Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
Natividad Ruiz, L. Miranda, J.A. Gómez-Mora, P. Gavilán
Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera (IFAPA)
wwww.bibliotecahorticultura.com
Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
HUELLA HÍDRICA Y MANEJO DEL RIEGO Y LA FERTILIZACIÓN EN EL CULTIVO DE FRAMBUESA Y ARÁNDANO EN HUELVA (ESPAÑA)
Ruiz, N.1, Miranda, L.2, Gómez-Mora, J.A.2, Gavilán, P.1
1Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera (IFAPA). Centro “Alameda del Obispo”. Avda. Menéndez Pidal s/n. 14004. Córdoba.
2IFAPA. Centro de Huelva. Finca Experimental El Cebollar. Ctra. Ermita-Montemayor, HU-3110 km. 4,5. Moguer (Huelva).
1natividad.ruiz.baena@juntadeandalucia.es; 2luis.miranda.enamorado@juntadeandalucia.es
2josea.gomez@juntadeandalucia.es; 1pedrod.gavilan@juntadeandalucia.es
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN
2. MATERIAL Y MÉTODOS
2.1. El sistema de cultivo en frutos rojos: breve descripción
2.2. Balance Hídrico
2.3. Nitrógeno aportado y drenado e Indicadores de gestión
2.4. Cálculo de la Huella del Agua
3. RESULTADOS
3.1. El caso de la frambuesa: Nitrógeno aportado y drenado e Indicadores de gestión
3.2. Huella del Agua de Riego para la frambuesa
3.3. El caso del arándano: Nitrógeno aportado y drenado e Indicadores de gestión
3.4. Huella del Agua de Riego para el arándano
4. DISCUSIÓN
5. CONCLUSIONES
6. REFERENCIAS
RESUMEN
El agua se ha convertido en un recurso cada vez más disputado. La agricultura, el turismo, la industria y la población compiten entre sí por un suministro que es limitado y que, además, se ve afectado por el cambio climático. A esto se suma que la sociedad es cada vez más consciente de los problemas ambientales y exige que el uso del agua sea más eficiente y sostenible. En este escenario, la agricultura juega un papel muy importante. Aunque es un sector esencial, también puede provocar contaminación difusa en ríos y acuíferos, especialmente cuando parte del nitrógeno aplicado como fertilizante se filtra a las aguas subterráneas o llega a las superficiales. Esto es especialmente relevante en zonas de producción intensiva, como la provincia de Huelva, donde los frutos rojos frambuesa, arándano, fresa, mora tienen un gran peso económico. Para entender mejor este impacto se recurre al concepto de Huella de Agua, un indicador que permite evaluar de forma más completa cómo afecta el manejo del fertirriego al medio ambiente en la producción, en este caso, de los frutos rojos. El enfoque presentado en este trabajo supone un avance importante, ya que estudios anteriores se basaban en datos teóricos o no consideraban la Huella de Agua Gris, que es precisamente la parte del indicador que refleja el riesgo de contaminación del agua por el uso de fertilizantes. En este trabajo se han utilizado datos reales obtenidos tanto en fincas comerciales como en ensayos del IFAPA en la finca “El
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Cebollar”, en Moguer (Huelva). Se ha medido directamente la evapotranspiración del cultivo, las entradas y salidas de nitrógeno y las producciones reales. Esta aproximación basada en datos empíricos permite caracterizar con mayor rigor el funcionamiento real del cultivo y mejorar la precisión en la estimación de su Huella hídrica. Los resultados muestran que producir un kilogramo de frambuesas requiere entre 290 y 350 litros de agua, mientras que en el arándano la Huella hídrica llega a unos 540 litros por kilo en plantaciones adultas de cuatro años. Lo más llamativo es que la mayor parte de esta Huella corresponde al agua gris: un 66% en frambuesa y un 57% en arándano. Es decir, el impacto no se debe solo al agua que el cultivo necesita para crecer, sino también al riesgo de que los fertilizantes contaminen el entorno. Estos datos ponen de relieve la importancia de mejorar las técnicas de fertirriego, ajustar mejor las dosis de fertilizantes y seguir avanzando hacia prácticas agrícolas que protejan los recursos hídricos. La Huella de Agua, especialmente cuando se calcula con datos medidos en campo, se convierte así en una herramienta muy útil para tomar decisiones más sostenibles y para comprender mejor cómo nuestras formas de producir alimentos influyen en el medio ambiente.
PALABRAS CLAVE: Huella del agua, contaminación difusa, nitratos, eficiencia abonado nitrogenado, sostenibilidad.
1. INTRODUCCIÓN
Aunque el nitrógeno y el agua son recursos esenciales para el crecimiento y desarrollo de las plantas, su manejo inadecuado puede convertirse en un factor limitante para la sostenibilidad agrícola. En Andalucía, la agricultura constituye el principal usuario de agua, concentrando alrededor del 78% del consumo total (Fundación Centro de Estudios Andaluces, 2007). Esta elevada demanda se ve agravada por la marcada irregularidad climática de la región, caracterizada por precipitaciones escasas y muy variables entre años, lo que intensifica los episodios de sequía y aumenta la presión sobre los recursos hídricos disponibles. A la limitación cuantitativa del agua se suma el deterioro de su calidad. En diversas masas de agua de la región se han detectado concentraciones elevadas de nitratos, resultado de los excedentes de fertilizantes nitrogenados aplicados en la agricultura intensiva, así como de otras fuentes antropogénicas. Este problema no solo compromete la disponibilidad de agua apta para diferentes usos, sino que también incrementa el riesgo de eutrofización y afecta al buen estado ecológico exigido por la normativa europea. Como consecuencia, la superficie declarada como zona vulnerable a la contaminación por nitratos de origen agrario (ZV) en Andalucía ha experimentado un notable incremento en la última revisión oficial, alcanzando aproximadamente el 25% del territorio andaluz (Junta de Andalucía, 2020). Esta expansión evidencia la necesidad de mejorar las estrategias de gestión del agua y de la fertilización, especialmente en sistemas agrícolas intensivos, con el fin de avanzar hacia una producción más eficiente y ambientalmente sostenible.
