Lixiviación de nitratos desde cultivo de invernadero en suelo en las condiciones de Almería: magnitud, factores determinantes y desarrollo de un sistema de manejo optimizado
- Autores: María Rosa Granados García
- Directores de la Tesis: Rodney Thompson (dir. tes.), Maria Luisa Gallardo Pino (codir. tes.), María Dolores Fernández Fernández (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Almería ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Marta González del Tánago (presid.), Silvia Jiménez Becker (secret.), Pilar Lorenzo Mínguez (voc.), Evangelina Medrano Cortés (voc.), Juan Carlos López Hernández (voc.)
- Materias:
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- Resumen
En la provincia de Almería se encuentra la mayor zona de producción hortícola protegida de España, y la mayor concentración de invernaderos a nivel mundial. Con una superficie aproximada de 27.000 ha, los invernaderos de la provincia configuran una industria hortícola destinada mayoritariamente a los mercados del norte de Europa, que representan un 35% de la exportación hortícola española. Aproximadamente el 80% de la superficie hortícola de invernadero de Almería se cultiva en suelo, utilizando riego por goteo localizado. La aplicación de nutrientes se realiza mediante fertirriego. La caracterización de este sector indica el incremento del número de agricultores que utilizan programadores de riego y sistemas de fertirriego con tanques múltiples. Esta tecnología permite el control automático del riego y la fertilización, por lo cual existe la capacidad técnica para un manejo preciso del riego y de los nutrientes. El manejo convencional del riego y abonado nitrogenado en la agricultura local está basado mayoritariamente en la experiencia del agricultor, por lo cual la capacidad técnica para un riego y una fertilización precisos no está siendo utilizada plenamente.
En el desarrollo de un sistema agrícola intensivo sostenible, es importante considerar la contaminación de recursos hídricos por nitratos procedentes de fuentes agrarias. De acuerdo con la Directiva Europea de Nitratos, se establece un nivel máximo de 50 mg NO3- L-1 para aguas subterráneas y superficiales. Esta directiva se ha traspuesto a la legislación española y autonómica. Cuando la concentración de nitratos en aguas subterráneas excede esta concentración máxima, las superficies asociadas son declaradas como `zonas vulnerables a la contaminación por nitratos¿, y requieren adoptar planes de acción encaminados a la reducción de la contaminación por nitratos de origen agrario. Por orden de 27 de Junio de 2001, las Consejerías de Medio Ambiente y de Agricultura y Pesca aprobaron un programa de actuación con este propósito. Además, la Directiva Marco del Agua de la UE, que incorpora la Directiva de Nitratos, pretende asegurar la buena calidad de todas las aguas superficiales y subterráneas de la unión europea para el año 2015. La mayor parte de la superficie dedicada a la producción intensiva bajo invernadero en Almería ha sido declarada `zona vulnerable a la contaminación por nitratos¿ debido a que la concentración de éstos en los acuíferos superiores excede los límites establecidos por la Unión Europea. Una extensa superficie de los acuíferos superiores del Campo de Dalías, presentan concentraciones de hasta 250 mg de NO3 L-1, siendo cinco veces superior al límite establecido por la UE. Además se ha observado un incremento progresivo de esta concentración a lo largo del tiempo. Dado que el contenido de nitratos de las aguas subterráneas que abastecen estos acuíferos es muy bajo, parece evidente que los elevados niveles provienen de la lixiviación desde la industria hortícola. Las zonas declaradas como `vulnerable a la contaminación por nitratos¿ tienen la obligación de adoptar prácticas de manejo encaminadas a la reducción de la pérdida de nitratos por lixiviación. Las prácticas convencionales de manejo de cultivos en esta zona tienen un alto riesgo de pérdidas de nitratos por lixiviación.
La hipótesis de esta tesis se fundamenta en que la contaminación por nitratos de los acuíferos, causada por la actividad agrícola en los invernaderos de Almería, puede reducirse sustancialmente mediante una mejora en las prácticas de manejo. Para ello, ha estudiado el drenaje y lixiviación de nitratos producidos durante los ciclos de cultivo convencionales de tomate, melón y pimiento, principales cultivos de la zona, incluyendo especialmente la contribución a la lixiviación de nitratos de cada una de las etapas mencionadas anteriormente. Así mismo, se han planteado prácticas culturales encaminadas a la reducción del drenaje y lixiviación de nitratos y su consecuente efecto medioambiental.
