Evaluación de la calidad de agua para riego y aprovechamiento del recurso hídrico de la quebrada Togllahuayco

Water quality assessment for irrigation and use of the water resource of the Togllahuayco gorge

Joffre Quinteros Carabalí
Universidad Central del Ecuador. , Ecuador
Javier Gómez-García
Universidad Central del Ecuador. , Ecuador
Michelle Solano
Universidad Central del Ecuador. , Ecuador
Gabriela Llumiquinga
Universidad Central del Ecuador., Ecuador
Christian Burgos
Universidad Central del Ecuador., Ecuador
David Carrera-Villacrés
Universidad Central del Ecuador. , Ecuador

Evaluación de la calidad de agua para riego y aprovechamiento del recurso hídrico de la quebrada Togllahuayco

Siembra, vol. 6, núm. 2, 2019

Universidad Central del Ecuador

Recepción: 11 Marzo 2019

Aprobación: 30 Octubre 2019

Resumen: El agua utilizada para riego con fines agrícolas tiene efectos importantes sobre la producción de cultivos, así como también sobre el deterioro químico del suelo. En este estudio se evalúa la cantidad y calidad de agua disponible para el riego de un cultivo sustentable de quinua en la quebrada Togllahuayco, parroquia Guangopolo, Ecuador. Esta quebrada dispone de un volumen de 23.347,95 m3 anuales de agua y solo requiere de 6.747,5 m3 anuales para el cultivo de quinua. Se tomaron muestras de agua y se midió la concentración de sodio, potasio, calcio, magnesio, carbonatos, bicarbonatos, sulfatos y cloruros y la conductividad eléctrica. Se calculó el índice de relación de adsorción de sodio (RAS). Se aplicó el método de Pearson entre las variables RAS y la conductividad eléctrica encontrándose una correlación. El RAS fue de 3,94 meq/L y la conductividad eléctrica (CE) de 324 uS/cm. El agua se encuentra en la clasificación C2S1 después de la aplicación del método de Richards; presenta un valor bajo de peligrosidad salina y un valor medio de peligrosidad sódica, considerándose apta para el riego. Los resultados de esta investigación son la base para el desarrollo de un plan de gestión sostenible de los recursos hídricos y manejo adecuado del suelo en la quebrada Togllahuayco. Además, se debe implementar un enfoque que permita la recuperación ecológica de la quebrada evitando la erosión y desgaste del suelo.

Palabras clave: Seguridad hídrica, Correlación, Conductividad, Disponibilidad de agua, RAS.

Abstract: Water used for agronomic purposes has significant effects on crop production as well as on the chemical soil deterioration. This study assesses the quantity and quality of water available for irrigation of a sustainable quinoa crop in the Togllahuayco gorge in Guangopolo parish, Ecuador. This place has a volume of 23.347,95 m3 per year of water and only requires 6747,5 m3 per year for quinoa cultivation. Water samples were taken, and the concentration of sodium, potassium, calcium, magnesium, carbonates, bicarbonates, sulfates, chlorides and electrical conductivity were measured. The sodium adsorption ratio index (SAR) was calculated. The Pearson method between RAS variables and electrical conductivity was applied by finding a correlation. The RAS was 3.94 meq/L and the electrical conductivity (EC) was 324 uS/cm. The water is in the C2S1 classification after application of the Richards method presenting a low value of saline hazard and an average value of sodium hazard, being suitable for irrigation. The results of this research are the basis for the development of a sustainable water resources management plan and adequate soil management in this place. In addition, an approach should be implemented that allows ecological recovery of the territory avoiding soil erosion and wear.

Keywords: Water security, Correlation, Conductivity, Water availability, SAR.

