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RESUMEN

Varias áreas en Oregón, EUA, son susceptibles de ser contaminadas por fuentes no puntuales de contaminación que provienen de cultivos bajo riego. Un uso eficiente y un reuso económico del agua en riego es la clave para proteger la calidad y la cantidad de las aguas subterráneas superficiales. La salinidad del suelo no es un gran problema en estas regiones.

La agricultura ha estado preocupada casi exclusivamente del uso efectivo de las entradas de energía para obtener producciones máximas. Ahora este enfoque ha cambiado hacia el manejo de los recursos para la preservación de la calidad del agua y de la tierra. Varios incentivos y normatividades están reforzando este cambio en Oregón. El manejo de las estrategias para la protección de la calidad del agua a través del riego eficiente incluye el tiempo y proporción de la aplicación de químicos, métodos y técnicas de riego más eficientes, y el reuso del agua para riego. El agua subterránea con contenido de nitratos está siendo usada para riego, dado que tiene valor de fertilizante y de agua.

La conservación del agua es vista como la clave para su uso eficiente. La conservación hace que el agua se encuentre disponible para otros usos benéficos. Mientras que el concepto es simple, la aplicación de medidas de conservación tiene impacto en la economía, en los patrones sociales y arreglos institucionales para el uso del agua, y en la naturaleza de nuestra necesidad de ella. Porque el agua es necesaria para la vida, las expectativas para su sustitución pues es un recurso escaso, son limitadas: su costo no puede utilizarse con el fin de racionarla, y una política nacional podría requerir que se utilizara para valores bajos tales como la agricultura.

INTRODUCCION

El riego se usa para ayudar al crecimiento de los cultivos en áreas donde la precipitación natural pudiera ser insuficiente para cubrir las necesidades del cultivo; se usa también para hacer descender la variabilidad en el crecimiento de la cosecha y de las ganancias por año. Los sistemas de riego pueden ser muy caros, con costos anuales que van desde varias decenas hasta varios cientos de dólares americanos por hectárea. Por ello es necesario maximizar otros aspectos para mejorar las cosechas, tales como el uso de fertilizantes y pesticidas. Estos insumos externos han traído consigo grandes incrementos en la producción agrícola durante los últimos 50 años, pero los insumos han sido caros. El agua por sí misma puede ser relativamente barata, y, en consecuencia, el incentivo económico para su uso eficiente es poco. Sin embargo, donde los costos del agua son una proporción significativa de los costos totales de producción, la eficiencia en su uso viene a ser un factor importante para el manejo de cultivos. El riego es con frecuencia practicado en suelos de grano medio y grueso, arenas o arenas limosas, que generalmente tienen una gran permeabilidad. La capa superior del suelo normalmente se mantiene húmeda bajo el riego para una máxima cosecha, y es por esto que los cultivos desarrollan profundidades radiculares superficiales, del orden de 30 a 60 centímetros. La permeabilidad alta y la poca profundidad radicular hacen de la infiltración en la zona radicular un fenómeno común.

En las áreas de Oregón donde se practica el riego, la precipitación anual es del orden de los 25 centímetros. Casi toda ella ocurre durante el invierno. Tal y como sucede en otras regiones con baja precipitación, la variabilidad por año es alta: de 15 a 45 centímetros.

La conexión entre el riego y la calidad del agua subterránea es casi directa a través del proceso de infiltración de químicos solubles bajo la zona radicular. Nitratos acarreados bajo la zona radicular se profundizan en pulsos en los años de precipitaciones extraordinarias o cuando hay agua en exceso almacenada por debajo de la zona radicular. Los pesticidas solubles también pueden infiltrarse. Estos pulsos pueden mover la materia soluble a velocidades promedio de 10 a 100 centímetros por año.

El riego en exceso en zonas áridas se utiliza para infiltrar la sal de la zona radicular. Este porcentaje de infiltración y cualquier adición de agua no planeada como resultado del sobre riego o de la alta precipitación alimentan el agua subterránea superficial. La elevación de las láminas de riego generan un problema severo en la agricultura de riego en zonas áridas. La salinización gradual es con frecuencia el resultado del incremento en las láminas de riego en áreas donde no existe un drenaje apropiado.

