R. P. MARANO; M. Á. PILATTI y J. A. de ORELLANA Cátedra de Edafología. Facultad de Ciencias Agrarias. UNL Kreder 2805. 3080 – Esperanza. E-mail: mpilatti@unl.edu.ar

At the flat plains of Santa Fe province it is important investigate alterations caused by supplementary irrigation on soils. The objective of this experience was "evaluate modifications that the supplementary irrigation with water of low quality causes in chemical and physical-chemical properties at the soils rooting depth" . Two edaphic materials was used, of A horizons, very differed to each other, (LLNT, typic Natracualf and LSAA, acquic Argiudoll), together with two groundwaters of low quality (CE = 2,5 dS/m and SAR = 40 for LLNT ; CE = 1,7 dS/m and SAR = 24 for LSAA). Water and solutes dynamic was simulated in soils columns with perturbed samples and without cultivations, along 4 years, with an applied total of 930 mm of watering. Soils, not saline at begin, increased salinity in the first year, and continue in the successive years tending to equilibrium. LSAA trials was not sodic, but their following increase of ESP was very high (7,3 times), tending to eqilibrium of about 26% at surface; on the other hand, in LLNT, Na was record only a light increment (0,25 times). In both treatments, Na incorporation in the CEC took place to expense of exchange acidity diminution (H), and pH varies in the same way of the sodificación tendency, as much in surface as in depth. They were carried out regressions between the applied watering sheet and Na concentration at CEC (R ² =0,99 **), and between Na and pH of the soil (R ² =0,96 **).

En la pampa llana santafesina este, es importante contar con investigaciones referidas a las alteraciones que provoca el riego suplementario sobre los suelos. El objetivo de esta experiencia fue "evaluar las modificaciones que el riego suplementario con agua de baja calidad ocasiona en propiedades químicas y físico químicas del espesor enraizable". En la experiencia se utilizaron dos materiales edáficos del horizonte A, bien diferenciados entre sí, (LLNT, Natracualf tipico y LSAA, Argiudol ácuico), junto con dos aguas subterráneas de mala calidad (LLNT: CE y RAS de 2,5 dS/m y 40 ; LSAA: 1,7 dS/m y 24, respectivamente). Se simuló físicamente la dinámica hídrica y de solutos en columnas de suelo con muestras perturbadas y sin cultivos, durante un lapso equivalente a 4 años, con un total aplicado de 930 mm de riego. Los suelos son inicialmente no salinos, incrementándose en el 1er año y continuando en los años sucesivos con una tendencia al equilibrio. En LSAA, no sódico, el incremento de PSI fue muy elevado (7,3 veces), con una tendencia a equilibrarse en valores próximos a 26 % en superficie; en cambio en LLNT, sódico, sólo se registró un leve incremento (0,25 veces). La incorporación de Na en la CIC se produjo a expensas de la disminución de la acidez de cambio (H) y los valores de pH acompañan la tendencia de sodificación, tanto en superficie como en profundidad. Se realizaron regresiones entre la lámina de riego aplicada y la concentración de Na en la CIC (R ² =0,99 ***) ; y entre Na y el pH del suelo (R ² =0,96 ***).

Las clasificaciones de aguas para riego advierten sobre los peligros de salinización y sodificación que dichas aguas pueden producir en suelos irrigados. En la región pampeana norte existen trabajos de investigación referidos a riego suplementario con aguas subterráneas (Svartz, 1979; Wyckers y Genova, 1987 y Grenón, 1988) y si bien hay alguna evidencia empírica acerca de la inconveniencia de regar con aguas bicarbonatadas sódicas (Arens, 1969; Cerana, 1980 y Boivin,1998), en la pampa llana santafesina este no se cuenta con investigaciones referidas a las alteraciones que provoca el riego suplementario sobre los suelos. Esto es importante teniendo en cuenta el auge del riego suplementario ocurrido en los últimos años (Marano et al., 1996).