1. Introducción

Garantizar la disponibilidad de agua representa un objetivo fundamental para todos los países a nivel mundial, ya que el agua es un recurso imprescindible para el desarrollo de la vida (Ortiz & Sánchez, 2018). En general, las cuencas hidrográficas de montaña presentan graves problemas de deterioro ecológico y erosión de los suelos, debido a la deforestación, prácticas agrícolas inadecuadas en las laderas y exceso de pastoreo, que pueden tener efectos devastadores para los habitantes de las zonas rurales dependientes de la agricultura (FAO, 2007b), además provocan alteraciones en el nivel de fertilidad del suelo y consecuentemente en su capacidad de sostener una agricultura productiva (Prado Wildner y Veiga, 1994). Los volúmenes disponibles de agua dulce para uso agrícola y urbano-industrial a nivel mundial han disminuido considerablemente debido al uso excesivo de aguas superficiales y subterráneas destinadas al riego agrícola para la producción de alimentos de una población en constante crecimiento (Villacrés, 2011). La escasez de agua está vinculada a la seguridad alimentaria, por lo que el sistema de riego desempeña un papel importante en la seguridad alimentaria y el ingreso sostenible, específicamente en los países en desarrollo (Irfan et al., 2014).

1.1. Diagnóstico inicial

La calidad del agua en la quebrada Togllahuayco se ve afectada por el deterioro de la vegetación, la deforestación, la erosión del suelo (con una de las tasas más altas del Ecuador), la introducción de especies exóticas, uso de nacientes de agua como bebederos de ganado y disponibilidad estacional del cauce (Peña, 2017). Además, esto implica que las 700 personas que conforman la comunidad ancestral de La Toglla, ubicada en las faldas del cerro Ilaló a 2.630 m s.n.m., no puedan aprovechar el agua que circula por la quebrada (GAD Parroquial de Guangopolo, 2014; Palacios Orejuela, Ushiña Huera, & Carrera Villacrés, 2018).

1.2. Requerimientos de agua para riego

La cantidad de agua para riego depende de las necesidades hídricas de los cultivos y del agua que está disponible para los mismos de forma natural (Carrera-Villacrés et al., 2018). Sin embargo, en las aguas naturales, de las cuales se toma para riego, pueden presentarse contaminantes de naturaleza inorgánica, especialmente fertilizantes y metales pesados, los cuales tienen importancia por su toxicidad para los organismos vivos; además, el agua superficial a medida que circula por la corteza terrestre arrastra y disuelve minerales, gases, compuestos orgánicos, microorganismos, entre otros (Millán, 2016).

1.3 Análisis de la química del agua para riego

En aguas para uso agrícola la calidad es definida por la concentración de iones específicos Ca2+, Mg2+, Na+ y K+ como cationes; CO32-,, Cl- y SO42- como aniones, y otros de menor proporción, como el B3+, I- y NO3- (Amaya Arévalo, 2015; Rey et al., 2007), la conductividad eléctrica (CE) también es útil para determinar la concentración total de sales solubles. La CE y el Na+ son dos parámetros fundamentales que definen la aptitud del agua para riego. El alto contenido de sales en el agua de irrigación genera un aumento de la presión osmótica en la solución del suelo, disminuyendo la adsorción de agua por parte de las plantas. Las sales, además de afectar directamente el crecimiento de las plantas, afectan la constitución del suelo, su permeabilidad y estructura, afectando indirectamente el crecimiento de la planta (Gómez, 2009). El criterio de clasificación de la calidad del agua de riego según Richards es apropiado para zonas áridas y de escaso desarrollo genético; se usó este método debido a que las condiciones climáticas de la zona son similares a las estudiadas con el método propuesto (EMAAP-Q & Programa de Saneamiento Ambiental, 2006), es decir, corresponde a un área con tendencia a ser una zona árida (FAO, 2007a) y con escasa vegetación. Además, esta metodología se implementó debido a que permite la utilización de un nomograma para determinar la clasificación del agua de riego de acuerdo con los índices CE y RAS (Roblez & Bautista, 2002), dos de los parámetros más importantes para determinar la cantidad del agua para riego agrícola (Sarabia et al, 2011).

