Riego con Efluentes Urbanos y su Efecto en el Suelo

Vista previa del material en texto

“Latinoamérica unida protegiendo sus suelos” 
XIX CONGRESO LATINOAMERICANO DE LA CIENCIA DEL SUELO 
XXIII CONGRESO ARGENTINO DE LA CIENCIA DEL SUELO 
 
Mar del Plata, Argentina – 16 al 20 de abril de 2012 
contribuciones@congresodesuelos.org.ar
 
 
RIEGO CON EFLUENTES URBANOS: EFECTOS SOBRE EL SUELO 
Degioanni, A.1,*; Chilano, Y.1; Cisneros, J.1, Papes, H.1; Cantero, A.1 
1 Facultad de Agronomía y Veterinaria. Universidad Nacional de Río Cuarto 
* Autor de contacto: adegioanni@ayv.unrc.edu.ar; Ruta Nac. 36 - Km. 601 - X5804BYA Río Cuarto, Córdoba, Argentina; 
0358 4676154 
 
RESUMEN 
El riego con aguas servidas permite recuperar este recurso para la producción de bienes 
agroforestales y ayuda a resolver el problema de la disposición final de las mismas, minimizando 
la contaminación ambiental al funcionar el sistema suelo – planta como un filtro verde. Sin 
embargo, el riego prolongado con efluentes induce cambios en las propiedades físicas y químicas 
de los suelos que pueden afectar la función productiva y depuradora de todo el sistema. El 
objetivo de este trabajo es evaluar el efecto que sobre el suelo ha tenido la aplicación de aguas 
servidas en parcelas bajo producción forestal en una planta de saneamiento de efluentes 
cloacales con diez años de funcionamiento. Se evaluaron parámetros de salinidad y sodicidad del 
efluente y del suelo. Los resultados indican que en cinco años de riego, con efluentes de mediana 
salinidad y alta sodicidad no produce salinización ni alcalinización del Haplustol tipico pero si un 
significativo incremento de la sodificación del perfil hasta los tres metros de profundidad con 
valores promedios de sodio de intercambio de 15,3%. 
PALABRAS CLAVE 
Sodicidad; Salinidad; Alcalinidad. 
INTRODUCCIÓN 
El permanente incremento de la población mundial sumado a una creciente utilización de los 
recursos naturales por parte de una sociedad industrial y de consumo, tiene como consecuencia la 
producción de grandes cantidades de residuos. Estos desechos son vertidos al ambiente cuya 
capacidad de reciclado a nivel global es cada vez menor (Rockstron et al., 2009). Este proceso 
conduce a la contaminación ambiental y al agotamiento de los propios recursos naturales. En tal 
sentido, la reutilización de aguas servidas tiene grandes beneficios. Por un lado se utiliza para 
producir bienes agroalimentarios o forestales y por otro, ayuda a resolver parte del problema que 
significa la disposición final de aguas residuales (Shahalam et al., 1998) minimizando la 
contaminación ambiental. Sin embargo, el riego con agua servidas durante perídodos prolongados 
induce cambios en las propiedades físicas y químicas de los suelos (Walker & Lin, 2008; Lado & 
Ben-Hur, 2009; Truu et al., 2009, Zahida et al., 2011) que pueden afectar la función depuradora de 
los mismos. Dicha variación es función de la composición y cantidad de agua aplicada, 
características del suelo (textura, drenaje, contenido de materia organica, pH, CIC, entre otros 
parámetros), condiciones climáticas y cultivos a regar. En general, se reportan incrementos del 
pH, CE y PSI en valores variables según situaciones de riego (Báez, 1999). La abundancia de 