Hablando idealmente, la cantidad de agua usada en el riego debería ser exactamente igual a la cantidad de agua evaporada y a la transpiración del cultivo. Varios aspectos prácticos de la irrigación de cultivos hacen de esto una meta difícil de alcanzar. Este riego ideal se logra casi a la perfección por goteo, menos por aspersión y por surcos y mucho menos en el riego por inundación. El uso eficiente del agua puede obtenerse mediante riego por aspersión o por goteo, pero los costos de energía de estas opciones también se incrementan. Las limitantes debidas a los costos de energía harán bajar esta tendencia en el futuro. Al mismo tiempo grandes mejoras en eficiencia se están logrando en sistemas de riego por medio de surcos.

Se han logrado grandes cosechas en los últimos 50 años a través del uso de insumos energético en la agricultura. El interés actual se enfoca al incremento en la eficiencia. Por razones económicas y de calidad del ambiente, ahora hay una necesidad de lograr mayores eficiencias en las cosechas con menores insumos. La clave para un costo económico y ambiental menor es la conservación.

EFICIENCIA EN EL RIEGO

Las cantidades de agua que se utilizan para irrigación son grandes comparadas con las utilizadas para usos domésticos. Pequeños incrementos en la eficiencia del riego producirían incrementos significativos en el agua disponible para otros usos. La eficiencia es importante donde la competencia por el agua la hace deseable para incrementar los abastecimientos. La eficiencia también hace bajar los costos de energía de bombeo y de extracción de agua para irrigación. La competencia entre el riego y el uso doméstico se decide por lo general en favor de este último, debido a que la buena voluntad para pagar es mayor en los usos domésticos. La asignación de agua en el sur de California, EUA, en años recientes es un ejemplo. Sin embargo, los usos del agua para el riego, recreación, centros piscícolas y estáticos (por ejemplo: ríos con atractivos naturales) están más equilibrados, especialmente en estos últimos años dado que el uso público del agua ha sido defendido con mayor vigor. La eficiencia en el uso (conservación) se comienza a ver como una fuente extra de agua para estos usos públicos deseables.

La eficiencia en el riego tiene diferentes componentes (Tabla 1). Las pérdidas en los sistemas de distribución se deben a filtraciones y evaporación; las pérdidas en la aplicación del riego en las parcelas, al viento, a la evaporación y al drenado; y las pérdidas en el suelo, al agua en exceso que el cultivo no puede aprovechar.

1.   Eficiencia de conducción        Relación del agua entregada con el     
                                     agua apartada de la fuente             

2.   Eficiencia de aplicación        Relación del agua entregada con el     
                                     agua que llega del suelo               

3.   Eficiencia del uso del agua     Relación del agua disponible para el   
                                     cultivo con el agua aplicada al suelo  

La eficiencia puede incrementarse de diferentes formas. Las pérdidas en los sistemas de distribución pueden evitarse mediante el uso de tuberías o de revestimiento de canales. La eficiencia en la aplicación del riego varía con el sistema de irrigación, y puede ser incrementarse, por ejemplo, cambiando el riego de surcos por el de aspersión o por el de goteo. La calendarización del riego puede usarse para determinar de manera exacta las cantidades de agua que necesita el cultivo.

Un factor menos obvio en la eficiencia del riego es el efecto de la variación del suelo (English, et. al., 1986). En la Tabla 2 se muestra un ejemplo hipotético donde diferentes partes del suelo retienen diferentes cantidades de agua en la zona radicular. Pueden usarse diferentes estrategias de manejo para determinar las cantidades de agua adicionales que resultan de distintas eficiencias. El promedio de la capacidad de la zona radicular es de 11 centímetros de agua. Si se proporciona esta cantidad habrá lixiviación en la mitad del suelo, y la otra mitad no alcanzará su capacidad. El uso eficiente nominal es del 100%, y la eficiencia real del 91%. La eficiencia está definida como la proporción del agua aplicada que se almacena en la zona radicular. Si se aplican 14 centímetros de agua, que es la cantidad necesaria para llenar completamente la capacidad de la zona radicular, ocurre lixiviación en tres cuartos del suelo.

Una variación adicional del riego mediante surcos es la diferencia que hay entre el agua cercana a la parte superior del surco que está húmeda por un período más largo y la que se aplica cerca del fondo del surco. Esto es cierto incluso para suelos uniformes, y se incrementa conforme la longitud del surco crece. El riego por “pulsaciones u oleadas” con un gasto mayor al necesario, puede incrementar la eficiencia.