1.4 Tipo de cultivo a implementar

La quinua es un grano de alta calidad nutritiva y gran capacidad de adaptabilidad a condiciones adversas de clima y suelo (FAO/RLC, 2011). En la última década la quinua ha ganado un espacio en los mercados de consumo a nivel internacional, lo cual abre oportunidades económicas para los productores andinos del Ecuador (Jacobsen & Sherwood, 2002). El cultivo de quinua prefiere un suelo franco, con buen drenaje y alto contenido de materia orgánica, con pendientes moderadas y un contenido medio de nutrientes, puesto que la planta es exigente en nitrógeno y calcio, moderadamente en fósforo y poco en potasio (Mujica et al., 2001). Puede adaptarse a suelos francoarenosos, arenosos o franco-arcillosos, siempre que se le dote de nutrientes y no exista la posibilidad de encharcamiento del agua, pues es muy susceptible al exceso de humedad sobre todo en los primeros estados (Gómez & Aguilar, 2016).

La principal problemática para el pueblo ancestral de La Toglla es la falta de aprovechamiento del recurso hídrico, necesario para la recuperación ecológica de la quebrada Togllahuayco que se ha visto afectada por la erosión del suelo y malas prácticas ambientales, además de que se desconoce la calidad y cantidad de agua disponible para el uso agrícola. El objetivo del presente estudio fue establecer la aptitud y cantidad de agua disponible para riego del cultivo sustentable de quinua, así como la determinación de relaciones entre cationes, aniones y la conductividad eléctrica a través de análisis fisicoquímicos, estadísticos y matemáticos usando el software R.

2. Materiales y métodos

2.1. Determinación de la zona de estudio

El presente estudio fue de tipo experimental, descriptivo y correlacional; para ello se empleó la NTE INEN 2176:1998. Calidad del agua. Técnicas de muestreo. Se utilizó la técnica de muestreo puntual recomendada para la investigación de contaminantes y calidad del agua. Posteriormente se empleó la NTE INEN 2169:98. Manejo y conservación de muestras. Se eligió el recipiente apropiado, en este caso envase de plástico y para el análisis microbiológico recipiente esterilizado. La muestra se conservó en refrigeración a 4°C. Las muestras fueron tomadas en puntos representativos, es decir, vertientes de agua, coyunturas de flujos hídricos o puntos que presenten características organolépticas desfavorables. Estos puntos se tomaron en las partes alta, media y baja de la quebrada para determinar los cambios en la calidad del agua durante el trayecto desde el nacimiento del agua hasta la desembocadura en el río San Pedro, como se muestra en la Tabla 1.

En la Figura 1 se presenta la zona de estudio de la quebrada Togllahuayco ubicada en la parroquia Guangopolo del cantón Quito, la cual ocupa 551 hectáreas en las faldas del Ilaló; está limitada por las parroquias de Tumbaco, Alangasí y La Merced. El mapa fue elaborado en software ArcGIS Desktop 10.3.1 en el Laboratorio de Cómputo de la Facultad de Ingeniería en Geología, Minas, Petróleos y Ambiental. La altitud media de la quebrada Togllahuayco es de 2.570 m s.n.m. El clima de la zona de estudio es característico de la zona interandina ecuatorial: mesotérmico húmedo, con una precipitación media anual que varía desde 400 a 800 mm. La temperatura media oscila entre 14.6 °C a 16.7 °C (GAD Parroquial de Guangopolo, 2014; INAMHI, 2017). La época caliente se presenta durante los meses de junio a septiembre y se caracteriza por una sequía algo prolongada, fuertes vientos y aumentos de temperatura; en cambio en los meses de mayores lluvias aumenta la humedad siendo estas torrenciales y continuas (GAD Parroquial de Guangopolo, 2014). A continuación, en la Tabla 1 se presenta la ubicación de los puntos de muestreo realizados en la quebrada Togllahuayco.

