582 (A) 1,669 0,275 0 a 0,50

Inculto 56 14,488 (B) 16,548 4,334

Cultivado 134 2,494 (A) 1,539 0,261 0,50 a 0,80

Inculto 55 16,604 (B) 16,591 4,385

Cultivado 141 2,669 (A) 1,617 0,267 0,50 a 1,00

Inculto 56 16,177(B) 16,182 4,238

Nota: letras distintas indican una diferencia significativa entre las medias (a:0,05)

Nota: letras distintas indican una diferencia significativa entre las medias (a:0,05)

SUPERFICIE CULTIVADA E INCULTA SEGÚN INTERVALOS DE SALINIDAD DEL SUELO PARA LA CAPA DE 0 A 50 CM DE PROFUNDIDAD

CONCLUSIONES: estimar requerimiento de lixiviación, eficiencias potenciales, altos niveles salinos vinculados a problemas de drenaje subsuperficial, la CEes del suelo inculto es significativamente (α=0,05) superior a la del cultivado, 63% de la cuenca tiene niveles de salinidad inferior a 8 dS.m-1 en el primer estrato y la superficie cultivada se hace casi nula cuando ésta supera los 6 dS.m-1.

Valores de probabilidad y significancia de la prueba de Kruskal-Wallis, dentro y entre grupos, y para cada profundidad de muestreo

Nota: *=significativo y ns=no significativo, para =0,05

Variables respuesta Grupos dentro Grupos entre

CEes 0_50 (S cm-1) CEes 50_100 (S cm-1)

1973 cultivado vs inculto 0,0001 * 0,0001 *

2002 cultivado vs inculto 0,0001 * 0,0001 *

Cultivado 1973 vs 2002 0,0515 ns 0,0671 ns

Inculto 1973 vs 2002 0,9684 ns 0,2395 ns

EVOLUCIÓN DE LA SALINIDAD DE SUELOS REGADÍOS E INCULTOS EN EL AREA DEL RÍO MENDOZA . Morábito J., C. Mirábile, M. Manzanera, O. Cappe, D. Tozzi y L. Mastrantonio. 2005.

¿Ha habido incremento de la salinidad de suelos cultivados como incultos entre ´73 y ´02?

Localizar espacialmente las subáreas con incremento o disminución

Disponer de información para la recuperación de los suelos, mejorando el drenaje natural / artificial o construyendo nuevos colectores /drenes parcelarios.

Dar información general y particular para planificar el manejo del agua a nivel de oasis.

2500000 2510000 2520000 2530000 2540000 2550000 2560000 2570000

6330000

6340000

6350000

6360000

6370000

6380000

6390000

6400000

6410000

0

1000

2000

3000

4000

5000

2500000 2510000 2520000 2530000 2540000 2550000 2560000 2570000

6330000

6340000

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6360000

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6380000

6390000

6400000

6410000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2500000 2510000 2520000 2530000 2540000 2550000 2560000 2570000

6330000

6340000

6350000

6360000

6370000

6380000

6390000

6400000

6410000

áreas con disminución de

salinidad al 2002

Mapa de iso-diferencias de salinidad de suelo cultivado para el estrato comprendido entre 0 y 50 cm en la cuenca del río Mendoza (2002-1973)

áreas con aumento de salinidad al 2002

2500000 2510000 2520000 2530000 2540000 2550000 2560000 2570000

6330000

6340000

6350000

6360000

6370000

6380000

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6400000

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0

2000

4000

8000

16000

32000

64000

2500000 2510000 2520000 2530000 2540000 2550000 2560000 2570000

6330000

6340000

6350000

6360000

6370000

6380000

6390000

6400000

6410000

0

2000

4000

8000

16000

32000

64000

2500000 2510000 2520000 2530000 2540000 2550000 2560000 2570000

6330000

6340000

6350000

6360000

6370000

6380000

6390000

6400000

6410000

Mapa de iso-diferencias de salinidad de suelo inculto para el estrato comprendido entre 0 y 50

cm en la cuenca del río Mendoza (2002-1973)

áreas con disminución

de salinidad al 2002

áreas con aumento de salinidad al 2002

CONCLUSIONES

Existen diferencias significativas (=0,05) de CEes entre cultivado e inculto, en

ambos años 1973/2002 y para cada profundidad de los suelos muestreados.

No existen diferencias significativas (=0,05) de CEes entre 1973 y 2002, dentro

del área cultivada ni del área inculta para las dos profundidades de muestreo.

Las diferencias se hacen significativas ( = 0,10) para suelos cultivado en ambas

profundidades año 1973/2002.

