Fertirrigación de judía utilizando agua residual depurada y desinfectada con ozono

Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera

CONSEJERÍA DE AGRICULTURA Y PESCA FERTIRRIGACIÓN DE JUDÍA UTILIZANDO AGUA RESIDUAL DEPURADA Y DESINFECTADA CON OZONO

*M. L. Segura, J. De la Peña, E. Martín, M.R. Granado, J. Pérez, M. T. Lao (IFAPA Centro La Mojonera) * marial.segura@juntadeandalucia.es

Resúmenes Divulgativos de Proyectos de Investigación Nº 17. Proyecto Ref.: 2000/14.

Ed. Fundación para la Investigación Agraria en la provincia de Almería (FIAPA). 2004.

1. Introducción La limitación de los recursos hídricos y la alta demanda hídrica del sistema hortícola en la provincia de Almería, unido a la disponibilidad de agua residual con tratamiento secundario, han llevado a considerar la reutilización de estos efluentes como una de las soluciones para paliar los problemas de obtención de agua para riego. Se han realizado varios estudios para asegurar el consumo, sin riesgo para la salud, de productos de cultivos hortícolas regados con aguas procedentes de la Estación Depuradora de Agua Residual (E.D.A.R.) de Almería, llegando a la conclusión de ser el tratamiento terciario con ozono la única solución viable. Los trabajos realizados sobre cultivos fertirrigados con el efluente de la E.D.A.R. de Almería desinfectada con ozono mostraron que el riego con este agua no afecta a la producción y permite ahorrar fertilizantes nitrogenados y potásicos. Además, los niveles de conductividad eléctrica obtenidos en suelo no limitan el desarrollo de cultivos tolerantes, sin embargo no existe información sobre el efecto del riego con este agua para cultivos menos tolerantes, como judía.

Los objetivos del estudio han sido: determinar la variabilidad en el tiempo de los parámetros químicos del agua residual depurada y ozonizada, determinar el efecto de la fertirrigación con este efluente sobre las propiedades químicas del suelo y absorción de nutrientes por la planta de judía y mejorar la eficiencia del uso de los fertilizantes.

2. Metodología Para determinar la variabilidad en el tiempo de los parámetros químicos del agua residual depurada y ozonizada, durante el año 2002 se realizó un seguimiento de la

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CONSEJERÍA DE AGRICULTURA Y PESCA concentración de metales pesados (Fe, Cu, Zn, Mn, B, Cr, Ni, Pb, Cd, Co, Mo y Al) del efluente y durante el año 2003 se analizaron periódicamente otros parámetros como pH, conductividad eléctrica y concentración de sales.

Para determinar el efecto de la fertirrigación con este efluente sobre las propiedades químicas del suelo y absorción de nutrientes por la planta de judía

se realizaron dos

experiencias con judía de enrame (cv. Helda), en un invernadero tipo INCASA situado en la finca experimental del C.I.F.A. de La Cañada (Almería). La primera experiencia se realizó en ciclo primavera-verano (duración 95 días) y la segunda en ciclo otoño-invierno (118 días).

Se ensayaron en cada uno de los cultivos tres niveles de fertilización nitrógenopotásica tomando como referencia, para el establecimiento de las dosis, las extracciones de la planta obtenidas en ensayos anteriores, dichas extracciones constituyeron el tratamiento NK100 (100% extracciones de la planta estimadas en 13,5 y 15,9 g m-2 para N y K respectivamente); los otros dos tratamientos fueron N0K0: sólo N y K del agua de riego y N160K200: 160% y 200% de las extracciones de N y K, de la planta, para el ciclo de primavera y NK150: 150% de las extracciones de N y K de la planta para el ciclo de otoño.

Estas experiencias se desarrollaron en suelo enarenado de textura franco-arenosa el cual fue retranqueado previamente, aplicando una enmienda orgánica para normalizar el contenido de materia orgánica del suelo (a 1,7%), y conjuntamente una enmienda potásica para elevar el nivel deficiente de este elemento en el suelo hasta valores normales (300 ppm aproximadamente).

Para determinar el efecto de la técnica de retranqueo sobre la respuesta nutricional y productiva del cultivo regado con el agua residual, se estableció un cuarto tratamiento (NK100sr) semejante a NK100 pero sobre suelo enarenado sin retranquear.

Para el riego se utilizó agua residual depurada procedente de la E.D.A.R. de Almería sometida a un proceso terciario con ozono complementado con hipoclorito sódico. En el ciclo primavera-verano se aplicó un volumen de agua de 250 mm y en el ciclo otoño-invierno 98 mm.