La agricultura intensiva bajo plástico en Andalucía tampoco queda al margen de los problemas asociados a la contaminación difusa. Un ejemplo destacado es el sector de los frutos rojos en la provincia de Huelva, que constituye uno de los pilares fundamentales de la economía agraria andaluza y española. Su peso internacional es notable: en la campaña 2024/2025 las exportaciones superaron los 1.600 millones de euros (Consejería de Agricultura, Pesca, Agua y Desarrollo Rural de la Junta de Andalucía, 2025), situando a la provincia como líder nacional en la producción y comercialización de estos cultivos, con una superficie de 12.915 ha.
Los productores de frutos rojos mantienen un firme compromiso con la calidad, la seguridad alimentaria y la sostenibilidad, cumpliendo estrictos protocolos y certificaciones
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reconocidos a nivel internacional. No obstante, al igual que ocurre en otros sistemas agrícolas intensivos, el sector debe afrontar el desafío que supone la contaminación difusa asociada principalmente al uso de fertilizantes y al riesgo de lixiviación de nutrientes hacia las masas de agua.
Dirigir el foco de atención hacia metodologías que permitan evaluar la gestión del fertirriego y aumentar la eficiencia del agua y el abonado nitrogenado, se ha convertido en un objetivo fundamental en las regiones áridas en los últimos tiempos. El análisis de ciclo de vida (ACV) es una de las herramientas metodológicas de gestión medioambiental (ISO 14040), que evalúa los impactos ambientales de un producto, proceso o servicio a lo largo de su ciclo de vida. Este análisis se ha realizado para los sistemas de producción más representativos del cultivo de la fresa en la provincia de Huelva (Romero-Gámez y Suárez-Rey, 2020). La Huella de Nitrógeno es otro indicador que considera las emisiones totales, directas o indirectas, de nitrógeno reactivo provenientes de la producción de un producto o servicio (Liu et al., 2025). Otro de los más empleados es el indicador de “Huella hídrica” o “Huella del Agua”, introducido por Hoekstra en 2002, y que culminó con la publicación en 2011 del “Manual de evaluación de la Huella Hídrica” (Hoekstra et al., 2011). Este indicador es una medida que cuantifica el volumen total de agua utilizado para producir bienes agrícolas, considerando toda el agua consumida a lo largo de la cadena de producción y es clave para evaluar el impacto ambiental del uso del agua en la agricultura, ya que permite identificar cultivos o prácticas agrícolas con alto consumo de agua o con un impacto contaminante. La medida de la Huella hídrica de los cultivos se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible 6 y 12 de la Agenda 2030 de las Naciones Unidas y puede ayudar a decidir qué productos son más eficientes desde el punto de vista hídrico para ayudar en la toma de decisiones de políticas sobre el uso del agua, el desarrollo rural y la sostenibilidad agrícola.
El indicador de la Huella Hídrica (ISO-14046, 2014) se clasifica habitualmente en tres categorías o componentes: Huella hídrica azul (agua de riego superficial o subterránea utilizada en el proceso de evapotranspiración), Huella hídrica verde (agua de lluvia utilizada en la evapotranspiración) y Huella hídrica gris (Hoekstra et al., 2011). El agua gris es un agua “virtual” y da lugar a la Huella hídrica gris, que es un concepto desarrollado para cuantificar la contaminación hídrica midiendo la degradación de la calidad del agua en términos de volumen equivalente de agua dulce (Franke et al., 2013, Hoekstra et al. 2011). Se define como la cantidad de agua necesaria para diluir la carga contaminante hasta alcanzar las concentraciones permitidas en las normas ambientales (Chapagain y Hoekstra, 2008). Estudios globales sobre la Huella hídrica han demostrado que la producción vegetal representa el 67% de la Huella hídrica total (92% considerando también a la ganadería), lo que la convierte en el mayor contribuyente al consumo global de agua (Hoekstra y Mekonnen, 2012). Se han realizado amplios estudios sobre la Huella Hídrica en la agricultura en muchos cultivos y regiones (Mekonnen y Hoekstra, 2010 y 2011; Chapagain y Hoekstra, 2010; Sarafi et al., 2024), pero la mayoría de ellos asumen valores teóricos, realizan simulaciones (Mialyk et al., 2024) o simplemente no contemplan la Huella de agua gris, de hecho, menos de la mitad de los estudios incluyen la determinación de esta Huella (Lovarelli et al., 2016). Por otro lado, también se han estudiado los efectos de diferentes niveles de aguas depuradas con laboreo convencional y no laboreo (Yerli y Shain, 2024), unido a los efectos de la aplicación de biochar (Yerli, 2025), y también, el impacto de diferentes niveles de fertilización nitrogenada en la determinación de la Huella de cultivos como el ajo (Farag et al., 2024) o la patata, combinando riego superficial y subterráneo con diferentes estrategias de manejo como puede ser el riego deficitario (Elsalam et al., 2022).
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Se hace necesario desarrollar este trabajo sobre la Huella Hídrica en frutos rojos debido a la escasez de información existente para estos cultivos. Además, en este estudio se recopilan valores reales obtenidos a escala de campo, tanto de nitrógeno lixiviado como de evapotranspiración, con el fin de evaluar el indicador de Huella del Agua en la gestión del fertirriego, un aspecto del que no se dispone de precedentes en España.
