INTRODUCCIÓN
La disponibilidad en cantidad y calidad de fuentes de agua para varios propósitos es un factor clave para el desarrollo socioeconómico de una región (Choramin et al. 2015). Ante la incertidumbre climática que impacta la disponibilidad de agua para la producción agropecuaria, productores, legisladores, funcionarios públicos en diferentes órdenes de gobierno y la sociedad en su conjunto, requieren de métodos para evaluar la productividad de los recursos naturales suelo y agua, a fin de tomar mejores decisiones en cuanto a políticas y estrategias para su utilización de manera sostenible. El desarrollo económico asociado a un incremento acelerado de la población ha generado una mayor demanda de agua para diferentes usos; consumo humano, uso industrial y agrícola entre otros (Vasanthavigar et al. 2012).
En Cuba, en el último decenio, la calidad del agua para uso agrícola ha sido objeto de varios estudios (Palacio et al. 2010; Bonet-Pérez y Ricardo-Calzadilla 2011; Balmaseda-Espinosa y García-Hidalgo 2013; Sánchez-González, Sánchez-Sánchez y Fernández-Rodríguez 2014; Puñales & Aguilar 2016; De Oliveira 2017; Herrera-Puebla et al. 2017; Betancourt-Aguilar et al. 2019) que han evaluado sus características físicas y químicas, así como su efecto sobre el rendimiento agrícola, la productividad y la sostenibilidad ambiental.
En el municipio de Moa (provincia de Holguín) donde se desarrolla el presente estudio, las investigaciones sobre la calidad del agua se han enfocado fundamentalmente desde el punto de vista ambiental y de la minería del níquel (Fernández-Rodríguez 2013; Céspedes-Hernández 2014; Valdés-Mariño 2015; Fernández-Rodríguez 2016; Batista & Cabrera 2017; Rubio-Caballero 2017; Córdova-Batista 2017; Borges-Terrero 2017; Fernández-Rodríguez et al. 2018; García-Breffe, Aldana-Aldana y Gamboa Rodríguez 2018; Crespo-Lambert 2018; Dunán-Avila 2019; Rodríguez-Hechavarría 2019; Jardínez-Ocampo 2019; Torres-Rivero 2019; Kamilonga-Nlandu 2019). Estas investigaciones abordan aspectos de calidad general en función de algunos índices internacionales, la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas, la aptitud para el consumo humano, entre otros; sin embargo, no existen antecedentes de estudios relativos a la evaluación de la calidad del agua del río Yamanigüey para su uso en la agricultura.
La proyección en el territorio de planes de desarrollo agrícola para sustentar el programa alimentario conlleva la necesidad de examinar la calidad de las aguas destinadas a la irrigación de cultivos. La aptitud del agua para riego es un aspecto de vital importancia, tanto para el logro de alta productividad en los cultivos como para la adecuada conservación de los suelos, por ello la presente investigación tuvo el objetivo de realizar una evaluación preliminar de la calidad de las aguas del río Yamanigüey para su posible utilización en el riego agrícola.
MATERIALES Y MÉTODOS
La investigación se llevó a cabo en el río Yamanigüey, ubicado en el poblado de igual nombre, dentro del Parque Nacional Alejandro de Humboldt, el cual pertenece al macizo montañoso Nipe-Sagua-Moa-Baracoa. Esta corriente fluvial constituye una de las reservas de aguas superficiales más importantes del municipio de Moa (Figura 1). En la zona de estudio las precipitaciones presentan un valor anual (periodo 2010-2019) que oscila entre 1469,9 mm - 3014,40 mm, por lo que se considera unas de las mayores pluviometrías del país. El comportamiento de las precipitaciones se obtuvo del pluviómetro ubicado en la localidad de Cañete, en las coordenadas X: 716,70 Y: 213,40 a una altura de 200 m sobre el nivel del mar. Orográficamente, el territorio tiene una alta complejidad, con predominio del relieve de montaña hacia la parte este y ondulado hacia el norte. La zona montañosa se caracteriza por valores de pendiente que sobrepasan los 450 m y valores máximos de isobasitas de 900 m en el segundo orden y 800 m en el tercero (Polanco-Almaguer 2012). Según datos del IGP (2011), las aguas del río Yamanigüey corren sobre cúmulos máficos y ultramáficos de edad Cretácico inferior y depósitos aluviales y palustres de edad Holoceno.
Muestreo y análisis fisicoquímico del agua
Se tomaron 12 muestras de agua a lo largo de la cuenca. Los análisis de propiedades fisicoquímicas se realizaron según las normas APHA (2012). Los puntos de toma de muestra se ubicaron en un mapa digital mediante el programa QGIS 3.10 (Tabla 1) (Figura 1).
