Tesis doctoral de Ahmed Ben Halima Skhiri
Resumen general la agricultura de regadío ha proporcionado importantes beneficios a la sociedad pero al mismo tiempo ha generado también afecciones medioambientales que están amenazando su sostenibilidad. El regadío se considera el principal usuario de agua en la cuenca del ebro, siendo además una fuente relevante de contaminación difusa por nutrientes como el fósforo. Los objetivos de este trabajo son (1) contribuir a la cuantificación de la contaminación difusa por fósforo y al estudio de su dinámica en sistemas de regadío, y (2) proponer actuaciones para minimizar los impactos medioambientales de este tipo de contaminación mediante el uso de herramientas informáticas de simulación. en el capítulo i se presenta un diagnóstico sobre el contenido de fósforo en las aguas de drenaje de cinco cuencas agrícolas de la cuenca del ebro: cuenca del desagí¼e c-xix-6, cuencas de los barrancos de lerma y la violada, y cuencas de los ríos arba (en tauste y ejea de los caballeros) y alcanadre (en ballobar y albalatillo). Estas cuencas están ubicadas dentro de los regadíos de los sistemas bardenas y riegos del alto aragón (raa). Las áreas de estudio se caracterizan por una gran variabilidad en cuanto a superficie regada, usos y tipos de suelo, sistemas de riego y prácticas agrícolas. La mayoría de las aguas analizadas presentaban concentraciones de fósforo total por encima del umbral de eutrofización (0,02 mg l-1 de p). El fósforo disuelto total fue la forma de fósforo predominante, directamente utilizable por las plantas acuáticas. En la mayoría de los casos, las concentraciones de fósforo total fueron más altas durante la estación de riego que durante la de no riego, lo que pone de manifiesto la importancia del regadío en la dinámica del transporte del fósforo de las parcelas regadas hacia las masas de agua superficiales. en el capítulo ii, el análisis de las concentraciones de fósforo en las aguas de drenaje se ha centrado en la cuenca del arroyo del reguero, considerada representativa de los sistemas de riego por aspersión en el valle medio del ebro. La zona de estudio esta localizada en la cuenca del río alcanadre y pertenece a raa (huesca, españa). Se han estudiado también las prácticas agrícolas relacionadas con el riego y la fertilización fosfatada. Las aguas circulantes por el arroyo del reguero fueron hipertróficas en el año 2008 y eutróficas en el 2009, significando por lo tanto un alto riesgo de eutrofización para los cuerpos de agua receptores de las mismas. Las altas concentraciones de fósforo en las aguas de drenaje se debieron tanto a la inadecuada gestión del riego por aspersión como a la baja eficiencia en el uso del fósforo en la cuenca. Esta eficiencia fue del 40,6% generando un exceso de fósforo del orden de 43,8 kg ha-1 año-1. La eficiencia del riego por aspersión fue baja (72%), principalmente debido a su manejo inadecuado en cultivos intensivos como alfalfa y maíz. El solapamiento entre el factor transporte (generación de aguas de drenaje debido a la baja eficiencia del riego) y el factor fuente (contenidos altos de fósforo en el suelo debidos a un exceso de fertilización) resultaron en altas concentraciones de fósforo en las aguas circulantes por el arroyo. Por otra parte, este trabajo permitió la adquisición de una base de datos importante y necesaria para alimentar el modelo de simulación swat. en el capítulo iii se calibró y se validó el modelo soil and water assessment tool (swat) con el fin de simular los procesos hidrológicos y de transporte de sedimentos y fósforo en la cuenca del reguero. El código fuente de la versión swat2005 se modificó para incluir el riego en exceso, entrada necesaria del modelo para simular correctamente el balance de agua en suelos de regadío como los del valle medio del ebro. Frente a una eficiencia nash-sutcliffe (nse) de -0,50 de la versión swat2005, la nueva versión denominada swat-irrig aumentó la nse hasta un valor de 0,90. Se ha logrado un buen ajuste entre caudales observados y simulados tanto en la calibración como en la validación de swat-irrig. La realización de un análisis de sensibilidad de los parámetros responsables de los procesos hidrológicos redujo bastante las tareas de calibración y validación. El modelo ha mostrado ser capaz de reproducir adecuadamente los movimientos de sedimentos y fósforo hacia la salida de la cuenca de estudio. Para los sedimentos, se logró un buen ajuste entre los valores medios mensuales observados y los simulados, tanto en la calibración (coeficiente de determinación r2 = 0,87; nse = 0,72 y porcentaje de bias pbias = 15,9%) como en la validación (r2 = 0,93; nse =0,52, pbias = 1,4%). Asimismo, swat-irrig predijo adecuadamente la carga de fósforo total (pt), tal como indican los estadísticos en la calibración (r2 = 0,70; nse = 0,66 y pbias = 9,75%) y en la validación (r2 = 0,71; nse = 0,63 y pbias = 20,85%). en el capítulo iv se aplicó swat-irrig para simular un número de escenarios de buenas prácticas agrícolas (bpa) relacionadas con el riego, la fertilización fosfatada y los sistemas de laboreo. Respecto al escenario de manejo actual, swat-irrig predice que un buen manejo del riego, aplicando las necesidades de agua de los cultivos y teniendo en cuenta ciertas posibles pérdidas, reduce la pérdida de fósforo total (pt) en la salida de la cuenca del reguero en un 12,8%, la disminución de las labores de preparación del suelo (mínimo laboreo o no laboreo) las reduce en un 9,5% y la optimización de la fertilización fosfatada en tan solo un 4,7%. Finalmente, swat-irrig predice que la combinación de estas bpa reduce las pérdidas de pt en un 22,6%, respecto a las prácticas actuales, lo que pone de manifiesto la importancia de un manejo integrado de las diferentes prácticas agrícolas. En total se simularon 20 escenarios de bpa, cada uno de los cuales tiene un impacto económico diferente sobre el margen bruto de los cultivos. En la mayoría de los casos, se observó un incremento del margen bruto de los cultivos alcanzando unos máximos de 309 â,¬ ha-1 para maíz, 188 â,¬ ha-1 para alfalfa, 171 â,¬ ha-1 para girasol y 305 â,¬ ha-1 para cebada. Este incremento del margen bruto de los diferentes cultivos estuvo siempre asociado al porcentaje de reducción más alto de fósforo total en la salida de la cuenca de estudio.
Datos académicos de la tesis doctoral «Dinámica y procesos de contaminación difusa de las aguas superficiales por el fósforo en los regadíos de aragón«
- Título de la tesis: Dinámica y procesos de contaminación difusa de las aguas superficiales por el fósforo en los regadíos de aragón
- Autor: Ahmed Ben Halima Skhiri
- Universidad: Zaragoza
- Fecha de lectura de la tesis: 08/04/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Farida Dechmi
- Tribunal
- Presidente del tribunal: josep María Villar mir
- José Cavero campo (vocal)
- daniel Isidoro ramirez (vocal)
- Fernando Gil sotres (vocal)