2. MATERIAL Y MÉTODOS
El presente trabajo lleva a cabo un estudio para la determinación de la Huella del Agua de Riego en frambuesa y arándano, basado en datos experimentales obtenidos por el IFAPA en ensayos de eficiencia del riego y de fertilización nitrogenada realizados en la finca experimental “El Cebollar” (Moguer) en la provincia de Huelva. Se incluyen también los datos obtenidos de parcelas comerciales del T.M. de Almonte, donde se efectuó un seguimiento del riego y abonado con la misma metodología de los ensayos realizados por el IFAPA, pero aplicando el riego y el fertilizante según el criterio del agricultor. En ambos casos, se obtuvieron datos de producción, bien aportados por el agricultor en el caso de las parcelas colaboradoras (A) o medidos en los ensayos del IFAPA (B). En la Tabla 1 se muestra la caracterización de los casos de estudio en frambuesa y arándano. Además, se dispuso de información de un total de 28 escenarios más de riego-producción en arándano, que proceden de un ensayo de optimización del riego en una parcela comercial (escenario C), desde su plantación en 2017 hasta la campaña 2023/2024 en el T.M. de Almonte (Huelva). Con este historial de datos se pudo complementar el cálculo de la Huella Azul para el cultivo del arándano en este trabajo
Tabla 1. Cultivos, campañas, número de casos de estudio, fechas de plantación, final del ciclo y densidad de plantación para los puntos de estudio de fertirriego-producción de frambuesa y arándano en parcelas comerciales de Almonte (A) y en los ensayos del IFAPA en la finca “El Cebollar” en Moguer (Huelva) (B). (1) En arándano se indica la fecha de la poda final de ciclo para cada campaña; (2) Frambuesa no remontante.
Frambuesa A (2) 20/21 1 04/11/20 01/06/21 13.636
Frambuesa B 19/20 4 18/06/19 26/06/20 12.500
Frambuesa B 20/21 4 16/06/20 21/06/21 12.500
Frambuesa B 23/24 4 16/06/23 07/06/24 12.500
Arándano A 21/22 1 15/01/17 03/06/22 4.333
Arándano A 23/24 1 19/01/23 14/05/24 4.333
Arándano B 20/21 3 10/12/19 27/05/21 2.727
Arándano B 21/22 3 10/12/19 27/05/22 2.727
Arándano B 22/23 3 10/12/19 02/06/23 2.727
Arándano B 23/24 3 10/12/19 29/05/24 2.727
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2.1. El sistema de cultivo en frutos rojos: breve descripción
Los trabajos se realizaron en los términos municipales de Moguer (Finca “El Cebollar”) y en Almonte (finca colaboradora). El clima en Almonte es Csa Mediterráneo típico (clasificación de Köppen-Geiger) con lluvias estacionales y verano seco y caluroso. En Moguer el clima es mediterráneo subhúmedo con influencia atlántica. Las temperaturas medias mensuales oscilan entre 12ºC en invierno y 24ºC en verano. El suelo varía según las fincas, predominando la textura arenosa en las parcelas del municipio de Almonte (clasificación USDA), y la franco-arenosa para las parcelas de ensayo de la Finca Experimental de “El Cebollar” (Moguer).
Los frutos rojos en la provincia de Huelva se cultivan bajo macrotúnel sobre caballones o lomos de cultivo previamente desinfectados y acolchados con plástico negro que recubre al lomo y bajo el cual se coloca la cinta o tubería de riego localizado. El plástico que cubre el marcotúnel es de polietileno de baja densidad y se estima que deja pasar aproximadamente un 80% de la radiación al interior del túnel (Gavilán et al., 2015). Este valor puede variar dependiendo del envejecimiento del plástico. Los macrotúneles pueden tener diferente dimensión, aunque lo más frecuente es que sean de 6,6 m de ancho (6 m en arándano), 60-70 m de largo y 3 m de altura en su cénit.
La frambuesa (Rubus idaeus L.), tiene una amplia gama de ciclos de cultivo, aunque normalmente se planta en junio y finaliza en junio del año siguiente con dos periodos de cosecha (variedades remontantes), separados por una poda que se practica habitualmente en enero del segundo año. Se construyen normalmente 3 lomos por túnel (Figura 1), con una fila de cultivo por lomo. El arándano (Vaccinium corymbosum L.) es una especie plurianual en la que se efectúa una poda normalmente a finales de mayo y que se cultiva en una única fila por lomo (Figura 2) y dos lomos por túnel. El sistema de riego localizado en frutos rojos lo componen ramales portagoteros (cintas o tuberías) que aplican caudales de entre 5 y 7,5 l/h*m, disponiendo una o dos cintas por lomo. El resto de información sobre la caracterización de los puntos de estudio se detalla en la Tabla 1.
Figura 1. Sistema de cultivo de frambuesa bajo macrotúnel en la provincia de Huelva
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2. Sistema de cultivo de arándano bajo macrotúnel en la provincia de Huelva
2.2. Balance Hídrico
La Evapotranspiración de los cultivos (ETc) se determinó mediante un balance de agua en el suelo. La ecuación del balance hídrico (ecuación 1), considera todas las entradas y salidas de agua en el suelo (Allen et al. 1998).
Donde: R: Riego; P: Precipitación; ETc: Evapotranspiración del cultivo; D: Drenaje; Esc: Escorrentía; C: aporte de agua por Capilaridad; ∆H: variación del contenido de humedad del suelo.
Dadas las características del sistema de cultivo de frutos rojos, sólo se tiene en cuenta el riego, la evapotranspiración del cultivo y el drenaje. La precipitación se considera nula ya que el cultivo de ambas especies se desarrolla bajo el túnel y si hubiese alguna parte del ciclo al aire libre, los lomos de cultivo, elevados medio metro sobre el suelo, están recubiertos desde el inicio por polietileno negro que evitaría en gran parte la entrada de agua. Al ser un sistema de riego localizado, la escorrentía también se considera nula. El aporte por capilaridad también se ha considerado cero ya que los suelos tienen un alto contenido en arena, el cultivo se sitúa en alto y la profundidad de las raíces es inferior a la altura del lomo de cultivo. Por último, la variación del contenido de humedad del suelo también se toma como nula en un balance semanal o quincenal al tratarse de riegos de muy alta frecuencia.