sodio tanto absoluta como relativa respecto de calcio y magnesio, puede causar severas 
alteraciones en la percolación del agua y en la renovación de gases del suelo, como consecuencia 
de la desorganización de la estructura por la naturaleza dispersante del sodio (Bauder & Brock, 
2001; Levy et al., 2003; Emdad et al., 2004; Zahida et al., 2011). La intensidad del proceso de 
sodificación depende de la concentración de sales del agua, de la cantidad de agua aplicada 
anualmente y de la CIC del suelo (Richards, 1973; Rhoades, 1972; Ayers & Wescot, 1985; 
Anderson et al, 1972). 
En la localidad de Adelia María (Córdoba, Argentina) funciona desde el año 2002 un sistema de 
tratamiento de los efluentes urbanos de la localidad. Dichos efluentes son tratados primariamente, 
mediante un sistema de lagunas biodigestoras y posteriormente, se destinan en promedio 750 mm 
al año para riego de parcelas cultivadas con álamos, pinos, sauces y eucaliptos funcionando las 
mismas como filtro verde. El objetivo de este trabajo es evaluar el efecto sobre el suelo que ha 
tenido la aplicación de efluentes tratados para diferentes períodos de riego. 
MATERIALES Y MÉTODOS 
Este trabajo se realizó en el predio de la Planta de Saneamiento de Efluentes Cloacales de la 
Cooperativa Telefónica de la localidad de Adelia María, Provincia de Córdoba (33º38´12´´ S – 
63º59´10´´ O). A partir de información secundaria disponible desde el año 2003 y determinaciones 
de conductividad eléctrica para el mes de noviembre de 2011 se clasificó el agua utilizada para 
riego según normas Riverside (Richards 1973). Se describió el suelo del predio para un sitio no 
cultivado que se tomó como testigo siguiendo las normas descriptivas de Etchevhere (1976). En la 
parte cultivada, se evaluaron parcelas con 5 años de riego y plantadas con pinos (Pinus elliottis) 
con un espaciamiento entre plantas de 3x3 m y parcelas con 10 años de riego plantadas con 
álamo (Populus sp) y sauces (Salix sp) con un espaciamiento entre plantas de 4 x 4 m y 2,5 x 3 m 
respectivamente. Se establecieron tres puntos de muestreo al azar en cada una de las parcelas, 
extrayendo muestras de suelo a 50 cm de la línea de plantación y a igual distancia del fondo del 
surco de riego. En cada punto de muestreo se obtuvieron 8 submuestras a las siguientes 
profundidades: 0-30; 30-60; 60-90; 90-130; 130-170; 170-220; 220-270 y 270-300 cm. Las 
muestras fueron secadas al aire, homogeneizadas y tamizadas (tamiz de 2 mm). Se realizaron las 
siguientes determinaciones analíticas: CIC, pH, CE, Calcio, Magnesio, Potasio y Sodio según la 
metodología propuesta por SAMLA (SAGPyA, 2004). Los análisis estadísticos se realizaron a 
través de un análisis de varianza, previa comprobación de las condiciones de distribución 
requeridas para el análisis. La comparación múltiple de las medias de los tratamientos fue 
realizada mediante prueba de Duncan (p < 0,05) (InfoStat, 2011). 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
Del análisis del efluente surge que la CE promedio es superiror a un 1 dS m-1 y la RAS es del 
orden de 20 (Tabla 1). 
 
Tabla 1. Estadísticas descriptivas de CE y RAS del efluente destinado para riego. 
Variable N Media Mediana D.E. CV Mín Máx 
CE dS m-1 34 2,0 1,99 23 1,8 1,08 2,91 
RAS 37 21,91 22,81 4,78 21,8 4,79 29,87 
 