El costo del agua tiene en la práctica, influencia en la eficiencia del riego. En la Tabla 3 se muestra una comparación para dos áreas en Oregón con diferentes costos del agua (Miglioretto y Warkentin, 1990). El área con un costo alto usa solamente el agua necesaria para el uso consuntivo calculado, el área con agua barata utiliza un 50% más.

* Para frijoles bayos

EFICIENCIA Y CALIDAD
DEL AGUA SUBTERRANEA

Los modelos simples indican que las sustancias químicas solubles, tales como los nitratos, se filtrarán por debajo de la zona radicular en la misma proporción que el agua drenada por el suelo (Jury y Nielson, 1989). Si hay nitrógeno disponible para un crecimiento óptimo del cultivo, la pérdida de nitratos será una función lineal del volumen de agua infiltrada. Estos modelos simples se basan en el supuesto de que la solubilidad no es una limitante y no están en equilibrio. Estas últimas se desvían con el fin de dar aproximaciones útiles para la mayoría de los suelos. Esta relación lineal se mantiene a pesar de la variabilidad del suelo y de la uniformidad en el riego. Mientras halla nitrógeno disponible cualquier exceso de agua moverá nitratos.

El tiempo en las aplicaciones de nitrógeno afecta la pérdida por lixiviación porque éste a su vez afecta en cualquier momento, la concentración de nitratos en el suelo. La pérdida más grande ocurrirá cuando todo el nitrógeno se aplique en el instante de la siembra. La calidad del agua puede protegerse con un sistema de manejo que limite en cualquier momento, los nitratos en el suelo a la cantidad que el cultivo necesita.

La pérdida de un centímetro de agua por debajo de la zona radicular mediante lixiviación podría resultar en una pérdida del orden de 5 kg de nitrógeno por hectárea, si la concentración de la solución del suelo es del orden de 50 mg por litro. Después de varios riegos y con varios centímetros de lixiviación, la pérdida de nitrógeno puede aproximarse a 100 kg por hectárea. El costo del nitrógeno perdido puede ser de 45 dólares americanos; el costo del agua perdida podría ser de 10 a 50 dólares.

Se pueden obtener ganancias en la calidad del agua subterránea y en la eficiencia del riego si los terrenos se manejan en forma diferente dependiendo de la variación del suelo. Si la variación ocurre en una distancia de aproximadamente 50 metros, diferentes cantidades de agua pueden aplicarse en distintas partes del terreno. Si esta variación ocurre en el orden de los 5 metros, no es práctico tratarlos con ese criterio. La naturaleza de la variabilidad del suelo viene entonces a ser un factor importante en el manejo de la eficiencia y en la calidad del agua subterránea. Tales sistemas requieren de un conocimiento mayor, así como de tecnología más avanzada.

REUSO DEL AGUA

Algo del agua de riego que se pierde durante su transferencia y aplicación puede volverse a utilizar. El reuso es bastante común. La naturaleza y la cantidad del reuso dependen de las cantidades locales. El agua drenada del final de los surcos puede recolectarse y usarse como fuente de irrigación para terrenos con elevaciones más bajas. Los sistemas de rebombeo que recolectan el agua en exceso al final del terreno son también comunes. Bajo ciertas condiciones, el agua en exceso puede retornar por flujo natural a cuerpos de aguas superficiales o al subsuelo, y puede utilizarse otra vez. En cada uno de estos casos la eficiencia real del uso podría incrementarse. Sin embargo, la calidad del agua decrece a menudo, lo que puede limitar su reuso.

Los sedimentos y los químicos solubles en el agua pueden hacerla no apta para ello. La interacción entre la eficiencia y la calidad del agua es compleja, pero en general, a mayores eficiencias corresponden mejores calidades.