Excepto el N y K, el resto de nutrientes se aplicaron por fertirrigación en la misma cantidad a

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CONSEJERÍA DE AGRICULTURA Y PESCA todos los tratamientos.

El sistema de fertirriego estaba compuesto por un equipo dosificador

automatizado conectado a cuatro sectores de riego localizado independientes.

3. Resultados 3.1. Variabilidad en el tiempo de los parámetros químicos del agua residual depurada y ozonizada En la tabla 1 y 2 se muestran las propiedades químicas del agua residual depurada y desinfectada. Esta agua presenta un bajo contenido de metales pesados (tabla 1) a excepción el boro cuya concentración sobrepasa los niveles normales para el riego de judía. El pH es básico y su conductividad eléctrica le confiere un grado de restricción moderado para el riego de judía, si bien dicho cultivo en suelo enarenado presenta mayor tolerancia a la salinidad. Respecto a las sales analizadas, cloruros, bicarbonatos y sodio, son las mayoritarias y de mayor contribución a la C.E. del agua. También contiene una elevada concentración de nitrógeno amoniacal y fósforo. La relación de adsorción de sodio es baja con lo cual el riesgo de sodicidad del suelo por el riego con el efluente es bajo.

Tabla 1. Concentración de metales pesados (µg L-1) del agua residual. Media, máximo y mínimo. N=11. Nd: no detectado

Fe Cu Zn Mn B Mo Ni Cr Pb Cd Co Al

Media 357,6 26,98 66,44 22,62 1183 2,94 9,30 5,49 21,30 1,92 Nd 84,25

Máximo 1133 110,0 533,0 46,00 1783 9,92 30,00 20,00 90,00 10,00

Mínimo 6,00 0,00 0,00 0,00 774 0,00 2,00 1,38 0,39 0,00

704,00

8,73

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CONSEJERÍA DE AGRICULTURA Y PESCA Tabla 2. pH, C.E. y concentración de sales del agua de riego durante el ciclo primaveraverano y el ciclo otoño-invierno. Valores máximos, mínimos y media.

PH C.E. CO32HCO3CLSO42NO3P NH4+ Ca2+ Mg2+ Na+ K+ B R.A.S.

dS m-1

meq L-1

ppm

Ciclo primavera-verano Máximo Mínimo Media 8,13 7,35 7,71 1,88 1,49 1,74 0,10 0,00 0,03 4,90 3,10 4,19 10,00 8,00 9,57 3,75 3,25 3,54 0,35 0,25 0,28 0,47 0,35 0,39 3,93 2,29 2,91 4,49 2,16 3,20 4,05 2,68 3,50 8,17 7,34 7,88 0,66 0,53 0,59 1,32 1,08 1,20 4,68 4,06 4,34

Ciclo otoño-invierno Máximo Mínimo 7,92 7,37 1,78 1,40 0,00 0,00 6,70 6,10 8,00 7,00 4,00 3,25 1,07 0,27 0,39 0,26 2,86 1,64 4,37 3,49 4,27 3,02 8,84 6,99 1,03 0,57 1,23 1,08 4,71 3,54

Media 7,73 1,65 0,00 6,40 7,89 3,67 0,41 0,32 2,10 3,95 3,84 8,02 0,80 1,17 4,07

3.2. Efectos de la fertilización nitrógeno-potásica La fertilización nitrógeno-potásica aumento la concentración de estos dos elementos (NO3-) y K en el suelo en el primer ciclo de cultivo, ciclo de primavera (tabla 3).

Independientemente de la concentración de N y K, al finalizar el ciclo de cultivo los niveles de N (NO3) fueron bajos excepto para la dosis N160K200 que mantuvo un nivel medio. Sin embargo los niveles de K asimilable fueron normales incluso en el suelo con aportación baja de estos elementos, lo cual pone de manifiesto el efecto positivo de la fertilización inicial realizada para normalizar niveles.

La conductividad eléctrica fue mayor en el ciclo de primavera si bien en ambos ciclos la mayor concentración de N y K son los que mayor conductividad eléctrica del suelo alcanzaron (tabla 4). Esta mayor acumulación salina producida en primavera puso de manifiesto la necesidad de un mayor volumen de agua que compense no solo las elevadas necesidades hídricas de la planta sino además un fracción de lixiviación.

En los dos ciclos de cultivo la concentración de N y K no afectó los rendimientos del cultivo. Dicha producción fue en el ciclo de primavera-verano de 2,70 kg m-2 y de 1,20 kg m-2

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CONSEJERÍA DE AGRICULTURA Y PESCA en el ciclo de otoño-invierno. Tampoco fue afectada la concentración de N extraído por la planta pero sí el K, cuya concentración aumentó al aumentar la dosis de elemento en fertirrigación (tabla 5).

