Composición catiónica en agua de poro, suelo y agua subterránea en hapludles bajo feedlot

El aumento en la intensidad en el uso de la tierra genera una gran presión sobre los recursos naturales y en particular sobre el suelo. En consecuencia, puede existir un impacto importante sobre el recurso agua. La contaminación de acuíferos ocurre si la carga contaminante, generada por descargas y lixiviados antropogénicos, no se controla adecuadamente y excede la capacidad natural de atenuación de la zona no saturada. Esta capacidad de atenuación es el resultado tanto de la degradación biológica como de diversas reacciones químicas que ocurren en el suelo. Una de ellas es el retraso en el transporte del contaminante. El cual, se encuentra vinculado a la capacidad de sorción de las superficies coloidales del suelo.

El objetivo del presente trabajo fue evaluar la composición catiónica del agua de poro utilizando columnas de suelo no disturbadas en suelos bajo producción intensiva de bovinos de carne (feedlots), a fin de mejorar el diagnóstico de los efectos que distinto tiempo de confinamiento tienen sobre el los cationes en el suelo y el agua.

 

El ensayo se llevo a cabo en un establecimiento ubicado en el partido de Trenque Lauquen, (lat= -36,039326º long= -63,049004º), al Oeste-Noroeste de la pcia de Bs. As. En el mismo se seleccionaron dos lotes (Figura 1).

Figura 1. Lotes, calicatas y puntos de extracción de columnas con muestra no disturbada. Referencias: CT: calicata TESTIGO, C1-1: Corral 1-LOMA, C1-2: Corral 1-MEDIA LOMA, C1-3: Corral 1-BAJO, C2-1: Corral 2-LOMA, C2-2: Corral 2-MEDIA LOMA, W: pozos de muestreo de agua subterránea realizados por Marquez Molina et al., (2009).

En función a los objetivos planteados se realizaron análisis de suelos y agua de poro y subterránea utilizando la siguiente metodología:
Suelos: Se seleccionaron sitios bajo distinta carga animal donde se hizo un muestreo dirigido, en función a la topografía (figura1). Los suelos corresponden al grupo Hapludol (Heredia et al., 2009) pero a distintos subgrupos de suelos según la Soil Taxonomy (Soil Survey Staff, 2006).

En la tabla 1 se resumen las características de los corrales evaluados. En ambos lotes, al finalizar la estadía de los animales, el estiércol se compacta y mezcla con la capa superficial del suelo a fin de crear la capa sellante.

Tabla 1. Resumen de las características de los lotes analizados.

Se tomaron muestras disturbadas en el perfil para los distintos análisis y ensayos de suelos. Las determinaciones químicas fueron: carbono fácilmente oxidable (Cox) (Walkley y Black), cationes intercambiables (absorción atómica), capacidad de intercambio catiónico (CIC) por el método de acetato de amonio (NH4OAc 1N pH 7), pH actual (1:2,5 agua:suelo) y conductividad eléctrica (CE) en pasta (1:1 agua-suelo), Page et al. (1982).

Composición del agua de poro: Se tomaron muestras de suelos no disturbadas en columnas de tubo de PVC de 63mm de diámetro interno y 25 cm de alto de los primeros 15 a 20cm del perfil, por cuadruplicado a fin de realizar un ensayo de percolaciones donde se comparó el efecto que tiene la aplicación de una lámina de agua según régimen hídrico actual. El agua intersticial o agua de poro, se obtuvo mediante ensayos de columnas de lixiviación (Candela y Varela, 1993; Beltrán et al., 1995), donde se evalúo su composición catiónica, pH y CE. Las mediciones de cationes mayoritarios (Ca2+, Mg2+, K+, Na+) en agua intersticial se hicieron por espectrometría de absorción atómica. (APHA, 1998). Con el objetivo de expresar todas las variables en kg/ha que se lixiviarían por año según tratamiento se realizaron cálculos teniendo en cuenta el volumen de agua lixiviado, la superficie de la columna y la concentración del ión extraído.

Las láminas a aplicar en los tratamientos surgieron a partir de los excesos hídricos anuales arrojados por los balances hidrológicos calculados con el programa BALUBA (Hurtado et al., 1996) a partir del dato de humedad equivalente media del suelo y los datos climáticos de temperaturas y precipitaciones medias mensuales para el período 1986-2006 (SMN). Del balance se tomó el exceso anual en milímetros (mm) y se calculó el volumen de agua a aplicar en cada columna.

Composición del agua subterránea: El agua de napas se obtuvo de freatímetros ubicados en los corrales (ver fig.1 referencia “Pozos”). En ella se analizaron cationes, pH y CE por medio de las metodologías descriptas para analizar el agua de poro.

Estadística: Se realizaron análisis de regresión entre las variables estudiadas para suelos y aguas. El programa utilizado para los análisis estadísticos fue INFOSTAT versión 2010 (Di Rienzo et al, 2010).

 

Las características químicas de los suelos ensayados, se presentan en la siguiente tabla:

En la figura 2 se observa que el confinamiento animal, considerando los datos en conjunto produce un aumento en general de todos los cationes evaluados. Sólo el K+ está fuertemente influenciado por el tiempo, aunque no es el más lixiviado ya que el ión que mayor concentración tiene en el agua de poro es el magnesio. Tratando de entender por qué el Mg+2 es más liberado con respecto al calcio, podríamos hipotetizar que esto se debe a la preferencia que las arcillas (illíticas) y la materia orgánica (MO) tienen sobre el calcio, reteniéndolo preferencialmente en el complejo de intercambio haciéndolo menos susceptible a lixiviarse.