Por lo tanto, el cálculo de la ETc se realizó por diferencia entre el agua aplicada a través del riego y el agua drenada en los lisímetros. Los cálculos se hicieron con una base semanal en el caso de las parcelas colaboradoras y con base quincenal para los ensayos del IFAPA.
En cada uno de los puntos de estudio se determinó el riego con caudalímetros instalados a tal fin y se midió el volumen de agua drenada con lisímetros de drenaje, construidos con
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poliéster reforzado con fibra de vidrio de 1,5 m x 0,6 m x 0,55 m (largo x ancho x profundidad) en el caso de las parcelas colaboradoras y de 1,4 m x 0,55 m x 0,55 m en los ensayos IFAPA. Estos lisímetros se colocan a ras del suelo, reconstruyendo encima el lomo de cultivo. Se utilizaron para medir tanto el volumen de drenaje como el nitrógeno lixiviado.
El riego aplicado en los ensayos se programó considerando las necesidades de agua del cultivo conociendo la evapotranspiración de referencia y el coeficiente de cultivo de cada especie (Allen et al., 1998; Black et al., 2008; Holzapfel et al., 2004). La ETo dentro del invernadero se estimó usando un modelo basado en la radiación solar (Fernández et al. 2010), aplicando la metodología propuesta por el IFAPA, que utiliza el pronóstico meteorológico de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) (Gavilán et al. 2015). Para ello se utilizó la aplicación Riego Berry, creada por el grupo de @riegosostenible del IFAPA y que ofrece recomendaciones de riego para fresa, frambuesa y arándano (Gavilán et al., 2024). En la Finca “El Cebollar”, además se utilizó desde el año 2020 un sistema de riego automático, basado en la medida del contenido de humedad volumétrico con sondas FDR instaladas a 10 y 40 cm de profundidad, utilizando los modelos RK520-02 (Rika Sensors) y EP100G-04 (EnviroPro, Precision Soil Probes). El sistema activaba el riego en función de unas consignas previas de humedad del suelo. En el caso de las parcelas comerciales, el riego fue ordenado por el agricultor.
2.3. Nitrógeno aportado y drenado e Indicadores de gestión
Se procedió al cálculo de las Unidades de Fertilizante (UF) de N aportado en cada uno de los casos de estudio, considerando el tipo y cantidad de abono aplicado. Además, se consideró el N aportado por el agua de riego. Posteriormente, se estableció la correlación entre este N estimado y el N medido en muestras de fertirriego, usando medidores portátiles LAQUAtwin (Horiba Ltd., Kyoto, Japan). La relación entre ambas variables se determinó mediante correlación lineal, con un coeficiente de determinación de 0,86 (R2), lo que indica el buen ajuste del modelo (Figura 3). Por este motivo, se decidió usar los valores medidos de N en el fertirriego, en lugar de los estimados a partir de los valores de fertilizante aportado. Estudios previos (Peña-Fleitas et al., 2021), ponen de manifiesto la fiabilidad de los medidores rápidos de nutrientes en relación con las determinaciones efectuadas en un laboratorio homologado.
y = 0,9263x + 28,324 R² = 0,8651
N fertirriego medido (UF)
Figura 3. Correlación entre el N calculado según los datos de fertilizante nitrogenado aplicado (incluyendo el N del agua) y el N medido con medidores de nitrato LAQUAtwin.
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El contenido de N lixiviado se determinó midiendo el volumen de agua de drenaje y la concentración de nitrato, usando igualmente los sensores portátiles. Aunque los fertilizantes aplicados pueden contener algunas formas amoniacales, estas formas de N se convierten rápidamente a nitrato y, de hecho, en el N lixiviado no se detectó ninguna forma amoniacal en las analíticas efectuadas (datos no mostrados).
Los valores de concentración de N medidos en el riego y en el drenaje se asignaron al periodo de muestreo ya sea semanal en el caso de las parcelas colaboradoras o quincenal para el caso de los ensayos del IFAPA.
A continuación, se calcularon los indicadores de eficiencia y productividad tanto del agua de riego como de la fertilización nitrogenada. En la Tabla 2 se especifican las diferentes ecuaciones utilizadas para el cálculo. La eficiencia del riego, Efr (%) se estimó como la relación entre la ETc (m3/ha) y el riego aplicado, R (m3/ha). La eficiencia del abonado nitrogenado, Efa (%) se estimó calculando la proporción entre el N lixiviado y el aplicado. La productividad del agua de riego, PAR (kg/m3) se calculó como el cociente entre el rendimiento Y (kg/ha) y el riego aplicado (m3/ha). Finalmente, la productividad del abonado nitrogenado, PFN (kg/UFN) es la relación entre el rendimiento Y (kg/ha) y la cantidad de nitrógeno aportado, incluyendo el del agua de riego (UFN/ha).
Tabla 2. Indicadores de gestión del fertirriego: Eficiencia del riego (%) y de la fertilización nitrogenada (%) y productividad del agua de riego (kg/m3) y de la fertilización nitrogenada (kg/UFN).
Eficiencia (%)
Riego
Productividad (kg/m3 ó kg/UFN)
2.4. Cálculo de la Huella del Agua
En el procedimiento de cálculo de la Huella del Agua de Riego sólo se ha contabilizado el agua real y virtual en el proceso de producción. No está incluido en este cálculo el agua necesaria para otras actividades de la cadena productiva ni cualquier otro uso indirecto que no sea la producción del cultivo, desde la plantación hasta que finaliza el ciclo después de la cosecha o poda. Tampoco se han considerado los riegos necesarios para la preparación de los caballones, ni el volumen de agua aplicado mediante riego por aspersión para facilitar el enraizamiento inicial, ya que el objetivo de este trabajo es evaluar el indicador de Huella del Agua en la gestión del fertirriego.