Un caso particular del reuso es el empleo de agua subterránea con concentraciones altas de nitratos en el riego. En este caso, los nitratos en el rango de 10 a 50 miligramos por litro se bombean desde profundidades de 10 a 30 metros y se usan como agua para riego en Oregón. Con concentraciones de nitratos por debajo de los 25 mg/l es necesario añadir nitrógeno para alcanzar los requerimientos de los cultivos. Por arriba de esa concentración y si el riego se basa en los requerimientos de agua del cultivo, es necesario suministrar un exceso de nitrógeno. Por ello el agua con alto contenido de nitratos se mezcla con agua que tiene baja esa sustancia y se obtiene la cantidad de nitrógeno correcta. El valor del nitrógeno compensa parte de los costos de bombeo (Tabla 4).

* Calculado para maíz con un requerimiento de 200 kg/Ha de fertilizante de nitrógeno y una lámina de 70 cm

ESTRATEGIAS PARA LA PROTECCION
DEL AGUA SUBTERRANEA

En Oregón, el Acta para la Protección de la Calidad del Agua Subterránea está destinada a proteger, conservar y restaurar los recursos del agua subterránea. Los estudios de la calidad de este tipo de agua proven información para una base de datos que identifiquen áreas en donde su calidad está en peligro. Si el agua subterránea tiene concentraciones de nitratos por arriba del 70% o concentraciones de otros químicos por arriba del 50% de los niveles permitidos, el área se declara “Area de Manejo del Agua Subterránea”. Actualmente hay dos de ellas en Oregón con fuentes no puntuales de contaminación. Un comité de manejo del agua subterránea local está formado por ciudadanos y usuarios del agua interesados en el área. Ellos preparan un plan de acción que detalla la implementación voluntaria de “prácticas del mejor manejo” y uso de planes de manejo de granjas individuales. El plan se basa en la información disponible de estudios de investigación, incluye monitoreo de la efectividad, y detalla la investigación, la transferencia de la información, la educación y proyectos de demostración necesarios para llevar el plan a cabo.

Estas “prácticas del mejor manejo” incluyen estrategias para la eficiencia en el riego. Dado que cualquier exceso de agua acarreará químicos solubles por debajo de la zona radicular, la eficiencia en su uso es la clave para mantener y mejorar la calidad del agua subterránea. Estas estrategias llegan a ser los componentes de los planes de granjas individuales que detallan: la calendarización del riego, el nivelado del terreno, los sistemas de aplicación del riego, etc., que deberán realizarse para incrementar la eficiencia en el riego.

USOS BENEFICOS

El propósito del manejo del agua es el de proveer agua para usos benéficos. La cantidad necesaria para lograrlo varía de acuerdo con la región. Por ello es difícil usar una definición uniforme para áreas grandes. Puede haber acuerdos generales que especifiquen cualquier uso, más allá de las cantidades requeridas, es un desperdicio. Sin embargo una reglamentación general que definan el desperdicio del agua podrían ser difíciles. Esto resulta en un desacuerdo sobre cuánta agua se desperdicia y en qué cantidad; pero los suministros serían incrementados por la conservación.

En Oregón, la competencia por el agua ha llevado a un creciente interés en su conservación. El agua conservada podría emplearse en otros usos benéficos. En sitios cuya precipitación no tiene una distribución uniforme, con lluvias en el invierno y períodos secos en el verano, el almacenamiento del agua es una necesidad. El uso del agua ese regula a través de una doctrina de apropiación que permite el desvío de agua en cantidades suficientes para usos benéficos. La prioridad para su uso se basa en los derechos de agua a partir de la fecha de llenado. Durante el período de estiaje los propietarios de derechos que tienen las fechas más recientes son las primeros en sufrir la restricción cuando la cantidad de agua no alcanza para todos los derechos de apropiación. Anteriormente la calidad del agua no es preocupaba en la doctrina de apropiación; hay ha llegado a ser prioritaria. La incógnita que se plantea es sí un uso benéfico puede permitir un decremento en la calidad del agua.

REFERENCIAS

ENGLISH, M.; TAYLOR, A. y JOHN, P. (1986), Evaluating Sprinkler System Performance. New Zealand Agricultural Science 20:1.

JURY, W. A. y NIELSON, D. R. (1989), Nitrate Transport and Leaching Mechanisms. Chap 5 in Follet, R. F. (editor) Nitrogen Management and Ground Water Protection. Elsevier, Amsterdam.

MIGLIORETTO, T. y WARKENTIN, B. P. (1990). Northern Malheur County Water Management Area. Unpublished report, Department of Soil Science, Oregon State University, pp 106.

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