La zona de interés presenta condiciones edafoclimáticas y de aguas subterráneas especiales que motivan la realización de estos estudios. La sucesión de períodos de deficiencia hídrica con excedentes pluviales es un rasgo típico; en ciertas épocas es necesario suplementar con agua de riego para incrementar y estabilizar la producción vegetal; en otras los excesos hídricos con importantes láminas de percolación permiten remover de la superficie las sales que allí se acumulan en tierras salinas- sódicas que abundan en el centro y norte de la provincia de Santa Fe. La textura del horizonte superficial es franco limosa con hasta 70% de limo y 5 a 10% de arena; los tenores orgánicos raramente superan los 3%. Esos contenidos de limo y de materia orgánica generan elevada inestabilidad estructural, con las consiguientes adversas propiedades físicas del suelo tanto para la dinámica de los fluidos como para la exploración y actividad radical. Esta condición natural puede verse agravada por el manejo de las tierras y particularmente con el uso de aguas subterráneas bicarbonatadas-sódicas.

El objetivo de esta experiencia fue "evaluar las modificaciones que el riego suplementario con agua de baja calidad ocasiona en propiedades químicas y físico químicas del espesor enraizable de suelos con aptitud de uso agrícola y pecuaria del centro de Santa Fe".

Se utilizó material edáfico del horizonte A de un Argiudol ácuico Serie Pilar y de un Natracualf típico Serie Aurelia; ambos del centro de la provincia de Santa Fe (INTA, 1991). El primero con capacidad de uso IIw; el otro presenta un horizonte A somero y características sódicas, con capacidad de uso VIws (cuadro 1).

Las aguas subterráneas utilizadas obtenidas de perforaciones a 18 y 26 m de profundidad del acuífero Pampeano, (INCyTH, 1975; Palazzo y Cruz, 1998), denominadas La Luisa y La Selmira, son de diferente calidad (ver cuadro 2). Las determinaciones analíticas se realizaron según MAG (1982).

Cuadro 2: Análisis químico de las aguas de riego La Selmira y La Luisa

Para simular físicamente la dinámica hídrica y de solutos en el suelo se procedió así:

FASE I: Preparación de columnas de suelos. Numerosas investigaciones han utilizado columnas de suelo para representar lo que ocurre químicamente en el suelo estudiado. En Argentina, Svartz (1979) y Nijensohn (1994) usaron muestras no perturbadas. Costa et al.(1991), también utilizó muestras sin perturbar, mientras que Curtin et al. (1993), realizó experiencias con muestras perturbadas, reproduciendo distintos suelos en columnas de pequeño diámetro. Aquí se utilizaron columnas 28,5 cm de diámetro y de 30 cm de profundidad, lo que equivale al espesor mayormente explorado por el sistema radical de cultivos anuales en los suelos del centro de la provincia de Santa Fe (Pilatti y Grenón, 1995). El material, tamizado entre 0,2 y 2 mm, se cargó en los recipientes según el procedimiento descripto por Hénin et al. (1960) resultando una densidad de 1,2 g/cm ³ .

FASE II: Cuantificación de variables principales del riego. Para la simulación de la dinámica hídrica y de solutos fue necesario estimar los ingresos (precipitación, riego) y egresos (evaporación superficial y percolación) que más frecuentemente ocurren en la zona estudiada. Para ello se utilizó un modelo de simulación matemática desarrollado por Pilatti et al. (1999) llamado FITOSIM: simula el crecimiento y desarrollo de cultivos anuales, incluyendo la dinámica hídrica. Se utilizó una base de datos de 50 años meteorológicos representativos del centro de la provincia de Santa Fe y se supuso que anualmente crecía un cultivo de soja y uno de trigo para estimar las siguientes variables de interés: Evapotranspiración del cultivo (ETc), Lámina de riego (LR), Percolación profunda (Per) y Lámina de lavado (RL). Así se obtuvieron los valores modales de ingreso y egreso de agua, los que se utilizaron para la simulación física según se detalla a continuación.

FASE III: Aplicación y evaporación del agua en las columnas de suelo: Para representar la dinámica hídrica y de solutos que ocurre anualmente en el suelo, se distinguieron los siguiente períodos:

a) El lapso con aporte de riego, comprendido entre octubre y febrero; en el que también ocurren importantes tasas de evaporación directa;

b) el período más importante para el arrastre en profundidad de sales acumuladas por el riego, coincidente con excesos hídricos pluviales (marzo – mayo) y

c) meses con escasas precipitaciones y riego (junio a septiembre) en el que predomina una lenta evaporación.

