Tesis doctoral de J. Santos Rodriguez Lopez
El sistema de producción de cultivos hortícolas de invernadero de almería está asociado a una apreciable contaminación por nitratos en los acuíferos subyacentes. La mayor parte de las zonas dedicadas al cultivo de invernadero en la costa de almería han sido declaradas «zonas vulnerables a la contaminación por nitratos (zvn) de acuerdo a la directiva europea de nitratos. Como consecuencia, es necesario implementar prácticas que reduzcan la lixiviación de nitratos desde los cultivos hortícolas de invernadero, que son las principales fuentes de contaminación de los acuíferos. En almería, un problema medio ambiental asociado es que el drenaje procedente de los invernaderos está causando un incremento paulatino del nivel piezométrico del extenso acuífero superior.%&/De las 27.000 ha de invernadero en la provincia de almería, aproximadamente 5.000 ha se cultivan en sustrato, que casi en su totalidad son sistemas abiertos que drenan libremente al suelo. El tomate es la especie mas comúnmente cultivada en sustrato; así mismo hay bastante superficie cultivada en sustrato de pimiento y melón. En sistemas de cultivo en sustrato abiertos, una proporción apreciable del agua aplicada es drenada para manejar la salinidad. El volumen de drenaje y la concentración de nitrato en el mismo pueden contribuir sustancialmente a los problemas de contaminación observados en los acuíferos locales. %&/El uso de las concentraciones de absorción ha sido propuesto como una herramienta que podría ayudar con el manejo de los nutrientes en cultivos en sustrato. Hasta la actualidad se han hecho muy pocos trabajos evaluando el uso de este método para manejar el n bajo las condiciones de producción de invernadero del sureste español. Los modelos de simulación que calculan los componentes del balance de agua y n en cultivos de sustrato podrían ser herramientas útiles para el análisis de escenarios y para ayudar con el manejo, estimando las necesidades de agua y las concentraciones de absorción de n. No existen en la actualidad modelos que aporten este tipo de información.%&/El trabajo de investigación de esta tesis fue llevado a cabo para:%&/(a) obtener información detallada del uso de agua, drenaje, absorción de n y lixiviación de nitratos de tomate, pimiento y melón cultivados en invernadero en sustrato a solución perdida%&/(b) obtener información detallada de las concentraciones de absorción de n y su relación con la lixiviación de nitratos en cultivo de tomate%&/(c) adaptar el modelo de simulación tomgro para estimar la absorción de n en tomate cultivado en las condiciones de invernadero de plástico del sureste español%&/(d) adaptar el modelo prho para estimar la transpiración en tomate cultivado en sustrato y en ciclos de primavera%&/(e) desarrollar un modelo combinado de tomate, síntesis de los modelos tomgro y prho que han sido adaptados al sistema de cultivo de almería, para calcular la extracción de n y las concentraciones de n en el drenaje%&/en este estudio se realizaron tres cultivos de tomate en lana de roca y un cultivo de pimiento y otro de melón en perlita en invernaderos de plástico en almería. En cada cultivo, el riego se manejó mediante bandeja de demanda y la concentración de n aplicada en la solución nutritiva se basó en prácticas locales. La transpiración se midió por diferencia entre el agua aplicada y el drenaje. El drenaje se midió en 4 bandejas de drenaje, cada una con dos sacos de sustrato. El volumen de riego aplicado fue registrado cada día y se tomaron muestras para analizar la concentración de no3- y nh4+ tanto en la solución aplicada como en el drenaje. En tomate y pimiento, se determinó la producción de materia seca y la absorción de n mediante análisis foliar a lo largo del ciclo de cultivo; en melón, estos parámetros se determinaron solo al final del cultivo.