El contenido de sales disueltas según la CE promedio está en el orden de los 1.280 mg l-1. 
Según Zahida et al. (2011) este valor se encuentra dentro del rango esperado para aguas 
residuales tratadas establecido entre los 300 y 3.000 mg l-1. Sin embargo, el valor medio de RAS 
registrado durante los años de riego es superior al reportado por estos autores que lo establecen 
entre 8,2 y 14 y muy superiores a los reportados por Patterson (1994), ANZECC (1992); Gross et 
al. (2005) con valores entre 3,2 y 7,7. Según las normas Riverside (Richards, 1973) el efluente se 
clasifica como agua tipo C3S3: de salinidad media, con elevado contenido de sodio y peligro de 
acumulación de este catión en el complejo de cambio. En tal sentido, según el diagrama que 
estima el valor de PSI del suelo en equilibrio con el agua para un determinado RAS, el porcentaje 
de sodio intercambiable esperado en el suelo es del 23%. 
El suelo del predio donde funciona el filtro verde, es bien drenado, profundo, no salino y no 
sódico. Taxonómicamente se corresponde con un Haplustol típico, ampliamente difundido en esta 
región de la provincia (Gorgas & Tassile, 2003). En la Tabla 2 se presentan los datos morfológicos 
y analíticos del suelo descripto para el sector no cultivado. 
 
Tabla 2. Propiedades morfológicas y analíticas del suelo testigo (sin riego). 
CIC Ca Mg K Na 
Horizonte Profundidad (cm) Textura 
Materia 
Orgánica 
(%) 
pH 
agua 
1:2.5 
CEES 
(dS 
m-1 ) (cmol kg
-1) 
PSI 
(%) 
A 0-28 
Fco a 
fco 
arenoso 
2.16.96 0.27 18.38 9.25 2.63 1.48 0.33 0.57
Bw 28-70 Fco arenoso 1.2 7.28 0.22 17.2 9.78 2.71 1.11 0.29 0.75
C 70-150 Fco arenoso - 7.49 0.22 14.8 11.62 2.01 1.01 0.17 1.13
Ck 150 a + Fco arenoso - 8.75 0.30 14.27 - 1.84 1.31 0.20 1.43
 
A los efectos de evaluar su similitud con el suelo de las parcelas cultivadas se comparó la CIC 
para profundidades equivalentes entre ambos suelos (Tabla 3). 
 
Tabla 3. CIC del suelo testigo y del suelo de las parcelas con 10 y 5 años de riego con efluentes tratados. 
 CIC (cmol kg-1) 
Horizonte Profundidadcm 10 años 5 años Testigo 
A 30 17,8 18,2 18,4 
Bw 60 17,3 17,5 17,2 
C 90 14,3 16,5 14,8 
C 130 13,9 14,8 14,0 
Ck 170 13,5 14,0 13,3 
Ck 220 13,6 14,3 13,3 
Ck 270 16,9 15,2 15,7 
Ck 300 17,8 15,6 16,1 
 
El análisis de la varianza no arrojó diferencias estadísticamente significativas de esta propiedad 
para el testigo y las parcelas bajo riego. Este resultado indica que al menos en el funcionamiento 
del complejo de intercambio, todas las situaciones analizadas son similares. Se observa a partir 
de los 270 cm un leve incremento de la CIC posiblemente por cambios en el tipo de material 
arcilloso tal como lo ha reportado Hampp et al. (1986). 
En cuanto al pH, en primer lugar no se observan diferencias estadísticamente significativas 
(p>0.05) para los períodos de riego (Tabla 4). No obstante, los valores más altos fueron 
encontrados en las capas inferiores del perfil, similares a los valores obtenidos por Klay et al. 
(2009), a diferencia de los resultados obtenidos por Tzanakakis et al., 2011 donde observaron un 
efecto de incremento del pH solamente en las capas superiores del suelo. Por otro lado, se 
observa un leve incremento del pH en el sector con riego con respecto al testigo, aunque los 
valores hallados no muestran una variación estadisticamente significativa en comparación con el 
tiempo de riego para cada profundidad. 
En lo que respecta a la concentración de sales (Tabla 4) de la solución del suelo según la 
CEES tampoco se observa una diferencia estadísticamente significativa entre las parcelas para 
los dos períodos de riego y con el testigo. Sin embargo el suelo bajo riego supera la concentración 
salina del testigo duplicándola prácticamente en todas las profundidades del perfil coincidente con 
lo reportado por Falkiner & Smith (1997) aunque los valores están alejados de los 4 dS m-1, por lo 
cual el suelo regado en todas las situaciones se considera no salino. 
 