La elección de estos tres períodos permitió simplificar y acelerar la simulación física de un ciclo anual; así es posible representar en un año de simulación física varios años de lo que ocurriría en condiciones reales de campo.

A partir de los datos diarios de EV, LR, Per y RL, de los 50 años de simulación obtenidos con FITOSIM, se determinaron los valores modales para cada uno de los tres períodos analizados, de modo tal que para simular físicamente un ciclo anual se procedió así:

Primer período (o de riego suplementario, equivale a octubre-febrero): Se aplica agua de riego (LR) en forma gradual y se deja evaporar hasta completar 230 mm, manteniendo el contenido hídrico del suelo en umbral de riego. También se simula la Per que ocurre en este período que es de sólo 15 mm. Debe aclararse que si bien esto es lo que ocurre modalmente, existen años con excedentes hídricos que superan notoriamente aquel valor, pero esto no es considerado en la simulación física.

Segundo período (o fin del riego e inicio de excedentes pluviales, entre marzo y mayo): Termina el riego y se adiciona agua de lluvia para que se produzca un lavado similar al que se produce modalmente en condiciones naturales. La RL fue de 0,37.

Tercer período (invernal, prácticamente sin riego ni precipitaciones): Para simplificar, se acepta que en él no hay ni riego ni aporte de agua pluvial para lavado.

En las columnas de suelo no se cultivaron plantas porque se supuso que toda el agua que se utiliza en el proceso de transpiración (T) no afecta al balance salino; sí en cambio la que se evapora directamente desde la superficie del suelo o la que percola por debajo de los 30 cm. Esto permitió disminuir la cantidad total de agua a aplicar para simular un ciclo anual. Por lo tanto en la experiencia se aplicó una lámina de agua de riego igual a lo que se aplicaría modalmente en el período estival (230 mm) más el agua de lluvia (95 mm) necesaria para completar la lámina a evaporar y percolar.

Para disminuir la duración de la experiencia se acondicionó un invernadero con ventilación forzada ya que es la evaporación directa desde el suelo el fenómeno que más demora la experiencia. Así se trata de imitar lo que ocurre en la naturaleza: acumulación de sales en la superficie debido a la evaporación y lavado en profundidad con el agua de percolación Los tratamientos, con cinco repeticiones cada uno y diseño estadístico completamente aleatorizado, fueron dos:

1) La Luisa (LLNT) : Natracualf típico Serie Aurelia con agua denominada La Luisa.

2) La Selmira (LSAA): Argiudol ácuico con agua La Selmira.

Se simularon cuatro años, extrayéndose muestras de suelo a dos profundidades: de 0 a 10 cm y de 10 a 30 cm, siempre al finalizar el período de lluvias de cada año. Se seleccionó este momento de muestreo ya que al lavarse –al menos parcialmente- las sales que se acumulan en superficie es el momento de peor condición física.

De cada tratamiento se realizaron las siguientes determinaciones químicas: Conductividad eléctrica del extracto de saturación (CEe) según Richards (1954), reacción del suelo (pH) por potenciometría, cationes intercambiables y Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) (MAG, 1982). Además se midió CE y concentración de iones de los respectivos percolados (Richards, 1954).

Para cada agua utilizada se obtuvo la Relación de Adsorción de Na (RAS), corrigiéndola según Suárez (1981) para evaluar la probable precipitación de Carbonatos de Calcio y Magnesio,  obteniendo así la RAS ajustada. También calculó el Porciento de Na (PS) y el Carbonato de Na residual (CSR), indicador que se usa para inferir la probable precipitación de Ca y Mg presentes en el agua de riego. Posteriormente se clasificaron las aguas de acuerdo con diferentes autores (Richards, 1954, Eaton, 1949, Ayers y Westcott ,1987).