Tabla 1
Ubicación de los puntos de muestreo
muestra Puntos de Referencia Coordenadas UTM WGS84 Altura (msnm)
X Y
M1 Cumbre 786866 9971135 2.785
M2 Parte alta del Ilaló pluvial 786767 9971173,5 2.730
M3 Mitad del cráter sector ganadero pluvial 786057 9971673 2.532
M4 Parte baja del cráter pluvial 785426 9972205 2.430
M5 Parte baja del cráter pluvial 2 785342 9972257 2.420
M6 Estadio de la quebrada de Toglla- huayco 785070 9972445 2.400
M7 Río San Pedro 784044 9972932 2.355
M8 Río San Pedro 2 784130 9972977 2.377

Ubicación de los
puntos de muestreo en la quebrada “Togllahuayco” (Fuente: Mapa elaborado por
los autores con información obtenida del IGM).
Figura 1
Ubicación de los puntos de muestreo en la quebrada “Togllahuayco” (Fuente: Mapa elaborado por los autores con información obtenida del IGM).

Las muestras se analizaron en el laboratorio químico de la carrera de Ingeniería Ambiental de la Universidad Central del Ecuador. Los parámetros medidos durante el muestreo fueron: cationes de sodio, potasio, calcio, magnesio con el equipo AA espectrofotómetro de absorción atómica PINAACLE 900T y aniones como: carbonatos, bicarbonatos, cloruros con el método de titulación, además, sulfatos, nitratos, fosfatos se midieron con espectrofotómetro HACH DR 4000V, el equipo fue calibrado y certificado por una empresa acreditada. El cálculo de incertidumbre expandida se realizó en base a la guía OAE G02 R00 multiplicando la incertidumbre típica por el factor de cobertura (k=2) que corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95% conforme al documento EA 4/02. La incertidumbre de calibración del equipo es de 0.0021 Abs

También se midieron variables como el pH y la temperatura con el potenciómetro marca HAN- NA modelo HI2210-0 el cual fue calibrado el 15 de enero de 2018. Los sólidos disueltos totales se los midió por gravimetría con la ayuda de la estufa SLN 115 marca POLEKD APARATURA y con la norma mexicana NOM-AA-341981 (Dirección General de Normativa Mexicana, 1981) y para la determinación de la conductividad eléctrica se midió con el equipo Thermo Scientific Orion Star A212 de acuerdo con los estándares presentados en la investigación de Carrera et al. (2015). En la Tabla 2 se presenta un resumen de los métodos y referencias empleados. En la Tabla 3 se presentan los resultados de las mediciones realizadas en laboratorio de los análisis fisicoquímicos para las muestras de agua

Tabla 2
Métodos y referencias de los análisis fisicoquímicos para las aguas
Determinación Método Referencia
pH Potenciómetro marca HANNA modelo HI2210-01 Standard Methods 4500-
Conductividad eléctrica Conductímetro de mesa marca ThermoScientificOrionStar A212 Standard Methods 2510 B
Temperatura Potenciómetro marca HANNA modelo HI2210-01(sensor de temperatura) Standard Methods 2550 B
Sólidos disueltos totales Gravimetría utilizando estufa midió con el equipo estufa SLN 115 marca POL-EKD APARATURA NOM-AA-341981
Cationes - Espectrofotómetro de absorción atómica PINAACLE 900T Standard Methods 3500- Na- B
Cationes - Espectrofotómetro de absorción atómica PINAACLE 900T Standard Methods 3500- K- B
Cationes - Espectrofotómetro de absorción atómica PINAACLE 900T Standard Methods 3500- Ca- B
Cationes – Espectrofotómetro de absorción atómica PINAACLE 900T Standard Methods 3500- Mg- B
Aniones Espectrofotómetro HACH DR 4000V Standard Methods 500-P A, C y E
Aniones Espectrofotómetro HACH DR 4000V Standard Methods 500-- B
Aniones Espectrofotómetro HACH DR 4000V Standard Methods 4500- -E
Aniones Mohr. Titulación con nitrato de plata, Merck, nitrato de plata en solución 0.01N. Indicador cromato de potasio al 5% Standard Methods 250- Cl E
Aniones - Volumétricos titulación con ácido sulfúrico 0.01N APHA método 2330-B, D
Aniones Volumétrica titulación con ácido sulfúrico 0.01 N, indicador fenolftaleína APHA método 2330-B, D