El tratamiento fertilizado que presentó mayor eficiencia absorbente (expresada como porcentaje de elemento extraído por la parte aérea de la planta respecto al aportado) en ambos ciclos, fue el que aplicó el 100% de las extracciones del cultivo (NK100), con un 100% de eficiencia absorbente en el ciclo de primavera y un 70% en ciclo de otoño (tabla 7).

Tabla 3. Efecto de los tratamientos sobre la concentración (mg Kg-1) de N(NO3) y K del suelo en forma asimilable. Dds.: días desde la siembra.

Fertilización N-K N0K0 NK100

N-NO3-

K

Primavera (42 dds)

16,68 c

23,70 b

N160K200 *NK150 30,24 a

Primavera (75 dds)

6,73 c

8,12 b

Otoño (118 dds)

7,27

Primavera (42 dds)

Retranqueo suelo NK100 NK100sr 23,70 b

16,49 b

12,40 a

8,12 b

5,68 b

6,94

*7,30

6,94

5,71 a

265 c

333 b

369 a

333 b

199 b

Primavera (75 dds)

234 c

270 b

346 a

270 b

187 b

Otoño (118 dds)

276 a

264 a

*251 a

264 a

224a

Valores en la misma fila seguidos de letras diferentes indican diferencias significativas al nivel de significación del 5% según test de Mínima Diferencia Significativa.

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CONSEJERÍA DE AGRICULTURA Y PESCA Tabla 4. Efecto de los tratamientos fertilizantes sobre la conductividad eléctrica (C.E., dS m-1) del extracto saturado del suelo. Dds.: días desde la siembra.

Tratamiento C. E. Ciclo de primavera (42 dds) Floración (75 dds) Recolección

N0K0 NK100 N160K200 N0K0 NK100 N160K200

4,03 b 4,27 b 6,29 a 3,18 a 3,30 a 4,03 a

N0K0 NK100 NK150 N0K0 NK100 NK150 N0K0 NK100 NK150

1,72 a 2,40 a 1,93 a 1,72 b 1,68 b 3,16 a 1,51 b 1,82 b 3,25 a

Ciclo de otoño (9 dds) Inicio ciclo (78 dds) Recolección (118 dds) Final ciclo

Valores en la misma en la misma columna seguidos de letras diferentes indican diferencias significativas al nivel de significación del 5% según test de Mínima Diferencia Significativa.

Tabla 5. Efecto de los tratamientos fertilizantes sobre la concentración total

de N y K

de la parte aérea de la planta.

Tratamientos

N g m-2

K

N0K0 NK100 N160K200

13,50 a 13,88 a 14,49 a

13,54 b 16,37 a 17,24 a

N0K0 NK100 NK150

7,433 a 8,504 a 8,745 a

6,512 b 8,788 a 9,457 a

Ciclo de primavera

Ciclo de otoño

Valores en la misma en la misma columna seguidos de letras diferentes indican diferencias significativas al nivel de significación del 5% según test de Mínima Diferencia Significativa.

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CONSEJERÍA DE AGRICULTURA Y PESCA La técnica de retranqueo influyó positivamente en ciertas propiedades químicas del suelo, rendimientos y respuesta nutricional del cultivo. La tabla 5 muestra el efecto del retranqueo del suelo sobre la concentración de elementos asimilables. En los dos ciclos, el tratamiento NK100 obtuvo mayor concentración de N-NO3- y K que NK100sr.

Tabla 5. Efecto del retranqueo sobre la concentración (mg Kg-1) de N-NO3- y K en forma asimilable, del suelo.

N-NO3- asimilable

K asimilable

Tratamientos NK100 C. Primavera (42 dds) 23,70 a C. Primavera (75 dds) 8,12 a C. Otoño (118 dds) 6,94 a C. Primavera (42 dds) 333 a C. Primavera (75 dds) 270 a C. Otoño (118 dds)

264 a

NK100sr 16,49 b 5,68 b 5,71 a 199 b 187 b 224

Test de Mínima Diferencia Significativa, valores en la misma fila seguidos de letras diferentes indican diferencias significativas al nivel de significación del 5%.