La Huella del Agua de Riego (HAr) se calcula como la suma de 3 componentes, medidos en metros cúbicos de agua por kilogramo de producción obtenida (Hoekstra et al., 2011) (Ecuación 2):
Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
El Agua Verde es el agua de lluvia utilizada por el cultivo en el proceso de producción, que en el caso de los frutos rojos se considera despreciable, ya que se cultiva en invernadero y, por tanto, no recibe el agua de lluvia directamente. El Agua Azul es el agua de riego empleada en la evapotranspiración del cultivo, ya sea agua de procedencia superficial o subterránea. El Agua Gris es un agua virtual, que mide el impacto ambiental del uso de fertilizantes en la agricultura.
La Huella de Agua Azul se calculó como relación entre el uso consuntivo de agua del cultivo (ETc) y su rendimiento (Y) (Ecuación 3), mientras que la Huella de Agua Gris se calculó en función del contaminante lixiviado (Ecuación 4). En agricultura se utiliza habitualmente el nitrógeno debido a su carácter móvil dentro del suelo y aunque el nitrato en la solución del suelo no es la única sustancia que puede contaminar fuentes de aguas subterráneas y superficiales, a menudo se considera la más crítica (Aldaya et al., 2010). Por tanto, La determinación de la Huella Hídrica de Agua Gris en base al contaminante más crítico se considera suficiente como indicador global de la contaminación del agua (Hoekstra et al., 2011).
(3)
En las Ecuaciones 3 y 4, ETc azul es la evapotranspiración del cultivo debida al Agua Azul (mm/día); n es el número de días de duración del ciclo; Nlix es el nitrógeno (N) lixiviado (kg/ha); Cmax es la concentración máxima permitida de N (kg/m3). Se ha empleado el límite de 10 mg/l (45 mg/l de nitrato) de N según la US Enviromental Protection Agency, que es más restrictiva que la considerada en las normas europeas; Cnat es la concentración natural del contaminante (kg/m3), en este caso nitrógeno. Aldaya et al. (2010) recomienda utilizar un valor de Cnat igual a 0 y es el valor que se ha utilizado en este trabajo. Finalmente, Y es el rendimiento del cultivo (kg/ha).
3. RESULTADOS
3.1. El caso de la frambuesa: Nitrógeno aportado y drenado e Indicadores de gestión
En el cultivo de la frambuesa hubo una parcela colaboradora (A) de variedad no remontante en el que se aplicaron 4.262 m3/ha (Figura 4 y Tabla 3). La frambuesa B de los ensayos IFAPA de variedades remontantes, tuvieron riegos de 5.000 m3/ha en las campañas 19/20 y 20/21 y un riego menor (3.239 m3/ha) en la última campaña 23/24. El volumen de drenaje fue inferior en B que en A (727 m3/ha de media en B y 1.725 m3/ha en A) y, fue disminuyendo en B al mismo tiempo que se redujo la cantidad de riego aplicado en las 3 campañas estudiadas (Figura 4 y Tabla 3). El N medio aportado en el fertirriego de B descendió de 357 kg/ha en 2020 a 141 kg/ha en 2024, obteniendo 66 kg/ha de N lixiviado en la última campaña (Figura 4).
Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
FRAMBUESA
fertirriego y N drenaje (kg/ha)
Frambuesa A 20/21
Frambuesa B 19/20
Frambuesa B 20/21
Frambuesa B 23/24 Volumen de riego y drenaje (m 3 /ha)
Riego Drenaje N fertirriego N drenaje
Figura 4. Volumen de Riego y Drenaje (m3/ha) y N aportado y N drenado (kg/ha) en frambuesa para el escenario A de parcelas colaboradoras y el B de ensayos IFAPA en Huelva.
Se calculó la ETc de cada punto de estudio, así como los indicadores de calidad del riego y de la fertilización nitrogenada (Tabla 3). La ETc del cultivo de la frambuesa, varió de 2.537 m3/ha de la frambuesa no remontante de A en la campaña 20/21, hasta los 4.300 m3/ha de la campaña 19/20 de ensayos IFAPA (B). Las diferencias en la ETc del cultivo son consecuencia de la duración de los diferentes ciclos productivos, las condiciones climáticas de cada campaña, la variedad cultivada y el manejo del fertirriego (Gavilán et al., 2024).
Las eficiencias del riego fueron del 60% para A y entre 80-85% para B, lo que indica un mejor manejo del riego en B. Estas parcelas fueron regadas mediante un balance de agua en el suelo, utilizando la aplicación Riego Berry (Gavilán et al., 2024) o mediante un sistema de riego automático a la demanda.
En cuanto a la eficiencia del abonado nitrogenado en B, todas fueron superiores al 70%, a excepción de la campaña 23/24 donde no se llegó al 50%, consecuencia del reducido aporte de N (Figura 4) en el fertirriego en esta campaña (141 kg/ha en 23/24). El mayor valor de eficiencia en A respecto a B, puede deberse a que sólo se dispuso de un punto de estudio en la campaña estudiada de A, haciendo difícil considerar estos valores representativos de una muestra total, a diferencia del escenario de ensayos (B) donde se tiene una media de 4 casos de estudio. En general, la eficiencia del N estuvo influenciada por la cantidad de fertilizante aplicado y por el volumen de drenaje, así, los drenajes más pequeños son los que obtuvieron las eficiencias del abonado más altas (datos no mostrados).
Tabla 3. Riego (m3/ha), drenaje (m3/ha), evapotranspiración del cultivo (ETc) (m3/ha), eficiencia del riego (Efr) (%), eficiencia del abonado nitrogenado (Efa) (%), rendimiento (Y) (kg/ha) y productividades del riego (PAR) (kg/m3) y de la fertilización nitrogenada (PFN) (kg/UFN) en parcelas comerciales colaboradoras (A) y en parcelas de ensayos (B) en los casos de estudio de frambuesa y arándano. (1) Frambuesa no remontante.