Tabla 4: pH y CE para testigo y parcelas con 10 y 5 años de riego con efluente tratado. 
 pH CEES (dS m
-1) 
Horizonte Profundidad 10 años 
5 
años testigo
10 
años 
5 
años testigo 
A 30 6,42 6,61 6,96 0,50 0,54 0,27 
Bw 60 6,82 7,06 7,24 0,77 0,83 0,23 
C 90 7,53 6,91 7,47 0,65 0,75 0,22 
C 130 7,99 8,10 7,81 0,63 0,62 0,23 
Ck 170 8,78 8,58 8,59 0,64 0,56 0,31 
Ck 220 8,92 8,40 8,78 0,58 0,71 0,29 
Ck 270 9,00 8,79 8,79 0,87 0,69 0,31 
Ck 300 8,98 9,02 8,75 0,90 0,62 0,32 
 
En cuanto a la sodicidad, el resultado obtenido (Figura 1) indica que los suelos regados han 
tenido un marcado incremento en del sodio de cambio, pasando de 0,2 cmol kg-1 promedio en el 
testigo a 2,3 cmol kg-1 en las parcelas cultivadas con un PSI promedio de 15,2% a partir de los 60 
cm. Estos resultados muestran igual relación con estudios realizados por Al-Hamaiedeh & Bino 
(2010), Falkiner & Smith (1997), Klay et al. (2010) y Jalali et al. (2008). Por otra parte, Vazquéz et 
al. (2008) reportan que luego de 10 años de riego con agua de RAS 6,6 se registra un aumento 
del PSI de 10 veces respecto del valor original en suelos areno franco. 
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20
PSI
Pr
of
 (c
m
)
Testigo
5 Años
10 Años
 
Figura 1. Variación del PSI en profundidad para la situación testigo y parcelas regadas 
 