Figura 2. Análisis de varianza de los cationes según tiempo de confinamiento. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (Duncan; p< 0,05).

Cuando se analiza la topografía (tabla 3), se puede ver que en las lomas la cantidad de iones lixiviados es mayor que en las otras posiciones del paisaje y que las zonas de menor pérdida serían las medias lomas.

Tabla 3. Análisis de varianza de las masas de iones lixiviados del suelo. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (Duncan; p< 0,05). Los valores están expresados en kg.ha-1.año-1.

La masa total de iones lixiviados del perfil es semejante entre los dos periodos de confinamiento evaluados aunque el de mayor uso presento mayor pérdida de iones. El ión predominante, en cuanto a su solubilidad y por consiguiente pérdida, es el Mg que aporta entre 67.5% al 85.7% del total de los iones analizados. Esto significa un aporte muy importante de iones movilizados del agua de poro al agua subterránea. Con 8 años de confinamiento se lixivian 10 veces más cationes que en el testigo.
La comparación de la CE del agua de poro con la suma de los cationes la regresión es lineal con un R2=0.42 y el potencial de 0.71, siendo ambas relaciones altamente significativas (figura 3).

Figura 3. Regresión lineal y potencial de concentración de cationes en función de la conductividad eléctrica en agua de poro.

En la figura 4 se observa la participación relativa de los cationes en el suelo y en el agua de poro. Se puede ver que, en el suelo, el catión que se encuentra presente en mayor cantidad es el calcio, luego, en menor medida, le siguen el potasio, el sodio y último el magnesio con un valor similar al tercero. En cambio, en el agua de poro, es el magnesio el ión que ocupa la mayor proporción con respecto a los demás cationes que se encuentran en baja cantidad. Esta relación de calcio-magnesio inversa se explica por la gran riqueza del primero en el complejo de cambio en los suelos pampeanos con respecto a los demás iones (ver tabla 2) y la baja solubilidad del mismo. Las sales de magnesio son mucho más solubles que las de calcio y existe un gran aporte de las mismas por las deposiciones de los animales. Además, el magnesio no se encuentra retenido en el complejo de cambio con igual magnitud por el intercambiador.

Figura 4. Distribución porcentual de los cationes obtenidos en el suelo (derecha) y del agua de poro (izquierda).

Las aguas de los freatímetros (tabla 4) tienen valores de sodio elevados. Los valores de RAS variaron entre 10,5 y 88, correspondientes al molino del bajo del Corral 2 (W2-1) y el freatímetro del bajo del Corral 1 (W1-3), respectivamente. Esto determina una diferencia entre la calidad del agua de poro y del freatímetro, ya que las primeras eran de bajo contenido sódico.

Tabla 4. Composición del agua freática según los freatímetros ubicados en los corrales. Las referencias de los pozos se encuentran en la figura 1.

Las aguas subterráneas del Corral 1 son cloruradas sódicas o bicarbonatada sódica según la posición en el paisaje, coincidiendo con la composición del agua intersticial. En el Corral 2, son bicarbonatadas sódicas o cálcica sódica.

 

El confinamiento aumentó la carga de cationes, incrementando también la conductividad eléctrica del agua de poro, con 8 años de confinamiento se lixivian 10 veces más cationes que en el testigo. En las lomas es donde se encontraron los niveles más altos de CE y de lixiviación de cationes con poco más de 5 toneladas por ha. Esto representa un 32% más cationes respecto a la media loma y un 10% más que en el bajo. Entre los tratamientos de 1 y 8 años de confinamiento animal hay, en promedio, un 7% de diferencia en los cationes lixiviados a favor del corral con menor uso. Las aguas lixiviadas coinciden en cuanto a la calidad del agua freática en el corral de menor tiempo de confinamiento, mientras que no lo es en el de mayor tiempo. Se observó que tanto en el agua de poro, como el agua subterránea, en el corral con menor tiempo de confinamiento se encontraron las mayores cantidades de cationes. El Mg+2 representa un 79% del total de cationes lixiviados.

El conocimiento de las formas y concentraciones en que pueden encontrarse los elementos en perfiles edáficos junto a los mecanismos físico-químicos que los controlan se consideran de alta importancia. Ya que son herramientas que permitirán mejorar los modelos de predicción de la contaminación de acuíferos y contribuirán a la toma de decisiones para un adecuado ordenamiento territorial. Siempre teniendo en cuenta la potencialidad del uso de la tierra y su impacto en la calidad del agua subterránea. Esto último resulta de suma importancia cuando las cuencas son arreicas como la evaluada ya que la reposición del agua en estas zonas es más limitada que en otro tipo de cuencas.

 

Este trabajo fue financiado con el Proyecto UBACyT 20020090200140.

 

APHA – American Public Health Association, 1998. Sthandart Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed. AWWA, WPCF Washington, D.C.
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Di Rienzo J.A., Casanoves F., Balzarini M.G., Gonzalez L., Tablada M., Robledo C.W. InfoStat versión 2010. Grupo InfoStat, FCA, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina.
Heredia Olga S. Marquez J.J., Urricariet S., Mengoni Hernán. 2009. Distribución de fósforo, azufre y nitratos en Hapludoles bajo feedlot en Trenque Lauquen, BS. AS. En Avances en Ingeniería Rural 2007-2009 N. Di Leo, S. Montico, G. Nardón, ISBN 978-950-673-752-8.: 546-551.
Hurtado, R.; Fernández Long M.E.; Barberis, G.; Bombelli, E. 1996. Balance hidrológico climático con coeficientes de cultivo. BALUBA, versión 1.0. Cátedra de Climatología y Fenología Agrícola, FAUBA.
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