DINÁMICA DE LA SALINIDAD DEL SUELO EN EL RÍO TUNUYÁN INFERIOR. 1985-2002. Mirábile C., Morábito J., Manzanera M., Tozzi D. 2005

Iso-variación de salinidad en el área de estudio. Año 2002-1985

Iso-variación de salinidad

0,50- 1,00 m. 2002 - 1985

Iso-variación de salinidad

0 - 0,50 m 2002 - 1985

Salinidad del extracto de sat. del suelo cultivado en dS.m-1

Tamaño de la muestra, media, desviación estándar y error de estimación

Prof (m) Año

Tamaño

muestra (n)

Mediana Media Desviación

estándar

Error de

Estimación ± B

1985

168

2,984 (A)

3,132

1,371

0,207

0 a 0,50

2002 142 2,025 (B) 2,582 1,669 0,275

1985

163

2,980 (A)

2,999

1,310

0,201

0,50 a 1,00

2002 141 2,580 (B) 2,669 1,617 0,267

Nota: letras distintas indican una diferencia significativa entre las medianas (:0,05)

•Hay diferencias significativas (α = 0,05) de la salinidad entre 1985 y 2002 •Ha habido desalinización (60 %) por profundización de los niveles freáticos •La mayoría del los suelos del área están por debajo de 4 dSm-1..

SALINIDAD DEL AGUA FREÁTICA EN EL ÁREA REGADÍA DEL RÍO MENDOZA

Ortiz Maldonado M., J. Morábito, E. Rearte (2004)

Profundidad de niveles freáticos

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CE_20040 - 20002000 - 40004000 - 60006000 - 80008000 - 1200012000 - 1600016000 - 2000020000 - 24000No Data

# FreatímetrosRío MendozaLímte departamental

2510000

2510000

2520000

2520000

2530000

2530000

2540000

2540000

2550000

2550000

2560000

2560000

2570000

2570000

6340000 6340000

6350000 6350000

6360000 6360000

6370000 6370000

6380000 6380000

6390000 6390000

•Área Surgencia: 13.230 ha con freática cercana a superficie NF < 1,5 m. •Área Lavalle: 6.081 ha con freática cercana a superficie. NF < 1,5 m. •90 % del área de influencia de la red freatimétrica tiene salinidades mayores a 4 dS cm-1. •Se observa un aumento de los valores de salinidad desde la dirección SW hacia NE

SALINIDAD DEL ACUIFERO

FREATICO EN LA CUENCA

DEL RIO MENDOZA

NIVELES FREÁTICOS EN EL RIO TUNUYAN INFERIOR Ortiz Maldonado et alt. 2005

SALINIDAD DEL AGUA

FREÁTICA 2006

Salinidad de agua superficial Salinidad de suelos

DESEMPEÑO DEL RIEGO POR SUPERFICIE EN EL ÁREA DE REGADÍO DE LA CUENCIA DEL RÍO TUNUYÁN SUPERIOR MENDOZA. Schilardi C., Morabito J. & Vallone R. 2010.

(/40

(/90

(/94

(/92

Febrero_09

0 - 2

2 - 4

4 - 6

6 - 8

8 - 12

12 - 16

> 16

No Data

Rutas_y_caminos_mza.shp

ruta

calle

huella

huella-accesible solo en 4x4

Area.shp

N

EW

S

2470000

2470000

2475000

2475000

2480000

2480000

2485000

2485000

2490000

2490000

2495000

2495000

2500000

2500000

2505000

2505000

2510000

2510000

626

500

0

62

650

00

627

000

0

62

700

00

627

500

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62

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00

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0

62

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00

628

500

0

62

850

00

629

000

0

62

900

00

Áreas con distintos valores de conductividad eléctrica (dS/m) del agua freática en febrero de 2009

Mayo 05Agosto 06

Abril 07Octubre

07Febrero 08

Agosto 08Febrero 09

< 2

2 a 4

4 a 6

6 a 8

8 a 12

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Superf

icie

rela

tiva (

%)

CE (dS/m)

Superficie relativa (%) según el grado de afectación a la

salinidad del agua freática para distintas fechas

El agua freática puede clasificarse como buena (C1S2). El mayor problema es la saturación del suelo. Se recomienda mantener periódicamente los arroyos (actúan como desagües) y ampliar red de drenes 2darios