En el cuadro 1 se observa que el tratamiento LSAA es un suelo con bajo contenido de Na (PSI = 3%) con un Índice de Productividad (IP) 69 (INTA 1991), mientras que LLNT es un suelo sódico (PSI = 15%), IP de 20 (INTA 1991), con serias limitaciones productivas debido al pobre drenaje y elevado Na intercambiable. En ambos suelos el valor de pH está próximo a 6, a pesar de los diferentes contenidos de Na. Este fenómeno es frecuente en algunos suelos sódicos no salinos santafesinos (Priano y Orellana, 1964) y fue denominado como suelos sódicos degradados por De Sigmond ya en 1938 (Richards, 1954) Los valores PS, RAS, RAS ajustada, CSR, para las aguas y el juicio de diversas clasificaciones se presentan en el cuadro 3.

En la región de estudio Castiglioni y Cejas (1996) relevaron perforaciones ubicadas a diferentes profundidades, donde se destaca que en el intervalo de CE de 0,7 a 3 dS/m –valores comprendidos en LSAA y LLNT- se encuentra el 92% de los casos. En cuanto a la RAS, entre 20 a 40 y CE < a 2,9 dS/m, se encuentra el 35 % de las perforaciones, que significa el intervalo con mayor frecuencia.

De acuerdo con las clasificaciones más usuales, ambos tipos de agua son inaplicables para riego, por potenciales problemas de salinización y sodificación.

Se aplicó, al cabo de los cuatro años de simulación, 930 mm de agua de riego y considerando las concentraciones de sodio de cada agua, en LSAA se adicionó a cada columna un total de 1.029 mmolc ó 3.550 kg/ha y en LLNT 1.463 mmolc ó 5.050 kg/ha

1) El contenido salino inicial de ambos suelos (CEe) es moderado. Luego del 1er año se incrementa notoriamente, continuando en los años sucesivos y con tendencia al equilibrio (ver cuadro 4). Este se alcanza según Ayers y Wetscott (1987) cuando la CEe es – aproximadamente- 1,5 veces el valor de CE del agua de riego; siempre que el patrón de distribución de raíces sea normal (40, 30, 20 y 10% del agua consumida por los cultivos es extraída respectivamente de cada cuarto de la zona radical) y el perfil de salinidad aumente con la profundidad (no hay acumulación de sales en superficie). Esta condición no ocurre en ambos tratamientos debido a la metodología empleada (sin cultivos y dejando secar el suelo).

Por ello se observa un perfil de salinidad invertido, con mayores valores en superficie. Si se considera el 4to año la relación CEe/CEa es, para LSAA de 1,7 y para LLNT de 1,96, ambos mayores a la condición de equilibrio. Analizando una experiencia desarrollada en un campo del sudeste bonaerense (Costa, 1998), utilizando aguas salinas (CEa = 4 dS/m y LR = 300 mm), luego del riego la CEe se elevó a 3 dS/m y posterior a la etapa de lluvias descendió a los valores previos al riego. Comparando ambos casos, es evidente que para las condiciones del presente ensayo la RL modal utilizada es inferior y mayor la evaporación directa del suelo, debido a las condiciones meteorológicas de una y otra región.

En el cuadro 4 se muestra cómo ha evolucionado en promedio la salinidad y la reacción del suelo. Además se presentan valores obtenidos en las aguas de percolación.

2) Los mayores aumentos ocurridos en LLNT eran de esperar dado que el agua de riego es más salina, y los niveles alcanzados son limitantes para muchos cultivos agrícolas y forrajeros. En LSAA la CEe no es crítica para ser considerados salinos, según Richards (1954), aunque puede afectar a cultivos moderamente sensibles (Mass y Hofman, 1977).

1) Para considerar los valores de PSI y Na que alcanzarían ambos tratamientos, se utilizaron las ecuaciones presentadas por Richards (1954), para la Relación de Na intercambiable (RSI) y PSI considerando un suelo en equilibrio con el agua de riego. Fueron utilizadas teniendo en cuenta la profundidad superficial (0 – 10 cm) y CIC al cabo del 4º año, obteniendo los siguientes resultados (cuadro 5) :

La evolución de los cationes en el complejo de intercambio se presentan en el cuadro 6, correspondiendo a valores promedios.