Tabla 3
Resultado de los análisis fisicoquímicos de las muestras de agua
Parámetros/ Expresados Unidad Número de muestra de aguas analizadas, de los parámetros fisicoquímicos
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8
pH - 7,74 7,75 7,89 7,93 7,80 8,18 7,61 7,55
Conductividad Eléctrica uS/cm 161,0 187,2 232,0 307,7 306,1 270,7 543,3 583,7
STD Ppm 268,0 180,0 192,0 253,2 233,3 336,0 560,0 536,0
Temperatura °C 15,0 15,0 14,0 15,0 16,0 18,0 19,4 19,3
Cationes - Na+ meq/L 0,670 0,920 1,170 1,290 1,400 1,140 3,498 4,391
Cationes - K+ meq/L 0,124 0,250 0,092 0,412 0,444 0,123 0,473 0,309
Cationes - Ca2+ meq/L 0,510 0,230 0,340 0,621 0,637 1,108 0,503 0,330
Cationes - Mg2+ meq/L 0,178 0,300 0,452 0,428 0,328 0,207 0,435 0,418
Aniones - P-PO3-4 mg/L 0,847 0,958 0,593 0,700 0,746 0,636 7,230 2,007
Aniones - NO2-3 mg/L 0,300 3,200 0,300 0,400 0,400 0,400 5,500 4,100
Aniones - SO2-4 meq/L 0,000 0,006 0,029 0,744 0,756 0,685 0,377 0,800
Aniones - Cl- meq/L 0,680 1,200 0,950 0,800 0,400 0,400 0,300 1,450
Aniones - HCO2-3 meq/L 0,800 0,500 1,080 1,200 1,650 1,490 4,300 3,154
Aniones - CO2-3 meq/L 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
∑ cationes meq/L 1,482 1,700 2,054 2,751 2,809 2,577 4,909 5,449
∑ aniones meq/L 1,480 1,706 2,059 2,744 2,806 2,575 4,977 5,404
Error % 0,076 0,183 0,127 0,132 0,052 0,024 0,688 0,413

2.2. Descripción de la metodología

Para analizar el problema con respecto a la cantidad de agua disponible para el cultivo y la aptitud del agua para riego se realizó una relación lineal con el método de correlación de Pearson mediante el uso del software estadístico R Studio, entre las variables del índice de relación de adsorción de sodio (RAS), los cationes y aniones en contraste con la conductividad eléctrica (CE).

2.3. Relación de adsorción de sodio (RAS)

Para determinar la calidad de agua que se encuentra en la quebrada Togllahuayco, con los datos de concentraciones de cationes de Ca2+, Mg2+ y Na+ en meq/L, es posible determinar la sodicidad, relación de adsorción de RAS (Puñales & Aguilar, 2016) a partir de la ecuación [1]:

[1]

Se utilizó el software estadístico “R Studio” para calcular indicadores como: coeficientes de correlación, error estándar y R cuadrado; y analizar la relación que existe entre los factores RAS, altitud, cationes, aniones y CE, mediante la aplicación de técnicas como correlación, modelos de regresión lineal para facilitar la comprensión entre variables (Carrera-Villacrés et al., 2018), el cálculo de R2 se lo realizó a partir de la ecuación [2]

[2]

Donde: Ŷt = varianza, Ῡ = media; Ŷt = valor de y

2.4. Diagrama de Richards

El diagrama de Richards para la clasificación de aguas de riego sirve para determinar el nivel de peligrosidad por sodio y por la salinidad presente en el agua y como datos de entrada se coloca el (RAS) y la conductividad eléctrica de las muestras analizadas.