Nombre Riego (m3/ha) Drenaje (m3/ha) ETc (m3/ha)
Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
Frambuesa A (1)
Frambuesa B
B
B
La frambuesa de vara (no remontante) de A obtuvo 21 t y las producciones de los ensayos tuvieron 40 t las dos primeras campañas, bajando a 32 t en la 23/24 (Tabla 3). Las productividades del riego variaron de 5 kg/m3 (A) a 10 kg/m3 (B). La productividad de la fertilización con N varió de 88 kg/UFN en A hasta los 244 kg/UFN de B en la campaña 23/24 (Tabla 3).
3.2. Huella del Agua de Riego para la frambuesa
En la Tabla 4 se presenta la Huella de riego en la frambuesa en ambos escenarios de estudio. En el escenario B de ensayos IFAPA, la HA azul, disminuyó de 0,11 m3/kg de media en la campaña 19/20 a 0,08 m3/kg de la campaña 23/24 debido a la caída de producción de esta última campaña (Tabla 3). La HA azul del escenario A (un único punto de seguimiento de frambuesa no remontante), fue de 0,12 m3/kg ligeramente superior a la media de 0,10 m3/kg de B debido a las bajas producciones de la frambuesa de vara del escenario A. Aun así, la Huella azul fue en general, similar en todos los casos.
Tabla 4. HA azul, HA gris y HA total de riego (m3/kg) para cada punto de estudio en los escenarios A y B del cultivo de frambuesa (Fb) en la provincia de Huelva. En B se indican las medias de cada campaña y la desviación estándar.
20/21
19/20
20/21
23/24
± 0,022
Los valores de HA gris, explican en un 66% la HA de riego total (Tabla 4). Este indicador condicionó en mayor medida el valor total de la Huella del Agua de Riego. La HA gris estudia la
Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
gestión del fertirriego, ya que tiene en cuenta el N lixiviado, que depende de la cantidad de N aportado, del volumen de drenaje y del nivel productivo de cada punto de estudio. Los menores valores de Huella de Agua gris se corresponden con mayores rendimientos y/o menores valores de N lixiviado. La Huella de Agua gris se vio influenciada fundamentalmente por el N drenado en el volumen de agua percolado, como consecuencia de un exceso de fertilización.
La media de la HA gris en el escenario B disminuyó de 0,25 m3/kg de la campaña 19/20 a 0,13 m3/kg de la 20/21 teniendo ambas campañas la misma producción media, 40 t (Tabla 3). Este descenso en la Huella se debe al menor aporte de N en el fertirriego en esta última campaña (Figura 4). El aumento de la HA gris de la campaña 23/24 (0,20 m3/kg), se produjo por la menor producción obtenida en este año de 32 t (Tabla 3). La HA gris del escenario A fue de 0,23 m3/kg. Por último, la HA total del riego (azul+gris) fue de 0,35 m3/kg para A y de 0,29 m3/kg de media en B.
3.3. El caso del arándano: Nitrógeno aportado y drenado e Indicadores de gestión
En el estudio del cultivo del arándano, se consideran dos parcelas colaboradoras con riegos de 8.594 m3/ha (plantación adulta) y de 10.417 m3/ha (plantación joven). En los ensayos IFAPA (B), se trataba de una plantación de arándano plantada en 2019 y que fue aumentando la cantidad aplicada de riego a medida que el cultivo iba desarrollándose, con aportaciones finales de 5.786 m3/ha en la última campaña (Figura 5). El volumen de drenaje en B tuvo una media de 1.213 m3/ha). El N medio aportado en el fertirriego aumentó para abastecer las necesidades nutricionales de la planta hasta su edad adulta, alcanzando 199 kg/ha de N aplicado en el fertirriego en la última campaña. El N lixiviado tuvo cotas mínimas cuando la planta tiene 3-4 años (66-68 kg/ha de N).
ARÁNDANO
Volumen de riego y drenaje (m 3 /ha) N fertirriego y N drenaje (kg/ha)
Arándano A 21/22
Arándano A 23/24
Arándano B 20/21
Arándano B 21/22
Arándano B 22/23
Arándano B 23/24
Riego Drenaje N fertirriego N drenaje
Figura 5. Volumen de Riego y Drenaje (m3/ha) y N aportado y N drenado (kg/ha) en arándano para el escenario A de parcelas colaboradoras y el B de ensayos IFAPA en Huelva.
Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
En la Tabla 5 se observa el mayor riego aplicado en las parcelas colaboradoras. El punto A 21/22 es una plantación de 4 años y el A 23/24 de menos de 2 años con riegos muy superiores a los de los ensayos. El mayor volumen de riego aplicado a la plantación joven fue decidido por el agricultor en base a su plan de formación del árbol en sus primeros meses de ciclo de vida. El riego del escenario B de ensayos IFAPA tuvo una media de 5.045 m3/ha. Los drenajes fueron de más del 60% para A-23/24 y del 9% en A-21/22, mientras que la media de los drenajes en el escenario B de ensayos fue del 25%. Las ETc variaron en función de las condiciones climáticas de la campaña, del manejo del fertirriego y de la variedad y edad del cultivo, aumentando en el escenario B de 2.312 m3/ha de la plantación en su primer año a los casi 4.900 m3/ha de la plantación con 4 años.
Tabla 5. Riego (m3/ha), drenaje (m3/ha), evapotranspiración del cultivo ETc (m3/ha), eficiencia del riego (%), eficiencia del abono nitrogenado (%), rendimiento, Y (kg/ha) y productividades del agua de riego (kg/m3) y de la fertilización nitrogenada (kg/UFN) en los escenarios A y B de los diferentes puntos de estudio del cultivo del cultivo del arándano en la provincia de Huelva. Nombre
Las eficiencias tanto del riego como del abonado de A fueron muy altas para la plantación adulta (91% y 99% respectivamente) y muy bajas para la plantación joven (33% y 48% respectivamente), constatando el mejor manejo del fertirriego de la plantación de la campaña 21/22. En los ensayos IFAPA estas eficiencias fueron aumentando a medida que el cultivo iba creciendo, pasando del 63% al 84% en eficiencia del riego y del 29% al 68% en eficiencia del abonado nitrogenado.