2) En la LSAA hubo un incremento significativo del PSI, en 3,8 veces si se considera un promedio ponderado de ambas profundidades, y de 7,3 veces en superficie. Estos datos son congruentes con experiencias realizadas a campo en la región maicera núcleo de Pergamino, Bs.As. (Wyckers y Génova, 1987; Grenón,1988) que muestran una mayor sodificación en superficie. En cambio en LLNT, para ambas profundidades, las variaciones no fueron significativas, pese a que fue entregado con el agua de riego un 42% más de sodio que en LSAA. Este comportamiento no era previsible de acuerdo a trabajos de Richards (1954), Eaton (1949), Cerana (1980) y Boinvin (1988), constituyéndose en un caso extraño que podría ser objeto de estudios más detallados.

3) La incorporación de Na en el CIC en todo el perfil de LSAA se produjo en su totalidad a expensas de la disminución de la acidez de cambio (H), antes que en el desplazamiento del Ca. Esto también lo encontró Svartz (1979) para suelos de Pergamino, utilizando muestras de suelo no perturbadas y una aplicación de riego y lluvia diferente.

4) De lo anterior surge que LSAA, con menor saturación sódica inicial que LLNT, incorpora más Na en el complejo, incluso con mayores valores de PSI en superficie con respecto LLNT (26,4 % > 16,6 %).

5) Los valores de RSI y PSI obtenidos con las ecuaciones propuestas por Richards (1954) fueron iguales a los valores medidos en la experiencia, para el tratamiento LSAA, en la profundidad 0-10 cm, indicando condiciones cercanas al equilibrio. LLNT presenta un comportamiento anómalo según se indicó previamente.

6) Por último, se relacionó LR con la concentración en superficie de Na en el CIC, fueron:

La ecuación II representa una parábola decreciente, por lo que para una lámina de riego próxima a 1.200 mm se alcanzaría la máxima concentración de Na, es decir el equilibrio entre el sodio intercambiable y el del agua de riego; similar valor de Na se obtiene aplicando la ecuación de Richards (1954).

Los valores de pH de ambos suelos acompañan la tendencia de sodificación, tanto en superficie como en profundidad.

Si, como contralor práctico para decidir detener temporariamente el período de riego suplementario e iniciar un lapso de recuperación edáfica por el deterioro ocasionado por aguas de mala calidad, se toma como referencia el pH, interesaría estimar después de qué lámina aplicada se llega a un valor crítico de la reacción del suelo. Para esto se relacionó la concentración de Na y el pH de ambos suelos. Las ecuaciones encontradas son:

La misma tendencia se ha encontrado al evaluar suelos con diferentes años de riego suplementario, aunque con diferentes ecuaciones de regresión (A. Andriulo,1998, comunicación personal).

Puede ser útil predecir el PSI que se alcanzaría a un valor de pH considerado crítico, por ejemplo de 8 (Wild,1992). Luego es posible analizar qué lámina de riego máxima se podría aplicar, a partir de las ecuaciones antes halladas. El cuadro 7 indica los resultados obtenidos :

I. El procedimiento empleado para simular físicamente la dinámica de agua y solutos en el suelo, atendiendo a las condiciones meteorológicas y de cultivo de la zona en estudio, resulta novedoso en experiencias de esta naturaleza.

II. En LSAA la salinidad del suelo, después de cuatro años, no alcanzó a ser crítica para la mayoría de los cultivos. Para LLNT, en cambio, se alcanzaron valores considerados peligrosos.

III. LSAA alcanzó, al término del experimento, valores de PSI similares a LLNT, pese a que el contenido de Na de esta última era inicialmente casi 4 veces mayor.

IV. El pH es un muy buen indicador del proceso de sodificación de estos suelos.

V. La ecuación de predicción del PSI presentada por Richards (1954) ha resultado satisfactoria para aplicarla al suelo de mayor aptitud de uso, no reflejando lo ocurrido en el otro tratamiento.

VI. La incorporación de Na en la CIC ,en LSAA, se produjo a expensas de la disminución de la acidez de cambio (H).

• Al Ing. Agr. Osvaldo Felli, responsable del seguimiento del experimento.

• Al Lic. en Química Carlos D. Copes (CONICET) por los análisis químicos de suelos.

• A la Ing. en Rec. Híd. Graciela Bernal, por los análisis químicos de aguas.

• A Gustavo Leurino y Diógenes Antille. Alumnos pasantes de la cátedra de Edafología (FAVE); colaboradores del armado y seguimiento de las columnas de suelos.

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