Al hacer uso de los criterios tradicionales de la relación de adsorción de sodio y la conductividad eléctrica, se clasificaron las muestras como C1, C2 y C3, según las directrices del laboratorio de salinidad de EE. UU. (Can et al., 2008). La clasificación C1 son suelos y aguas satisfactorias para riego con respecto a la concentración de sales; sin embargo, las aguas C2 podrían impactar de manera adversa a cultivos sensibles, en el caso de los C3 se puede obtener un rendimiento adecuado de los cultivos, siempre y cuando se haga un manejo adecuado de los suelos y el drenaje sea eficiente, de lo contrario se podrían presentar condiciones de alta salinidad.

La peligrosidad por salinidad se representa con la letra S y acorde al nivel de peligrosidad se acompaña del número; para un nivel de peligro bajo se tiene la categoría S1 y para el nivel de categoría muy alto se tiene S4 (Can et al., 2008).

2.5. Cálculo de disponibilidad de agua y la demanda de agua para cultivo de quinua

Para la determinación de la disponibilidad del agua se utilizó el balance hídrico a partir de variables como la temperatura y precipitación otorgado por el INAMHI de la estación “La TolaM002”, siendo la estación meteorológica más cercana a la zona de estudio para el periodo 1990-2017 cuyos datos fueron procesados gracias al software Excel y por el método de Thorthwaite (Ordóñez, 2011).

a) Disponibilidad de agua. Se ve reflejada directamente de la precipitación, pero no toda el agua es utilizable debido a que un porcentaje se escurre a través de la quebrada, otro porcentaje se infiltra o se evapora. Es importante conocer la cantidad de agua que es útil para las plantas conocida como precipitación efectiva y es aquella que logra satisfacer al menos una parte de los requerimientos hídricos (Alfaro, 2012).

Para el cálculo de la precipitación efectiva se utilizó el método recomendado por la Organización de las Naciones Unidas para la alimentación (FAO) y se denomina Método del Servicio de Conservación de Suelos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA S.C.), que se especifica en la ecuación [3] (Nieto et al., 2018).

[3]

En la Tabla 4 se muestra los resultados de la precipitación media mensual y la precipitación efectiva utilizando la fórmula cuando P<250 mm en todos los meses.

Tabla 4
Precipitación efectiva en la quebrada Togllahuayco
Mes Precipitación (mm) Precipitación efectiva (mm)
Enero 69.9 62.1
Febrero 77.3 67.7
Marzo 123.2 98.9
Abril 114.5 93.5
Mayo 70.2 62.3
Junio 27.5 26.3
Julio 13.9 13.6
Agosto 16.4 16.0
Septiembre 47.1 43.5
Octubre 104.7 87.2
Noviembre 102.9 85.9
Diciembre 78.3 68.5
Total 845.9 725.6

b) Requerimiento hídrico de cultivos. La evapotranspiración se la realizó a través del método de Thorthwaite (Ordóñez, 2011), utilizando la temperatura media mensual obtenida de los datos meteorológicos proporcionados por el INAMHI y las constantes de Aparicio juntamente con el software Hidroesta para su procesamiento.