La concentración de Ca2+, Mg2+, CO3 2-, HCO3 - y Cl- se determinó mediante el método volumétrico (Eaton, Greenberg y Clescerl 1998). La concentración de Na+ y K+ fue determinada por espectrofotometría de adsorción atómica y el SO4 2- por el método gravimétrico (Allison et al. 1990). El valor de pH se obtuvo con un potenciómetro. La conductividad eléctrica, expresada en unidades µs/cm, a 25 °C, se consiguió mediante el método electrométrico.
Los análisis fisicoquímicos se realizaron en la Unidad de Proyectos de Laboratorio del Centro de Investigaciones del Níquel (Moa) la cual cuenta con 14 ensayos acreditados por la norma cubana NC: ISO/ IEC-17025 del 2006 (Requisitos generales para la competencia técnica de los laboratorios de ensayos y calibración), para el análisis de agua y aguas residuales.
Metodología para determinar la calidad del agua para irrigación
El uso del agua en la agricultura dependerá de su calidad y del cultivo que se pretenda plantar. Varios autores (Ayers y Westcot 1987; Cortés-Jiménez et al. 2009; Lingaswamy y Saxena 2015) enuncian que las principales variables utilizadas para clasificar la calidad del agua desde una perspectiva agrícola son la relación de adsorción de sodio (RAS), el carbonato de sodio residual (CSR), el pH, la conductividad eléctrica (CE), el grado de acidez, porcentaje de sodio posible (PSP), salinidad efectiva (SE), salinidad potencial (SP), índice de permeabilidad (IP).
En la presente investigación se pretende realizar un estudio preliminar de la calidad del agua del río Yamanigüey para su en el riego agrícola. Para ello se empleó la relación de adsorción de sodio, la salinidad potencial y la salinidad efectiva, la conductividad eléctrica, el coeficiente de irrigación y las normas de Riverside.
Relación de adsorción del sodio (RAS)
Es un cálculo a partir de las concentraciones de sodio, magnesio y calcio que estima la tendencia del agua de propiciar la compactación y apelmazamiento del suelo. Mientras mayor sea el RAS, el agua es menos apta para riego. El RAS se expresa por la siguiente ecuación (1):
Donde:
Na+, Ca2+, Mg2+ son las concentraciones de los iones de sodio, calcio y magnesio, respectivamente, expresados en miligramos equivalentes por litro (meq/L).
Para evaluar la calidad del agua según su RAS (Tabla 2) se utilizaron los criterios de Richards (1954) y Cánovas (1986).
Conductividad eléctrica (CE)
La conductividad eléctrica indica el total de sales disueltas en el agua (Bhattacharya & Chakraborty 2012) y es el indicador que se usa para determinar el daño producido por la salinidad. La clasificación del agua para el riego según los valores del indicador CE resulta un tema muy discutido. Singh, Gupta y Ram (1996) señalan la necesidad de evaluar la CE crítica basado en la discriminación entre las diferentes condiciones de textura, precipitación y tolerancia de los cultivos a la salinidad. Otros autores (Arslan & Demir 2013; Lingaswamy & Saxena 2015) usan criterios diferentes (Tabla 3).
Salinidad potencial (SP) y salinidad efectiva (SE)
La salinidad potencial depende de las concentraciones en meq/L de los iones cloruro y sulfato. Su valor se determina según la siguiente ecuación (2):
La salinidad efectiva (SE) se calcula en dependencia del valor de las diferentes concentraciones de calcio, magnesio sulfato, carbonato y bicarbonato, todos expresados como meq/L, (3) (4) (5) (6).
Tanto la salinidad efectiva como la potencial se clasifican de acuerdo a tres criterios de calidad. Buena calidad cuando los valores son < 3, condicionada cuando los valores están en el intervalo entre 3 y 15 y no recomendable para valores > 15. Para esta clasificación se consideró el criterio de Balmaseda-Espinosa et al. (2006).
Coeficiente de irrigación (Ci) según Stables
Para evaluar la calidad del agua por sus datos de análisis químicos es muy práctico utilizar el coeficiente de irrigación obtenido empíricamente, sobre la base de las observaciones, en elementos básicos y sus concentraciones máximas menos inofensivas para unos 40 cultivos agrícolas y sobre la relativa toxicidad de las sales de sodio. El Ci se refleja en la altura de la columna de agua en pulgadas. Esta columna de agua durante la evaporación da una cantidad de bases suficientes para que el suelo se convierta en agresivo hasta profundidades desde 1,2 m hasta 1,5 m para la mayoría de los cultivos (De Miguel-Fernández 2012). El cálculo del Ci para aguas de distintos tipos se ejecuta por fórmulas que responden a los siguientes casos:
1er. Caso. El contenido del ion sodio (Na+ en meq/L) es menor que el contenido del ion cloruro (Cl- en meq/L), es decir, Na+< Cl-. Está presente el cloruro de sodio (7).
2do. Caso. El contenido del ion sodio (Na+ en meq/L) es mayor que el contenido del ion cloruro (Cl- en meq/L), pero menor que el contenido total de ácidos fuertes, es decir, Cl- + SO4 2- > Na+ > Cl. Está presente el cloruro y el sulfato de sodio (8).