Al desarrollarse el cultivo, se pasó de 12,7 t el primer año en el arándano de B, a 21,2 t en el cuarto año. En las parcelas colaboradoras, contrastan los bajos rendimientos del arándano joven (6,7 t) con los altos valores de rendimiento de la plantación adulta con 43,4 t. Las
Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
productividades del riego variaron de 0,6 kg/m3 a 5,1 kg/m3, mientras que las productividades de la fertilización nitrogenada oscilaron entre 15 kg/UF y 271 kg/UF.
3.4. Huella del Agua de Riego para el arándano
En el estudio de la HA de riego del arándano, se han incorporado además de los dos escenarios (A y B), las producciones y la evapotranspiración del cultivo del arándano en 28 puntos de Riego-Producción del escenario C. Este escenario corresponde a 7 años de ensayos de optimización de la eficiencia del riego que se llevaron a cabo en otra parcela colaboradora del municipio de Almonte (Huelva)
En el escenario B de ensayos IFAPA, la HA azul fue de 0,25 m3/kg de media de los cuatro años con máximas de 0,33 m3/kg (Figura 6 y Tabla 6) debido a la mayor ETc de la campaña 22/23 en relación con la campaña anterior, ya que las producciones en ambas campañas fueron similares (Figura 6 y Tabla 5). La media de HA azul para el escenario C fue de 0,20 m3/kg (Tabla 6), con un máximo al sexto año de 0,34 m3/kg a consecuencia del descenso productivo a 21,6 t en esa campaña (Figura 6). Esta HA azul de C se corresponde con ETc que van de los 3.000 m3/ha el año de plantación hasta 7.500 m3/ha en el séptimo año de cultivo, con producciones iniciales de 16,4 t hasta alcanzar las 30,4 t en el último año (23/24) (datos no mostrados). En el escenario A al tratarse de una plantación adulta (21/22) y otra plantación joven (23/24), las HA azul fueron de 0,18 m3/kg y 0,52 m3/kg respectivamente.
Huella azul y Huella gris (m3/kg)
Producción (kg/ha)
Producción B
Años
Producción C HAzul B Hgris B HAzul C
Figura 6. HA azul y HA gris (m3/kg) y producciones (kg/ha) de los escenarios B (ensayos IFAPA) y C (ensayos optimización del riego) en siete años de cultivo de arándano en los T.M. de Almonte y Moguer (Huelva). Se representa la producción alcanzada en cada año de cultivo.
La HA gris del escenario B experimentó una fuerte caída de 0,89 m3/kg a 0,31 m3/kg (Figura 6 y Tabla 6) a medida que la planta crece y se desarrolla hasta los cuatro años, suponiendo un 57% del total de la HA total en la plantación adulta. No se dispone de datos de N lixiviado en
Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
el escenario C por lo que no se ha podido calcular la HA gris en este caso. En el escenario A, la HA gris alcanzó 3,5 m3/kg (Tabla 6) a consecuencia del excesivo riego aplicado (Figura 5) en la parcela joven de la campaña 23/24 y 0,005 m3/kg de HA gris para la parcela adulta de la campaña 21/22 (Tabla 6). La HA total descendió de 1,07 m3/kg a 0,54 m3/kg en el escenario B de ensayos desde la plantación del cultivo hasta su formación como adulto al cuarto año (Tabla 6).
Tabla 6. HA azul, HA gris y HA total de riego (m3/kg) para cada punto de estudio en los escenarios A (parcelas colaboradoras), B (ensayos IFAPA) y C (parcela colaboradora) del cultivo de arándano (Aran) en la provincia de Huelva. En B y C se indican las medias y la desviación estándar del periodo estudiado al tratarse de una misma plantación de 2019 (B) y de 2017 (C).
Aran-A 21/22
Aran-A 23/24
HA azul (m3/kg) 0,18 0,52
HA gris (m3/kg)
Aran-B 20/21
Aran-B 21/22
Aran-B 22/23
Aran-B 23/24
Aran-C 17/24
HA total (m3/kg) 0,18 4,06 1,07 ± 0,21 1,03 ± 0,14 0,82 ± 0,13 0,54 ± 0,06
4. DISCUSIÓN
Los indicadores tradicionales en la gestión del riego como la productividad del agua, explican la productividad en su uso ya que se considera el agua total aplicada y no la consumida en el proceso de evapotranspiración, que es la base del cálculo de la Huella del agua azul. Este indicador, ofrece información valiosa sobre el rendimiento del cultivo bajo distintas condiciones de evapotranspiración real. Por otro lado, este trabajo permite cuantificar el impacto ambiental del fertirriego mediante la estimación de la Huella del agua gris, lo que ofrece un enfoque complementario a los indicadores de eficiencia y permite avanzar en la mejora de la gestión de la fertilización.
Una de las principales fortalezas de este estudio radica en el uso de datos empíricos: los valores de Huella azul se han determinado a partir de mediciones reales de la evapotranspiración del cultivo (ETc) y del rendimiento obtenido, y en el caso de la Huella gris se ha calculado empleando datos medidos de concentración de nitratos y volúmenes de agua de drenaje, determinados mediante técnicas de lisimetría. Esta aproximación proporciona una estimación más precisa y representativa de las condiciones reales de manejo en campo. Son escasos los estudios que incluyen datos medidos tanto de nutrientes aportados por fertilización como de los lixiviados, ya que lo habitual es recurrir a estimaciones (Mialyk et al., 2024). La fiabilidad de estos datos depende, en primer lugar, del correcto funcionamiento del lisímetro, ya que el volumen de drenaje determina la cantidad total de nitrógeno arrastrado. Por tanto, una instalación y mantenimiento adecuados son esenciales para obtener resultados consistentes. En cultivos plurianuales como el arándano, los lisímetros se instalan en el momento de la plantación y permanecen durante todo el ciclo productivo, lo que aporta mayor fiabilidad a los datos, en contraste con cultivos anuales como la fresa o la frambuesa, donde se requieren reinstalaciones cada campaña. Las distintas dosis de riego y de nitrógeno aplicadas, junto con las producciones obtenidas en diferentes escenarios y campañas, han permitido
Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
estimar valores representativos de Huella hídrica en los cultivos de frambuesa y arándano en el sur de España.