%&/Los tres ciclos de tomate fueron, dos ciclos de primavera en 2005 y 2006 y un ciclo de otoño-invierno en 2005. En estos tres cultivos, las fracciones de drenaje fueron de 24% en cada cultivo; los volúmenes de drenaje fueron 86, 58 y 88 l m-2. La concentración media de nitrato en el drenaje fue de 14,8, 8,5 y 11,8 mmol l-1, que fue equivalente a 918, 527 y 732 mg no3- l-1. Dado que el límite impuesto por la unión europea (ue) en aguas subterráneas es de 50 mg no3- l-1, estos datos y los de pimiento y melón sugieren que el drenaje desde cultivos en sustrato a solución perdida representa una fuente importante de contaminación de acuíferos con nitratos. La cantidad de n lixiviada fue de 178, 69 y 145 kg n ha-1. Hubo recuperaciones del nitrógeno aplicado elevadas (63-69%) en los cultivos de tomate de primavera y excelentes (80%) en el cultivo de otoño-invierno. Sin embargo, dado que todo el n no recuperado se perdió, la lixiviación de nitratos representa una fuente importante de nitrato para los acuíferos subyacentes. La concentración de n promedio para el ciclo de cultivo fue de 8.0 y 8.4 mmol l-1 para los cultivos de tomate de primavera y de 12.5 mmol l-1 para el cultivo de otoño-invierno. Manteniendo la concentración de n en la solución aplicada inferior a la concentración de absorción durante la mayor parte del ciclo se observó una elevada recuperación del n en el tomate de otoño-invierno. En este cultivo, la concentración de n aplicada promedio para el ciclo fue superior a la concentración de absorción; en los dos cultivos de tomate de primavera con menores tasas de recuperación del n, la concentración de absorción promedio fue inferior a la concentración de n en la solución aplicada. Los datos semanales mostraron que las concentraciones mas elevadas de no3- en el drenaje ocurrieron cuando la concentración de n aplicado excedía claramente la concentración de absorción de n. %&/Para los cultivos de pimiento y melón, se obtuvieron fracciones de drenaje de 37% y 29% respectivamente, y volúmenes de drenaje de 178 y 77 l m-2 respectivamente. Las concentraciones de no3- fueron respectivamente de 11.6 y 10.4 mmol l-1 (719 y 645 mg no3- l-1), y las cantidades lixiviadas fueron 291 y 109 kg n ha-1. La recuperación de n por el cultivo fue de 63 y 72%. La concentración de absorción de n promedio del ciclo de 11.1 y 9.6 mmol l-1 en pimiento y melón respectivamente fue similar a la concentración de n aplicada.%&/Para los tres ciclos de tomate, el modelo tomgro modificado permitió simulaciones muy precisas de la absorción de n y la lixiviación de nitrato acumulada; las simulaciones de estos parámetros en una base diaria o semanal fueron moderadamente precisas. De manera similar, el modelo prho permitió simulaciones muy precisas de la transpiración acumulada y moderadamente precisas de las tasas diarias de transpiración. Los análisis estadísticos de regresión lineal indicaron el alto nivel de precisión de las simulaciones acumuladas y el moderado de las simulaciones diarias. Los valores simulados de drenaje total fueron en los tres cultivos de tomate +21%, +1% y -13% del volumen de drenaje medido. El modelo combinado tomgro-prho permitió simulaciones precisas de la concentración de absorción de n a partir de los 30-40 ddt. Los valores simulados de la concentración promedio de no3- en el drenaje, obtenidos con el modelo combinado permitieron simular la extracción de n por el cultivo, la lixiviación de no3-, la transpiración, el drenaje, la concentración de absorción de n y la concentración promedio de no3- en el drenaje durante el ciclo de cultivo. El modelo combinado tomgro-prho puede ser usado para realizar análisis de escenarios de impacto ambiental, para estimar las necesidades hídricas a lo largo del tiempo y para simular la concentración de absorción de n, herramienta útil para un manejo óptimo del n. %&/El sistema de producción de cultivos hortícolas de invernadero de almería está asociado a una apreciable contaminación por nitratos en los acuíferos subyacentes. La mayor parte de las zonas dedicadas al cultivo de invernadero en la costa de almería han sido declaradas «zonas vulnerables a la contaminación por nitratos (zvn) de acuerdo a la directiva europea de nitratos. Como consecuencia, es necesario implementar prácticas que reduzcan la lixiviación de nitratos desde los cultivos hortícolas de invernadero, que son las principales fuentes de contaminación de los acuíferos. En almería, un problema medio ambiental asociado es que el drenaje procedente de los invernaderos está causando un incremento paulatino del nivel piezométrico del extenso acuífero superior.