En este trabajo no se observan diferencias estadísticamente significativas para los dos 
períodos de riego lo que permite establecer que con solo 5 años de riego se alcanzan valores de 
PSI estables. Sin embargo, el valor de PSI hallado (15,3% a partir de los 60 cm) no concuerda con 
el valor teórico esperado en el equilibrio con el RAS del efluente (23%), lo que apoyaría la 
hipótesis de Vázquez et al. (2008) que dicho equilibrio se alcanzaría a partir de los 15 años de 
riego.No obstante, los valores encontrados en esta investigación son suficientemente sólidos 
como para evaluar en estudios posteriores el impacto sobre la permeabilidad del suelo y aplicar 
técnicas correctoras. Valores exploratorios de velocidad final de infiltración medidos en las 
parcelas cultivadas con Pinos resultaron entre 0 y 14 mm hora-1 en el fondo y bordo del surco 
respectivamente a partir de los 30 minutos de iniciada la medición. 
CONCLUSIÓN 
• El riego con efluentes urbanos tratado de clase C3S3 de un Haplustol típico bajo producción 
forestal no produce salinización ni alcalinización pero si un significativo incremento de la 
sodificación del perfil hasta los tres metros de profundidad. 
• En 5 años de riego el suelo alcanza un PSI cercano al esperado en relación a la RAS del 
efluente y este valor se mantiene similar hasta los 10 años de riego. 
AGRADECIMIENTOS 
Las investigaciones han sido financiadas con recursos del Programa “Bases ambientales para el 
ordenamiento territorial del espacio rural de la provincia de Córdoba” Préstamo BID-PID 013/2009 
y del Programa “Bases para el ordenamiento sostenible de tierras y aguas en el medio rural del 
sur de Córdoba, Argentina” SECyT-UNRC y Convenio de Cooperación Facultad de Agronomía y 
Veterinaria UNRC – Cooperativa Telefónica de Adelia María. 
BIBLIOGRAFÍA 
Anderson, JF; O Bailey y H Dregne. 1972. Short-term effects on irrigation with high sodium waters. Soil Sci. 113 (5):358-
362. 
ANZECC, Australian Water Quality Guidelines for Fresh and Marine Waters. 1992. Australian and New Zealand 
Environmental Conservation Council, Canberra, Australia. 
Al-Hamaiedeh, H & M Bino. 2010. Effect of treated grey water reuse in irrigation on soil and plants. Desalination 256 : 
115–119. 
Ayers, RS & DW Wescot. 1985. Water quality for agriculture. FAO, Irrigation and drainage, Paper Nº 29 rev. 1, Roma. 
Bauder, JW & TA Brock. 2001. Irrigation Water Quality, Soil Amendment and Crop effects on sodium leaching. Arid Land 
Research and Management 15(2): 101-113. 
Báez A. 1999. Efecto de la calidad del agua de riego sobre las propiedades del suelo. Monografía. Facultad de Cs. 
Agrarias. UNMP – EEAA INTA Balcarce. 53 p. 
Etchevehere, P. 1976. Normas de reconocimientos de suelos. INTA. Publicación Nº 152. 
Emdad, M; S Raine; R Smith & H Fardad. 2004. Effect of wáter quality on soil structure and infiltration under furrow 
irrigation. Plant and Soil 23(2): 55-60. 
Falkiner R & C Smith. 1997. Changes in soil chemistry in efluent-irrigated Pinus radiata and Eucalyptus grandis 
plantations. Australian Journal of Soil Research 35(1) 131 – 148. 
Gorgas, J & J Tassile (Editores). 2003. Los suelos. Nivel de Reconomiento. Provincia de Córdoba. Agencia Córdoba 
Ambiente. Córdoba, Argentina. 612 pp. 
Gross A; N Azulai; G Oron; Z Ronen; M Arnold & A Nejidat. 2005. Environmental impact and health risks associated with 
greywater irrigation—a case study, Water Sci. Technol. 52 (8) 161–169. 
Hampp E; Cantero A. & I Moreno.1986. Análisis del Comportamiento de la Capacidad de Intercambio Catiónico de 
Suelos del Area del Departamento Río Cuarto. Revista UNRC 6 (2): 167-176 
Jalali M, H. Merikhpour; M Kaledhonkar & Van Der Zee. 2008. Effects of wastewater irrigation on soil sodicity and 
nutrient leaching in calcareous soils. Agricultural Water Management 95 : 143–153. 
Klay S; A Charef; L Ayed; B. Houman & F Rezgui. 2010. Effect of irrigation with treated wastewater on geochemical 
properties (saltiness, C, N and heavy metals) of isohumic soils. Desalination 253 : 180–187. 
Lado M & M Ben-Hur. 2009. Treated domestic sewage irrigation effects on soil hydraulic properties in arid and semiarid 
zones: a review. Soil Till. Res.106 :152–163. 
Levy GJ; AI Mamedov & D Goldstein. 2003. Sodicity and water quality effects on slaking of aggregates from semi-arid 
soils. Soil Sci. 168(8): 552-562. 
Patterson R. 1994. On-site treatment and disposal of septic tank effluent, Ph.D. thesis, University of New England. 
Richards L. 1973. Diagnostico y rehabilitación de suelos salinos y sódicos. Editorial Limusina, D.F., México. 
Rhoades JD. 1972. Quality of water for irrigation. Soil Sci. 113: 277-284. 
Rockström, J; W Steffen; K Noone Å; Persson C.; et al. 2009. Planetary boundaries: exploring the safe operating space 
for humanity. Ecology and Society 14(2): 32. 
SAMLA. 1998. Sistema de Apoyo Metodológico para Laboratorios de Análisis de Suelos y Aguas. Secretaría de 
Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentos, Dirección de Agricultura (SAGPyA), Buenos Aires, Argentina. 
Shalaham A; Abu Zahra BM & Jaradat A. 1998. Wastewater irrigation effect on soil, Crop and environment: A pilot scale 
study at irbid, Jordan. Water, air and soil pollution. 106(3-4), 425-445. 
Truu M; J Truu y K Heinsoo. 2009. Changes in soil microbial community under willow coppice: the effect of irrigation with 
secondary-treated municipal wastewater. Ecol. Eng. 35 : 1011-1020. 
Tzanakakis VA; N Paranychianakis; PA Londra & UN Angelakis. 2011. Effluent application to the land: Changes in soil 
properties and treatment potential. Ecological Engineering 37 : 1757–1764. 
Vázquez M; G Millán & P Gelati. 2008. Simulación del efecto del riego complementario en un suelo Udipsament típico. 
Ci. Suelo (Argentina) 26(2):195-203. 
Walker, S & H Lin. 2008. Soil property changes after four decades of wastewater irrigation: a landscape perspective. 
Catena 73 : 63–74. 
Zahida M; G Moorea & R Wrigleyb. 2011. Soil salinity and sodicity effects of wastewater irrigation in South East 
Australia. Agricultural Water Management 99 : 33– 41 
 