Para el cultivo de arándano, Mekonnen y Hoekstra (2011) estimaron una Huella hídrica azul de 0,33 m³/kg, valor muy próximo al obtenido en este estudio (Tabla 6). No obstante, Pannunzio et al. (2023) reportaron un valor considerablemente menor (0,09 m³/kg). En su análisis, incluyeron el agua utilizada en el riego de protección contra heladas dentro de la Huella gris, ya que esta práctica es fundamental para la supervivencia de las plantaciones en esa región. Además, la fertilización con amonio menos móvil en el suelo y la disponibilidad de precipitaciones suficientes para el lavado de sales redujeron el potencial de lixiviación, por lo que no se consideró la pérdida de nitrógeno al estimar la Huella gris.
Por el contrario, Mekonnen y Hoekstra (2011) sí reportaron una Huella gris de 0,17 m³/kg debido a la lixiviación de nitratos en la zona radicular, mientras que en el presente estudio se ha obtenido un valor más elevado (0,31 m³/kg) para una plantación adulta de arándano. Estas diferencias reflejan no solo el impacto de las condiciones climáticas y prácticas de manejo, sino también la variabilidad asociada al material vegetal. En este sentido, Pannunzio et al. (2023) destacan que existen diferencias significativas en la Huella hídrica especialmente en sus componentes verde y gris entre distintos cultivares de arándano.
En el caso del cultivo de frambuesa, la literatura disponible sobre Huella hídrica es aún limitada. Según las estimaciones de Mekonnen y Hoekstra (2011), la Huella hídrica azul para este cultivo es de 0,053 m³/kg, mientras que la Huella gris alcanza 0,067 m³/kg. En contraste, los valores obtenidos en el presente estudio son notablemente superiores: entre 0,10 m³/kg y 0,12 m³/kg para la Huella azul, y entre 0,19 m³/kg y 0,23 m³/kg para la Huella gris.
Estas diferencias pueden atribuirse, en primer lugar, a las condiciones agroclimáticas de las regiones mediterráneas, donde el mayor consumo de agua por evapotranspiración contribuye a incrementar la Huella azul. Asimismo, las divergencias observadas en la Huella gris podrían estar relacionadas con la metodología empleada. Mientras que los valores reportados por Mekonnen y Hoekstra (2011) se basan en estimaciones a gran escala y modelos teóricos, en este trabajo se ha empleado datos medidos directamente en campo, incluyendo concentración de nitratos y volúmenes de drenaje, lo que proporciona una evaluación más precisa y representativa de las condiciones reales de manejo agrícola.
5. CONCLUSIONES
Este estudio ha permitido estimar la Huella hídrica azul y gris asociada a los cultivos de frambuesa y arándano bajo condiciones reales de manejo agrícola en el sur de España, constituyendo un indicador representativo de la eficiencia en la gestión del binomio agua–fertilizante. A diferencia de la definición integral de Huella hídrica propuesta por Hoekstra et al. (2011), el enfoque adoptado en este trabajo se ha centrado exclusivamente en el volumen de agua consumida ya sea evapotranspirada o no retornada al sistema y en el volumen de agua afectado por la contaminación durante el periodo de fertirriego del cultivo. Esta delimitación metodológica ha permitido una evaluación precisa del impacto ambiental derivado de la gestión hídrica y de la fertilización, con una aplicabilidad directa en sistemas productivos reales.
El indicador de Huella azul es función del rendimiento de cada variedad en diferentes condiciones de evapotranspiración del cultivo, mostrando valores muy similares en frambuesa y en arándanos de la misma edad. Por su parte, la Huella hídrica gris presentó una mayor contribución al valor total de la Huella hídrica, cuantificando el impacto ambiental asociado al fertirriego dentro de una misma unidad de gestión a lo largo del tiempo. Según los resultados de
Huella hídrica y manejo del riego y la fertilización en arándano y frambuesa
este trabajo, la Huella hídrica total del ciclo de fertirriego de la frambuesa se sitúa entre 290 y 350 litros de agua por cada kilogramo producido. Para el cultivo del arándano la Huella total asciende a 540 litros por kilogramo en una plantación de cuatro años
Lo novedoso de este estudio radica en la utilización de datos empíricos obtenidos directamente en campo, en contraste con numerosos trabajos previos basados en estadísticas nacionales, estimaciones generales o modelos teóricos. En este caso, tanto la Huella azul como la gris se calcularon a partir de mediciones directas de la evapotranspiración del cultivo, de rendimientos, de medidas de concentraciones de nitratos en agua de riego y drenaje y determinaciones de los volúmenes de agua de riego y drenaje mediante técnicas lisimétricas.
Este enfoque metodológico permite una caracterización más ajustada a la realidad productiva, proporcionando resultados de mayor validez y aplicabilidad a escala local.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido cofinanciado por los proyectos “TRANSFERENCIA TECNOLÓGICA PARA UN REGADÍO SOSTENIBLE. SAR (PP.TRA.TRA2023.004) y “ACCIONES DE EXPERIMENTACIÓN Y TRANSFERENCIA PARA LA SOSTENIBILIDAD DEL CULTIVO DE LOS FRUTOS ROJOS (PP.TRA23.TRA2023.010), cofinanciados con fondos FEDER.
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