La evapotranspiración por cultivo (ETc) para la quinua se la calculó a través del coeficiente de cultivo, acorde con la investigación reportada por García, Raes, & Jacobsen (2001) los coeficientes para la quinua son para la fase inicial 0,52, para la fase de maduración 1 y para la fase de cosecha 0,70 y relacionando con la evapotranspiración potencial se tiene la ecuación [4]

[4]

Donde: ETc= Evapotranspiración del cultivo en mm/mes; Kc= coeficiente del cultivo; ET0= Evapotranspiración potencial mm/mes

Para determinar la eficiencia del aprovechamiento de agua para riego se realiza el balance de la entrada de agua disponible y el requerimiento hídrico del sistema (Nieto et al., 2018) tomando en cuenta el área de superficie a ser regada. Acorde con la FAO para el cultivo de quinua es recomendable la siembra una vez al año con un periodo de 6 meses empezando de enero a julio (Gòmez & Aguilar, 2016).

3. Resultados y discusión

3.1. Disponibilidad de agua y requerimiento hídrico para el cultivo de quinua

Para determinar la disponibilidad del agua es indispensable conocer el área de la quebrada que va a recolectar el agua de las precipitaciones. Esta se calculó gracias a sistemas de información geográfica obteniéndose un área de 5.5*105 m2 y acorde a la entrevista con el representante de la comunidad ancestral “La Toglla” quien planea implementar el proyecto (Dehousse, 2018) manifestó que el área destinada para la agricultura sería de 25.000 m2. A continuación, en la Tabla 5 se presenta el cuadro resumen de la demanda y en la Tabla 6 se presenta la oferta de agua para riego así como el balance hídrico en la Tabla 7.

Tabla 5
Demanda hídrica para cultivo de quinua
Demanda hídrica para cultivo de
quinua

Tabla 6
Oferta hídrica
Oferta hídrica

Tabla 7
Balance general del recurso hídrico
Balance general del recurso hídrico

3.2. Aptitud del agua para riego

Para la determinación de la aptitud del agua para riego se obtuvo el índice de adsorción de sodio (RAS) así como la conductividad eléctrica, después de analizar los 8 puntos de muestreo, en la Tabla 8 se evidencia los valores de la conductividad eléctrica y el RAS.

Tabla 8
Conductividad eléctrica y RAS de los puntos de muestreo de la quebrada Togllahuayco
N° muestra RAS CE
meq/L uS/cm
Punto 1 1,62 161,0
Punto 2 2,53 187,2
Punto 3 2,63 232,0
Punto 4 2,52 307,7
Punto 5 2,85 306,1
Punto 6 1,99 270,7
Punto 7 7,22 543,3
Punto 8 10,15 583,7

Un sistema basado en la medida de la conductividad eléctrica del agua para determinar el riesgo de salinización del suelo y en el cálculo de la relación de adsorción de sodio (RAS) para determinar el riesgo de sodificación o alcalinización, es el propuesto por Richards, uno de los sistemas más utilizados en España (Olías, Cerón, & Fernández, 2005). En Ecuador también se utiliza la clasificación de Richards tal como se evidencia en los estudios realizados por Pérez (2019) y Mencías (2015). Según el diagrama de Richards para la clasificación del agua de riego presentado por el departamento de Agricultura de los Estados Unidos, la figura 2 muestra que el agua de la cuenca hidrográfica de La Toglla se ubica en los campos C1S1, C1S2 Y C2S2.

Diagrama Richards para la clasificación
del agua

para riego (United States Department of Agriculture).
Figura 2
Diagrama Richards para la clasificación del agua para riego (United States Department of Agriculture).

3.3 Correlación entre variables

Se realizó la correlación de variables entre la conductividad eléctrica y la altitud, RAS, cationes y aniones como se muestra en la Tabla 8, para determinar las variables que más se ajusten y expliquen el fenómeno de salinidad y el incremento o decremento de la conductividad eléctrica siendo los parámetros más relevantes para la determinación de la aptitud del agua para riego.

Tabla 8
Resultados de progresión obtenidos en el software R
Indicadores estadísticos Altitud vs CE RAS vs CE Cationes vs CE Aniones vs CE
Coeficiente de correlación R2 0,5621 0,8897 0,9978 0,9986
Estándar Error 0,2852 0,0026 0,0001 0,0001
Residual Standard Error 118,5 1,097 0,0742 0,0587

En base a los resultados no se presenta una correlación significante entre la altitud y la conductividad eléctrica, al contrario, se presenta una correlación significativamente alta entre el RAS, cationes y aniones con la conductividad eléctrica (CE).

