Análisis del balance de masas de nitrógeno y fosforo en el distrito de riego del río Yaqui (Sonora) y su relación con la calidad del agua subterránea y de la bahía de Tobari

Abstract

La contaminación por actividades agrícolas, que puede afectar tanto a las aguas superficiales como subterráneas, ocurre, principalmente, debido a la aplicación de fertilizantes en cantidades mayores a las que los cultivos pueden necesitar para su desarrollo. El Distrito de Riego del Río Yaqui es uno de los distritos agrícolas con mayor extensión y producción en México, y en este distrito se adicionan a los cultivos grandes cantidades de fertilizantes cuyos componentes principales son Nitrógeno (N) y Fósforo (P). El objetivo de esta investigación fue analizar el balance de masa de Nitrógeno (N) y Fósforo (P) en los diferentes componentes del balance hídrico en un área piloto del Distrito de Riego del Río Yaqui para evaluar la posible contaminación de cuerpos de agua superficiales y subterráneos producto de la actividad agrícola. El Distrito de Riego del Río Yaqui tiene una extensión total de 255,000 hectáreas con un sistema de riego y drenaje muy extenso. El sistema de drenaje está conformado por drenes colectores principales y secundarios, y debido a su gran extensión y a la complejidad del sistema, se identificó un dren colector principal para realizar la caracterización del sistema y, posteriormente, dentro del área de drenaje de este dren, se seleccionó un bloque de 400 hectáreas como área piloto para la estimación del balance hídrico, así como del balance de masa de N y P. Se estudiaron los cultivos de trigo y maíz ya que sus ciclos de cultivo se desarrollan en el mismo periodo del año con una duración muy similar y son los de mayor superficie cultivada. Para cada uno de estos tipos de cultivo se identificaron los periodos y cantidades de riego y fertilización. Se tomaron muestras de agua de riego, de drenaje y subterránea, así como muestras de suelos para su análisis en laboratorio. Los resultados del balance hídrico indican que se presenta un exceso de riego en los primeros dos riegos del ciclo agrícola, principalmente, por lo que la eficiencia de riego es muy baja, pero a partir del tercer riego esta eficiencia aumenta. Dicho exceso de riego es debido a la necesidad de provocar un proceso de lavado para evitar la salinización de los suelos. Se pudo establecer que del 100% de agua de riego, un 23.7% fue aprovechada por los cultivos, 59.6% salió del sistema por escorrentía a través del sistema de drenaje y un 17% fue infiltración eficaz (recarga para el acuífero). Los resultados de los balances de Nitrógeno señalan que, a menor rendimiento del cultivo, la cantidad de N que puede lixiviarse hacia el acuífero es mayor. Se estimó un valor de concentración máxima en el agua lixiviada de 54 mg/L de NO3- y un valor mínimo de 20 mg/L de NO3-. El primer valor se estimó considerando un aprovechamiento muy bajo de N por parte de la planta (para un rendimiento de 4 ton/ha) y el segundo considerando un aprovechamiento alto de N (para un rendimiento de 9 ton/ha). Por otro lado, en el agua de drenaje que descarga en la Bahía Tóbari se determinó una concentración máxima de 35 mg/L de NO3-. En el caso del Fósforo, éste tiende a quedarse adsorbido en el suelo por lo que no se produce una lixiviación de P y en el agua de drenaje se determinaron concentraciones muy bajas, con valores máximos de 1.0 mg/L en noviembre de 2017 y de 0.7 mg/L en marzo de 2018. Como conclusión sobre el funcionamiento del sistema de drenaje en el caso del balance hídrico se pudo establecer que la escorrentía hacia la Bahía de Tóbari representa la mayor salida del sistema, siendo la infiltración eficaz menor al escurrimiento. Sobre el efecto de este sistema de drenaje sobre la calidad del agua subterránea, hay que señalar que este sistema evita la entrada de grandes cantidades de Nitrógeno al acuífero, por lo que favorece la protección de la calidad de las aguas subterráneas y esto se reflejó en las concentraciones de N medidas en los pozos, la cuales no superaron el límite permisible por la NOM-127 (10 mg/L). Por otra parte, el P no utilizado por los cultivos queda retenido, en un alto porcentaje, en el suelo, por lo que este elemento no se detectó en los pozos muestreados. Con respecto a la calidad del agua de drenaje que se descarga a la bahía, ésta aporta cantidades de NO3- en torno a los 35 mg/L pero su presencia en la bahía es mínima (se detecta por debajo del límite de cuantificación) y en el caso de P las aportaciones son inferiores a 1 mg/L, lo cual también se refleja en las bajas concentraciones de P (0.1-0.2 mg/L) en el agua de la bahía.