3.3. Efectos de la técnica de retranqueo La técnica de retranqueo influyó positivamente sobre el suelo aumentando los niveles bajos del elemento hasta niveles normales (tabla 3). En lo referente a la planta no hubo un efecto del retranqueo del suelo sobre la concentración de N extraído por la planta, en los dos ciclos de cultivo, pero sí sobre la concentración de K extraído en el ciclo primavera-verano, siendo significativamente mayor en el suelo retranqueado (tabla 6). El tratamiento retranqueado obtuvo mayor eficiencia absorbente (expresada como porcentaje de elemento extraído por la parte aérea de la planta respecto al aportado) que el tratamiento sin retranquear y sobre todo en el ciclo de primavera (tabla 7). La mejora de los niveles de potasio en el suelo posiblemente han influido positivamente en un mayor rendimiento en el ciclo de primavera, con una producción de 2,72 Kg m-2 frente a 2,18 Kg m-2 obtenida en el suelo sin retranquear (NK100sr), este efecto no se observó en el ciclo de otoño posiblemente debido a las menores necesidades de N y K del cultivo respecto al ciclo de primavera, necesidades que se compensaron con la fertirrigación.

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Tabla 6. Efecto de la técnica de retranqueo sobre la concentración total de N y K de la parte aérea de la planta.

Tratamientos

N

K -2

gm Ciclo de primavera NK100

13,88 a

16,37 a

NK100sr

11,86 a

13,35 b

NK100

8,504 a

8,788 a

NK100sr

7,517 a

8,091 a

Ciclo de otoño

Test de Mínima Diferencia Significativa, valores en la misma columna seguidos de letras diferentes, indican diferencias significativas al nivel de significación del 5%.

Tabla 7. Eficiencia absorbente de N y K por el cultivo de judía.

Tratamientos

N (%)

K

N0K0 NK100 N160K200 NK100sr

131 102 66 87

234 101 53 82

N0K0 NK100 NK150 NK100sr

197 70 47 62

186 67 46 62

Ciclo de primavera

Ciclo de otoño

Test de Mínima Diferencia Significativa, valores en la misma columna seguidos de letras diferentes, indican diferencias significativas al nivel de significación del 5%.

4. Conclusiones finales La reutilización del agua residual depurada para riego de cultivos hortícolas de invernadero supone un importante ahorro de los recursos hídricos naturales.

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La calidad química del agua residual depurada permite su utilización para riego de cultivo de judía verde en suelo enarenado, a pesar de que la conductividad eléctrica le confiere un grado de restricción moderado para el riego de dicho cultivo.

De los metales pesados analizados, el agua residual depurada presenta niveles muy bajos a excepción del boro, cuya elevada concentración incide en un importante aumento de los niveles foliares.

La consideración de la carga fertilizante del efluente en los programas de fetirrigación permite una mayor eficiencia en el uso de los nutrientes (N, K) y un importante ahorro de fertilizantes minerales.

Basado en las extracciones del cultivo y los rendimientos obtenidos, aportaciones de 5,3 g N y 6,1 g de K, por Kg de fruto, para ciclo de primavera, y de 6,5 g de N y 6,7 g K por Kg de fruto, para ciclo de otoño, son altamente eficientes.

RECOMENDACIONES GENERALES SOBRE EL USO DE AGUA RESIDUAL DEPURADA OZONIADA PARA FERTIRRIEGO DE JUDÍA VERDE Es conveniente realizar un control periódico de la conductividad eléctrica y de la concentración de nutrientes (N, P y K) del agua residual depurada y ozonizada.

Realizar el análisis químico del suelo antes de la plantación del cultivo, con objeto de normalizar niveles de materia orgánica y de nutrientes.

La cantidad total de N y K a aplicar mediante fertirrigación puede ser del orden de 5,3 g N y 6,1 g de K, por Kg de fruto, para ciclo de primavera, y de 6,5 g de N y 6,7 g K por Kg de fruto, para ciclo de otoño.

El programa de riego se puede realizar basado en la evapotranspiración del cultivo y medida del potencial matricial del suelo, obtenido en la zona radical de la planta mediante tensiómetros.

Dada la sensibilidad de la judía a la salinidad, se recomienda controlar la conductividad eléctrica del suelo sobre todo en el ciclo de primavera, con objeto de aplicar volúmenes de riego superiores a las necesidades del cultivo para evitar acumulaciones excesivas de sales.

En el caso de aplicar microelementos al cultivo, no utilizar compuestos que contengan boro, puesto que dada su elevada concentración en el agua residual, es contraproducente y podría producir problemas de toxicidad afectando el desarrollo de la planta.

Realizar un mantenimiento adecuado del equipo de riego, limpiando periódicamente el equipo de filtrado y la red de distribución, mediante ácidos y herbicidas, para evitar la obturación de goteros.

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