Este trabajo se realizó en dos invernaderos con suelo enarenado, típico de la comarca, cada invernadero disponía de dos lisímetros de drenaje libre. En uno de los dos invernaderos se planteó un manejo de cultivo convencional, encaminado a la determinación de la magnitud de la lixiviación de nitratos desde sistemas de cultivo locales. En el otro invernadero se ha desarrollado un manejo mejorado consistente en: (i) evitar un volumen excesivo de riego, considerando estimaciones de evapotranspiración del cultivo y medidas de la humedad del suelo, y (ii) evitar un aporte excesivo de N; en la primera parte de la investigación, la nutrición nitrogenada, se basó en la reducción porcentual de la cantidad de N aportada al cultivo respecto a la práctica convencional. Durante la segunda parte de la investigación, en el tratamiento mejorado, se ha incluido un aporte de nitratos en base a la predicción de nitrógeno extraído por la planta de forma semanal, calculado mediante un modelo funcional, construido mediante datos determinados localmente durante la primera parte de la investigación, y validado mediante otros ensayos realizados en la zona. Los resultados obtenidos se resumen a continuación.
En un cultivo convencional de tomate utilizando asesoramiento técnico, se aportaron 210 mm de riego y 367 kg N ha-1, y se lixiviaron sólo 60 kg N ha-1 en 45 mm de drenaje. Sin embargo, se apreció un incremento en la [NO3-] en la solución del suelo desde 14 a 24 mmol L-1 y, sobre todo entre líneas de cultivo. Por el contrario, cuando se aportó un 30% menos de nitrógeno respecto al anterior tratamiento, se lixiviaron sólo 33 kg N ha-1, manteniéndose la [NO3-] en la solución del suelo en 9-11 mmol L-1. La producción de tomate producido no se vio afectada. En ambos tratamientos la mayor cantidad de drenaje y lixiviación de N se produjo durante los riegos asociados al pre-transplante y establecimiento del cultivo (80% respecto al total del ciclo). En estos periodos no se aportó fertilización nitrogenada, lo cual nos indica el lavado de N procedente de una fertilización excesiva de cultivos anteriores. Lo mismo ocurrió durante la desinfección, asociada a la cual se han llegado a perder hasta 38-55 kg de N ha-1.
En 2005 y 2006 se desarrollaron dos secuencias de cultivo de melón-pimiento. En cada uno de los cultivos y secuencias se comparó el manejo convencional del cultivo con un manejo mejorado. El manejo convencional consistió en la aplicación de volúmenes de riego equivalentes a un Aporte Relativo de Riego (RIS) multiplicado por valores estimados de ETc. Los valores de RIS se obtuvieron mediante una encuesta realizada en explotaciones comerciales (Fernández et al., 2007), y la ETc se estimó utilizando el programa PrHo (Fernández et al., 2001). Además se tuvieron en cuenta recomendaciones de técnicos de campo. El manejo convencional de N se realizó teniendo en cuenta el asesoramiento aportado por estos técnicos. En una primera secuencia de melón-pimiento, en 2005, se planteó un tratamiento de riego y abonado nitrogenado convencional frente a un cultivo mejorado regado en base a ETc estimada con datos históricos utilizando PrHo (Fernández et al., 2001), y ajustando los volúmenes de riego para mantener el potencial mátrico de suelo, medido con tensiómetros, entre -10 y -30 kPa. En el cultivo de melón mejorado, el manejo de N se realizó de forma similar al manejo convencional. En el pimiento desarrollado en 2005 el objetivo del tratamiento mejorado fue reducir el aporte de N en un 20%. En el manejo convencional de melón 2005, se aportaron 261 mm y 371 kg N ha-1 durante todo el ciclo de cultivo. El drenaje total fue de 64 mm y las pérdidas totales de NO3--N fueron de 146 kg N ha-1. En el cultivo mejorado de melón 2005, el volumen total de riego y N aportado se redujo un 20% respecto al tratamiento convencional. El resultado obtenido fue un 18% de reducción en el volumen drenado y N aportado. En el manejo convencional de pimiento 2005, el volumen total de riego