La Figura 3 presenta la gráfica entre el RAS y la CE mostrando una relación directamente proporcional con un R2=0.8897, contrario a la Figura 4 que presenta una relación inversamente proporcional entre la altura y la conductividad eléctrica, aunque presenta un valor insignificante de relación con un R2=0.5621. La Figura 5 presenta la gráfica entre los aniones vs. la conductividad eléctrica con un R2= 0.9986 y la Figura 6 presenta la gráfica entre cationes y conductividad eléctrica con un valor significativamente alto con un coeficiente de correlación R2=0.9978

 Relación entre RAS y CE.
Figura 3
Relación entre RAS y CE.

Relación entre altitud y CE.
Figura 4
Relación entre altitud y CE.

Relación entre RAS y CE.
Figura 5
Relación entre RAS y CE.

Relación entre RAS y CE.
Figura 6
Relación entre RAS y CE.

4. Discusión

El recurso hídrico de la quebrada puede ser usado para el riego de cultivos, debido a que los valores de RAS promedio y conductividad eléctrica promedio fueron de 3,94 meq/L y 324 uS/cm, respectivamente, ubicándose en la clasificación C2S1 el cual indica que el agua presenta un valor bajo de peligrosidad salina y un valor medio de peligrosidad sódica. Los valores de CE son más bajos en la parte alta de la cuenca, esto quiere decir que la cantidad de sales es menor y la calidad del agua es excelente, esto se debe a que en la zona alta recién comienza la vertiente natural, mientras el río sigue su cauce los valores de CE van aumentando debido a que entra en contacto con la superficie y se produce un arrastre de cationes y aniones que enriquecen el agua. La CE presenta una mayor influencia tanto en aniones como en cationes, obteniéndose coeficientes de correlación entre estos de 0,9986 y 0,9978, respectivamente, indicando que a medida que aumenta la CE la concentración de aniones y cationes es mayor, aumentando el riesgo de peligrosidad del agua para riego.

5. Conclusiones

La aptitud del agua para riego de la quebrada Togllahuayco se encuentra en la clasificación C2S1, lo que quiere decir que presenta baja peligrosidad salina y media peligrosidad sódica, lo que vuelve muy factible que se utilice el agua para cultivos sin tener repercusiones graves a corto o largo plazo.

El balance hídrico efectuado entre la cantidad de precipitación (oferta) y el requerimiento de agua para el cultivo de quinua (demanda) para el periodo de estudio que comprende los meses de enero a julio señala que existe la suficiente cantidad de agua disponible para riego, a excepción del mes de julio que presenta una deficiencia de agua por lo que se recomienda la implementación de un reservorio para almacenar agua para el mes de estiaje o cambiar el periodo de cultivo evitando el mes de sequía.

Existe una relación directamente proporcional entre la conductividad eléctrica (CE) y las variables de relación de absorción de sodio (RAS), cationes y aniones con un valor de coeficiente de relación R2 de 0,89, 0,99 y 0,99 respectivamente lo que quiere decir que a mayor conductividad eléctrica mayor RAS, cationes y aniones lo que conlleva a un incremento de la peligrosidad del agua para riego tanto por salinidad como por sodicidad. La conductividad eléctrica es una variable fácilmente medible en laboratorio o con equipos de campo, y con el resultado de esta investigación, al medir esta variable, se puede deducir el comportamiento de la aptitud del agua para riego y la peligrosidad salina y sódica; en el caso de que se tenga valores muy altos de CE se recomienda realizar un muestreo y los análisis de cationes y aniones para determinar la fuente de ese incremento y poder solucionar de manera técnica.

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Notas de autor

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