%&/De las 27.000 ha de invernadero en la provincia de almería, aproximadamente 5.000 ha se cultivan en sustrato, que casi en su totalidad son sistemas abiertos que drenan libremente al suelo. El tomate es la especie mas comúnmente cultivada en sustrato; así mismo hay bastante superficie cultivada en sustrato de pimiento y melón. En sistemas de cultivo en sustrato abiertos, una proporción apreciable del agua aplicada es drenada para manejar la salinidad. El volumen de drenaje y la concentración de nitrato en el mismo pueden contribuir sustancialmente a los problemas de contaminación observados en los acuíferos locales. %&/El uso de las concentraciones de absorción ha sido propuesto como una herramienta que podría ayudar con el manejo de los nutrientes en cultivos en sustrato. Hasta la actualidad se han hecho muy pocos trabajos evaluando el uso de este método para manejar el n bajo las condiciones de producción de invernadero del sureste español. Los modelos de simulación que calculan los componentes del balance de agua y n en cultivos de sustrato podrían ser herramientas útiles para el análisis de escenarios y para ayudar con el manejo, estimando las necesidades de agua y las concentraciones de absorción de n. No existen en la actualidad modelos que aporten este tipo de información.%&/El trabajo de investigación de esta tesis fue llevado a cabo para:%&/(a) obtener información detallada del uso de agua, drenaje, absorción de n y lixiviación de nitratos de tomate, pimiento y melón cultivados en invernadero en sustrato a solución perdida%&/(b) obtener información detallada de las concentraciones de absorción de n y su relación con la lixiviación de nitratos en cultivo de tomate%&/(c) adaptar el modelo de simulación tomgro para estimar la absorción de n en tomate cultivado en las condiciones de invernadero de plástico del sureste español%&/(d) adaptar el modelo prho para estimar la transpiración en tomate cultivado en sustrato y en ciclos de primavera%&/(e) desarrollar un modelo combinado de tomate, síntesis de los modelos tomgro y prho que han sido adaptados al sistema de cultivo de almería, para calcular la extracción de n y las concentraciones de n en el drenaje%&/en este estudio se realizaron tres cultivos de tomate en lana de roca y un cultivo de pimiento y otro de melón en perlita en invernaderos de plástico en almería. En cada cultivo, el riego se manejó mediante bandeja de demanda y la concentración de n aplicada en la solución nutritiva se basó en prácticas locales. La transpiración se midió por diferencia entre el agua aplicada y el drenaje. El drenaje se midió en 4 bandejas de drenaje, cada una con dos sacos de sustrato. El volumen de riego aplicado fue registrado cada día y se tomaron muestras para analizar la concentración de no3- y nh4+ tanto en la solución aplicada como en el drenaje. En tomate y pimiento, se determinó la producción de materia seca y la absorción de n mediante análisis foliar a lo largo del ciclo de cultivo; en melón, estos parámetros se determinaron solo al final del cultivo.