San Rafael

Río Diamante

Río Atuel

Gral. Alvear

Río

Atu

el

COMPORTAMIENTO DEL NIVEL FREÁTICO EN EL AREA BAJO RIEGO DEL TERCIO INFERIOR DEL RIO ATUEL Ing. R. Pereira, 2010

ISOBATAS MEDIAS. AREA REGADIA DEL RÍO ATUEL

La mayor área comprometida se observa en primavera. La causa tendría dos orígenes:

a) El riego

b) Las precipitaciones

Profundidad media

mensual (m) por subzona

de riego (1980-2008) -2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

EN

E

FE

B

MA

R

AB

R

MA

Y

JU

N

JU

L

AG

O

SE

T

OC

T

NO

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Pro

fun

did

ad

(m

)

San Pedro Alv-Bowen Soitué Real del Padre

ISOLÍNEAS DE SALINIDAD MEDIA ESTACIONAL DEL AGUA SUBTERRÁNEA

•La zona presenta una problemática de drenaje importante. •La profundidad media anual del NF es de 1,65 m. En primavera el 59% de la zona tiene el NF < 1,5 m. El 72% del área estudiada presenta NF a menos de 2,0 m •La CE media del agua freática alcanza los 5.4 dS.m-1 (3 veces la CE agua de riego)

BULBO HÚMEDO

CALICAT

A

2,5 m entre hileras

Plantas de vid

Periferia superficie

0 – 0,10 m

Periferia profundo

0,4 – 0,5 m

Centro superficie

Centro profundo

Croquis de ubicación de extracción de muestras de suelo en riego por goteo

DESEMPEÑO DEL RIEGO POR GOTEO EN MENDOZA. ANÁLISIS DE LOS COEFICIENTES DE UNIFORMIDAD Y DE LA SALINIDAD DEL SUELO C. Fontela, J. Morábito, J. Maffei, S. Salatino, C. Mirabile, y L. Mastrantonio. 2008.

Salinidad y sodicidad de los suelos

Ubicación Bulbo Interfilar Variables respuesta Profundidad de muestreo (m)

Media DS Media DS 0,10 - 0,30 2,15 1,75 3,41 3,79

CEes (dS/m) 0,30 - 0,50 1,80 1,39 3,70 3,91 0,10 - 0,30 2,53 1,60 4,51 6,49

RAS 0,30 - 0,50 2,46 1,77 4,12 5,16 0,10 - 0,30 6,32 7,35 13,71 26,04

Cl (me/L) 0,30 - 0,50 5,32 5,22 17,65 30,11

No se observan grandes diferencias entre las profundidades de muestreo para cada ubicación.

En general se destaca una alta dispersión de los datos

CEes (dS/m) según ubicación de muestreo

0

5

10

15

20

CEes

bulbo interf

0

10

20

30

RAS

bulbo interf

0

50

100

150

Cloruros

bulbo interf

RAS según ubicación de muestreo

Iones cloruros (me/L) según ubicación de muestreo

Hay diferencias significativas (α = 0,05) entre medias de Cee, RAS y anión Cl-1

La salinidad es mayor en el interfilar (59 % de 0,10 - 0,30 y 106 % de 0,30 – 0,50)

El RAS es mayor en el interfilar:78 y 67 % para las respectivas profundidades

El anión Cl-1 es mayor en el interfilar (117 y 232 % mayor)

REGISTRO EN TIEMPO REAL DEL CAUDAL DE RIEGO Y DE LA SALINIDAD DEL AGUA

0,96 dS/m 1,16 dS/m 1,05 dS/m 2,01 dS/m (Cosecha)

Lluvias febrero

Fertilizaciones controladas

Lavado fertilizante

2,01 dS/m (Cosecha)

1,19 dS/m

Sensor 5TE

Sensor GS3

Déficit Hídrico a cosecha

REGISTRO EN TIEMPO REAL DE: AGUA DISPONIBLE, SALINIDAD y Tº EN SUELO

-La salinidad impacta en la ETc y en el rendimiento de los cultivos

-La composición de sales de suelo salino puede generar problemas de toxicidad

-C/cultivo tiene su umbral de tolerancia a la salinidad que se debería conocer/investigar

-Suelos salinos se localizan en lugares bajos de la cuenca y/o con mal drenaje

-En Mza., existe abundante información sobre calidad de agua de riego, niveles de salinidad de suelos (cultivados e incultos), niveles y calidad de agua freática como para estimar las laminas de recuperación de suelos salinos y los RL. Usar valores in situ.

-Los métodos de riego afectan la distribución de sales espacialmente y en profundidad. Hay que controlar anualmente la salinidad.

-Hay equipos modernos para controlar la humedad/salinidad y tomar medidas a tiempo

Muchas gracias