3er. Caso. El contenido del ion sodio (Na+ en meq/L) es mayor que el contenido de los iones de ácidos fuertes, es decir: Na+ > Cl- + SO4 2- . Está presente el cloruro, el sulfato y el carbonato de sodio (9).
La determinación de la calidad del agua para fines de riego se determina según la clasificación que se expresa en la Tabla 4.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Relación de adsorción del sodio (RAS) y la conductividad eléctrica (CE)
El 100 % de las aguas del río Yamanigüey se clasifican según Richards (1954) Cánovas (1986) con bajo riesgo a la sodicidad y excelentes en cuanto al criterio de calidad, por lo que se pueden utilizar sin restricciones en el regadío.
Se evidencia una tendencia al incremento del RAS en las aguas desde el punto de muestreo Y-1 hasta el Y-12 (Figura 2a). Según Pizarro-Cabello (1985), en los climas húmedos son menos abundantes los suelos sódicos, pues la solución del suelo está normalmente más diluida, lo que es característico en los suelos de esta región. Al analizar el agua por las Normas de Riverside (Wilcox 1955) se puede apreciar que el 75% de las muestras se clasifican como C1S1 (baja salinidad y baja en sodio), mientras que el 25 % de estas clasifican como aguas tipo C2S1 (salinidad media y baja en sodio) debiéndose esto a que los puntos están ubicados cercanos a la costa y existe un mayor intercambio iónico entre las aguas del río y las del mar (Figura 3).
Blasco y Rubia (1973) señalan que la irrigación con aguas de tipo C1 puede ocasionar problemas en suelos de baja permeabilidad, mientras que con las aguas tipo C2 pudiera requerirse el lavado de sales por lixiviación o el uso de cultivos tolerantes a la salinidad. Las aguas tipo S1 pueden generar inconvenientes en cultivos sensibles al sodio. El 75 % de las aguas del río Yamanigüey, por su conductividad se clasifican, según Lingaswamy & Saxena (2015), como aguas de calidad excelente (9 muestras, desde Y-1 a Y-9) y el 25 % como aguas de calidad buena (3 muestras, desde Y-10 a Y-12). Se visualiza una tendencia al incremento de la conductividad eléctrica (Figura 2b) desde el punto de muestreo Y-1 hasta Y-12, este último localizado próximo a la desembocadura; ello se debe a la intrusión marina existente en el área de estudio.
Salinidad potencial (SP) y salinidad efectiva (SE)
El 100 % de las muestras analizadas se clasifican como buenas para el riego por presentar valores de salinidad inferiores a 3. La SP osciló entre 0.28 - 2.80 meq/L (Figura 4a). El 83.3 % de las muestras analizadas para la SE se clasifican como aguas buenas para el riego (10 muestras desde la muestra Y-1 a Y-10) y solo el 16.67 % se clasifican como aguas condicionadas para el riego (2 muestras, Y-11, Y-12). Los valores de la SE oscilan entre 0.04 - 10.55 meq/L (Figura 4b). Se observa una tendencia al aumento de la SP y la SE en las aguas del río Yamanigüey debido a la intrusión marina existente en al área de estudio, además que la ubicación de los puntos de muestreo que tienen mayores valores de SP y SE están cerca de la costa lo que posibilita un mayor intercambio iónico entre las aguas del río y las del mar.
Coeficiente de irrigación (Ci)
Se obtuvo que el 100 % de las muestas clasifican como aguas de buena calidad para la irrigación, lo que se permite largos periodos sin necesidad de tomar medidas contra la acumulación de sales dañinas en el suelo. Se observa una tendencia al descenso del Ci en las muestras de aguas tomadas en el río Yamanigüey, pero, aun así, las aguas cumplen con la norma de Stables para su utilización en la agricultura (Figura 5). En general el efecto de la calidad del agua de riego sobre la estabilidad estructural de los suelos debe evaluarse con vistas a tener en cuenta el resultado combinado del efecto beneficioso de la salinidad (CE) y del efecto perjudicial de la sodicidad.
CONCLUSIONES
Las aguas del río Yamanigüey clasifican como buenas a excelentes para uso agrícola y según las Normas de Riverside, son aptas para el riego, con problemas solamente en suelos de muy baja permeabilidad (C1), para la siembra de cultivos sensibles a la salinidad (C2) y al sodio (S1).
Según el coeficiente de irrigación, la salinidad potencial y el rango de adsorción del sodio el 100 % de las muestras clasifican como aguas de buena a excelente calidad para el riego.
Por su conductividad eléctrica, el 75 % de las muestras clasifican como aguas de excelente calidad, mientras el 25 % son aguas de calidad buena.
El 16.67 % de las muestras clasifican como aguas condicionada para el riego por su salinidad efectiva.