aportado y N aplicado fue 314 mm, y 449 kg N ha-1, respectivamente. En el manejo mejorado de pimiento, el drenaje y el NO3- lixiviado fue un 17 y 40% menor, respectivamente, respecto al tratamiento convencional. En el tratamiento mejorado, el drenaje y lixiviación de NO3- representaron un 66 y 59% del riego y N aportado, respectivamente. En el tratamiento convencional, el drenaje y lixiviación de NO3- representaron un 56 y 53% del riego y N aportado, respectivamente. Al igual que en el cultivo de tomate, las mayores pérdidas se registraron en los periodos sin cultivo o con la planta poco desarrollada suponiendo, durante las tres primeras semanas de cultivo, un 50% tanto del total drenado, como de total de N lixiviado durante el cultivo. Durante los dos cultivos de esta secuencia, melón y pimiento, también se observó una mayor [NO3-] en la solución del suelo en el tratamiento convencional. Sin embargo, en el pimiento mejorado la [NO3-] en la solución de suelo se mantuvo en 9-10 mmol L-1 a lo largo de su desarrollo. En una segunda secuencia de cultivo de melón-pimiento, desarrollada en 2006, se evaluó un tratamiento de riego y aporte de N basado en un manejo prescriptito-correctivo. El modelo para la prescripción del riego se basó en PrHo (Fernández et al., 2001). La prescripción de la fertilización nitrogenada se basó en la estimación de los requerimientos de N del cultivo (descrito en el Capítulo 6). La corrección del riego prescrito en melón y pimiento se realizó mediante el mantenimiento del potencial mátrico del suelo entre -10 y -30 kPa. La corrección del aporte de N en pimiento se basó en mantener una [NO3-] en la solución del suelo constante (8-12 mmol L-1). Basándonos en el manejo prescriptivo-correctivo, el riego aplicado en melón y pimiento fue 189 y 296 mm, respectivamente. En ambos cultivos el drenaje asociado resultó ser un 20% respecto al volumen aplicado, frente a un 30-35% obtenido en el manejo convencional comparativo. El aporte total de N fue de 244 y 317 kg N ha-1 en melón y pimiento, respectivamente. La cantidad de N lixiviada, tras el tratamiento prescriptivo, fue un 12% y 29% respecto al N aportado en melón y pimiento, respectivamente. En el tratamiento convencional el N lixiviado fue un 33% y 49% respecto al aporte, en melón y pimiento, respectivamente. De la totalidad de N lixiviado durante el cultivo, un 30% se produjo durante las tres primeras semanas de cultivo, llegando hasta un 45% en el tratamiento convencional de melón.
En resumen, en esta tesis se obtuvieron apreciables volúmenes de drenaje y pérdidas de nitratos por lixiviación asociadas con la práctica de manejo de convencional de este sistema hortícola. Los factores que contribuyen en mayor medida parecen ser la acumulación de nitratos en el suelo procedente de aplicaciones previas de estiércol y cultivos desarrollados anteriormente, y el drenaje asociado con la desinfección química de suelo, riegos pre-transplante y riegos excesivos aplicados durante el establecimiento del cultivo, y en menor medida riegos excesivos después del establecimiento del cultivo. Las concentraciones de nitratos obtenidas en el drenaje siempre fueron superiores al límite establecido por la Unión Europea en 50 mg NO3- L-1, lo cual nos indica el alto potencial de contaminación de acuíferos por nitratos procedentes de este sistema hortícola. Prácticas de manejo mejoradas fueron evaluadas con el resultado de apreciables reducciones en el drenaje y cantidad de NO3--N lixiviado, sin afectar a la producción. El manejo desarrollado en esta tesis, basado en la modelización del aporte de riego y nitrógeno resultó particularmente efectivo y con un alto potencial para la obtención de mejores resultados. En este trabajo se demostró que existe un considerable potencial para el desarrollo y uso de sistemas de manejo mejorado de cultivos, que permitirán reducir el aporte de agua y N, obteniendo una gran reducción en la contaminación de acuíferos por NO3-, procedentes de este sistema hortícola.