%&/Los tres ciclos de tomate fueron, dos ciclos de primavera en 2005 y 2006 y un ciclo de otoño-invierno en 2005. En estos tres cultivos, las fracciones de drenaje fueron de 24% en cada cultivo; los volúmenes de drenaje fueron 86, 58 y 88 l m-2. La concentración media de nitrato en el drenaje fue de 14,8, 8,5 y 11,8 mmol l-1, que fue equivalente a 918, 527 y 732 mg no3- l-1. Dado que el límite impuesto por la unión europea (ue) en aguas subterráneas es de 50 mg no3- l-1, estos datos y los de pimiento y melón sugieren que el drenaje desde cultivos en sustrato a solución perdida representa una fuente importante de contaminación de acuíferos con nitratos. La cantidad de n lixiviada fue de 178, 69 y 145 kg n ha-1. Hubo recuperaciones del nitrógeno aplicado elevadas (63-69%) en los cultivos de tomate de primavera y excelentes (80%) en el cultivo de otoño-invierno. Sin embargo, dado que todo el n no recuperado se perdió, la lixiviación de nitratos representa una fuente importante de nitrato para los acuíferos subyacentes. La concentración de n promedio para el ciclo de cultivo fue de 8.0 y 8.4 mmol l-1 para los cultivos de tomate de primavera y de 12.5 mmol l-1 para el cultivo de otoño-invierno. Manteniendo la concentración de n en la solución aplicada inferior a la concentración de absorción durante la mayor parte del ciclo se observó una elevada recuperación del n en el tomate de otoño-invierno. En este cultivo, la concentración de n aplicada promedio para el ciclo fue superior a la concentración de absorción; en los dos cultivos de tomate de primavera con menores tasas de recuperación del n, la concentración de absorción promedio fue inferior a la concentración de n en la solución aplicada. Los datos semanales mostraron que las concentraciones mas elevadas de no3- en el drenaje ocurrieron cuando la concentración de n aplicado excedía claramente la concentración de absorción de n. %&/Para los cultivos de pimiento y melón, se obtuvieron fracciones de drenaje de 37% y 29% respectivamente, y volúmenes de drenaje de 178 y 77 l m-2 respectivamente. Las concentraciones de no3- fueron respectivamente de 11.6 y 10.4 mmol l-1 (719 y 645 mg no3- l-1), y las cantidades lixiviadas fueron 291 y 109 kg n ha-1. La recuperación de n por el cultivo fue de 63 y 72%. La concentración de absorción de n promedio del ciclo de 11.1 y 9.6 mmol l-1 en pimiento y melón respectivamente fue similar a la concentración de n aplicada.%&/Para los tres ciclos de tomate, el modelo tomgro modificado permitió simulaciones muy precisas de la absorción de n y la lixiviación de nitrato acumulada; las simulaciones de estos parámetros en una base diaria o semanal fueron moderadamente precisas. De manera similar, el modelo prho permitió simulaciones muy precisas de la transpiración acumulada y moderadamente precisas de las tasas diarias de transpiración. Los análisis estadísticos de regresión lineal indicaron el alto nivel de precisión de las simulaciones acumuladas y el moderado de las simulaciones diarias. Los valores simulados de drenaje total fueron en los tres cultivos de tomate +21%, +1% y -13% del volumen de drenaje medido. El modelo combinado tomgro-prho permitió simulaciones precisas de la concentración de absorción de n a partir de los 30-40 ddt. Los valores simulados de la concentración promedio de no3- en el drenaje, obtenidos con el modelo combinado permitieron simular la extracción de n por el cultivo, la lixiviación de no3-, la transpiración, el drenaje, la concentración de absorción de n y la concentración promedio de no3- en el drenaje durante el ciclo de cultivo. El modelo combinado tomgro-prho puede ser usado para realizar análisis de escenarios de impacto ambiental, para estimar las necesidades hídricas a lo largo del tiempo y para simular la concentración de absorción de n, herramienta útil para un manejo óptimo del n.
Datos académicos de la tesis doctoral «Cuantificacion de las perdidas de nitratos por lixiviacion en cultivos sin suelo en el sureste español«
- Título de la tesis: Cuantificacion de las perdidas de nitratos por lixiviacion en cultivos sin suelo en el sureste español
- Autor: J. Santos Rodriguez Lopez
- Universidad: Almería
- Fecha de lectura de la tesis: 15/12/2008
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- María Luisa Gallardo Pino
- Tribunal
- Presidente del tribunal: carmen Giménez padilla
- María dolores Fernandez fernandez (vocal)
- Francisco moises Delamor saavedra (vocal)
- pilar Lorenzo minguez (vocal)