 
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=RedirectURL&_method=outwardLink&_partnerName=27983&_origin=article&_zone=art_page&_linkType=scopusAuthorDocuments&_targetURL=http%3A%2F%2Fwww.scopus.com%2Fscopus%2Finward%2Fauthor.url%3FpartnerID%3D10%26rel%3D3.0.0%26sortField%3Dcited%26sortOrder%3Dasc%26author%3DTzanakakis,%2520V.A.%26authorID%3D6506982850%26md5%3D7f20dd6a3729d904678492571665a20b&_acct=C000054195&_version=1&_userid=1675229&md5=3e8f85c12df3d9187324bd5aa56027fd
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=RedirectURL&_method=outwardLink&_partnerName=27983&_origin=article&_zone=art_page&_linkType=scopusAuthorDocuments&_targetURL=http%3A%2F%2Fwww.scopus.com%2Fscopus%2Finward%2Fauthor.url%3FpartnerID%3D10%26rel%3D3.0.0%26sortField%3Dcited%26sortOrder%3Dasc%26author%3DParanychianakis,%2520N.V.%26authorID%3D50761430400%26md5%3Da14d4d294bacd9f410fe10ed259a9923&_acct=C000054195&_version=1&_userid=1675229&md5=f7a085ad6b066f4746c154cf09295ced
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=RedirectURL&_method=outwardLink&_partnerName=27983&_origin=article&_zone=art_page&_linkType=scopusAuthorDocuments&_targetURL=http%3A%2F%2Fwww.scopus.com%2Fscopus%2Finward%2Fauthor.url%3FpartnerID%3D10%26rel%3D3.0.0%26sortField%3Dcited%26sortOrder%3Dasc%26author%3DLondra,%2520P.A.%26authorID%3D23012493200%26md5%3Dd73e6f9e556caf8a8956416564f06c7c&_acct=C000054195&_version=1&_userid=1675229&md5=794ac2ce5a13dee4b392cbb1ca57454f
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=RedirectURL&_method=outwardLink&_partnerName=27983&_origin=article&_zone=art_page&_linkType=scopusAuthorDocuments&_targetURL=http%3A%2F%2Fwww.scopus.com%2Fscopus%2Finward%2Fauthor.url%3FpartnerID%3D10%26rel%3D3.0.0%26sortField%3Dcited%26sortOrder%3Dasc%26author%3DAngelakis,%2520A.N.%26authorID%3D6603888715%26md5%3Dc6b6d15d53e1ca0e89c58efa5d5b45e3&_acct=C000054195&_version=1&_userid=1675229&md5=74b270be3cd4e465e7df750be504d729