ORIGINAL ARTICLE

  

http://opn.to/a/jrsfO

Water Quality for Irrigation of San Pablo River, Babahoyo Municipality, Ecuador

Magister Oscar G. Caicedo-Camposano [I] [*]

Dr.C. Carlos E. Balmaseda-Espinosa [II]

Ing. Juan E. Tandazo-Garcés [III]

Magister Eleonora M. Layana-Bajaña [IV]

Magister Viviana L. Sánchez-Vásquez [I]

[I] Universidad Técnica de Babahoyo, Facultad de Ciencias Agropecuarias, cantón Babahoyo, Ecuador.

[II] Universidad Estatal Península de Santa Elena, Facultad de Ciencias Agrarias, Península de Santa Elena, Ecuador.

[III] Universidad Técnica de Manabí, Facultad de Ingeniería Agrícola, Escuela de Posgrado, Manabí, Ecuador.

[IV] Universidad Técnica del Norte, Facultad de Ingeniería en Ciencias Agropecuarias y Ambientales, Ecuador.

  [*] Author for correspondence: Oscar G. Caicedo-Camposano, e-mail: ocamposano@utb.edu.ec

ABSTRACT

Water suitability for irrigation of San Pablo River, in Los Rios Province was evaluated. For the study, eight points that constitute takings of water for agricultural irrigation were considered. Sampling was made in drought and humid periods. Water quality was defined in function of indicators proposed by FAO and specific indexes for the agricultural irrigation like effective salinity, potential salinity, adjusted sodium adsorption ratio, percent of possible sodium, percent of dissolved sodium and the Index of Langelier. The results indicate that, in the dry season, waters are not suitable for agriculture, however, in this period the hydric necessities of cultivations should be guaranteed with irrigation.

Keywords: 

Water suitability for irrigation; electric conductivity; salinity; sodium adsorption relation.

 

INTRODUCTION

Sustainable development will be defined by the availability and quality of water, if one considers that it is a vital element for the existence of all living beings and there is not yet another element or substance that replaces it (Troballes, 2015).

The quantity and quality of water are parameters that make up the environmental system for the calculation of the environmental sustainability index, which considers the ability of countries to safeguard the environment in the future (García, 2017). The World Organization of the United Nations to define sustainable development identifies these indicators. Hence the importance of its study in watersheds.

Water quality is not a fixed parameter, but is subject to spatial-temporal variation. On the other hand, depending on the type of use, the thresholds of the variables are determined. The requirements for human consumption are much more demanding than in the case of use for agricultural production and livestock (ICB Editores, 2017). This research is based on the state of the art for the quality of surface water used in agricultural irrigation.

The water quality from surface sources is affected by several factors, mainly anthropic. Such is the case of specific polluting sources like industries and settlements that discharge their wastewater into rivers and streams, as well as outbreaks of diffuse pollution, for example, high-input agriculture whose effluents reach the water courses through surface and underground runoff (Firdaus et al., 2014).

At the same time, that agriculture needs irrigation. Therefore, it is necessary to know the quality of the water that is applied in irrigation to avoid soil degradation, crop damages and their possible incidence in human health (Porta et al. 2014).

Faced with this situation, there is a need to quantify and evaluate the quality of water bodies, which refers to their composition and the extent to which it is affected by the concentration of substances produced by natural and anthropic processes (Severiche & Barreto, 2013). Quality in its strictest sense is defined by three fundamental criteria: salinity, sodicity and toxicity (Pizarro, 1985).

Water quality is evaluated starting from the laboratory analysis where fundamental and derived physical, chemical and biological properties are determined. Example of the first are: temperature, pH, electrical conductivity, content of anions and cations, heavy metals, total and fecal coliforms, among others. The derived variables can be diverse, among them are: Effective Salinity, Potential Salinity, Sodium Adsorption Ratio, Possible Sodium Percent, Dissolved Sodium Percent and Langelier Index (Balmaseda & García, 2013).

In Ecuadorian coastal region, there are areas where water courses are contaminated by mining activity, agrotoxins used in agriculture for the control of pests (insects, diseases and weeds), remains of population settlements and of industries, among other possible causes (González, 2015).

Rainfall in Babahoyo area, Los Ríos Province, Ecuador, exceeds 2000 mm in most of the years recorded. The problem lies in the fact that the temporary distribution of these rains has the same tendency in the country, according to records of 24 years taken by the Meteorological Station located at the Technical University of Babahoyo. The monthly average from January to April is 456.8 mm, while from May to December the average is 43.8 mm. Hence the importance of irrigation in agricultural crops during the dry period (Bonilla et al., 2013; Bonilla, 2015; Caicedo et al., 2015, 2017; Guerrero, 2015; Rodríguez & Silva, 2015).

To satisfy water needs of the crops in Babahoyo region, a source of fundamental supply is San Pablo River, however, there are no previous studies that demonstrate its quality. For this reason, the objective of this work is to evaluate the quality of the waters of this river course and in this way determine its aptitude for agricultural irrigation.

METHODS

The study area is located between the geographical coordinates 1 ° 48'15.2 "S 79 ° 28'12.8" W and 1 ° 49'23.5 "S 79 ° 33'49.5" W of the datum PSAD 56, in Babahoyo City, of Los Ríos Province, Ecuador. Sampling was carried out in water intakes for irrigation, located upstream and downstream of Babahoyo City as it is shown in Table 1 and Figure 1. The volume taken from each source was 2.5 liters, to facilitate the analysis, according to the Analytical Techniques Manual elaborated by Paneque et al. (2005).

TABLE 1. 

Sampling points on San Pablo River

Sampling sitesCoordinated
P11°48'15.2"S, 79°28'12.8"W
P21°47'43.3"S, 79°28'50.4"W
P31°48'18.3"S, 79°29'31.7"W
P41°48'20.2"S, 79°30'29.6"W
P51°48'25.8"S, 79°32'50.4"W
P61°48'46.0"S, 79°32'59.2"W
P71°49'18.1"S, 79°33'21.5"W
P81°49'23.5"S, 79°33'49.5"W

2071-0054-rcta-28-03-e02-gf1.jpg

FIGURE 1. 

Spatial location of the sampling points.

Sites 1 to 4, are located upstream of Babahoyo City, while from 5 to 8, are located downstream of that location.

Sampling was done in the mentioned sites, both in humid and dry seasons, on March 03 and November 10, 2017, respectively. These dates constituted significant moments in the year due to the volumes of water available during the wet period (large avenues) and because it is the maximum dry season in the dry period.

The pH determinations were made with a direct reading potentiometer, electrometric method; the electrical conductivity was determined with a conductivity meter at 25º C, the results are expressed in dS.m-1, electrometric method.

The determinations of calcium, sodium, magnesium, potassium, chlorides, sulfates, carbonates and bicarbonates, were made according to standardized methods for physical-chemical analysis in the Laboratory of Soils, Vegetable Tissues and Waters of the Experimental Station of the South Coast of the Autonomous National Institute of Agricultural Research (INIAP).

To determine the suitability of water for irrigation, the following criteria were used:

  • FAO Guidelines for determining the quality of waters for agriculture (Ayers & Westcot, 1985).

  • Analysis of derived indicators related to irrigation:

  • Effective salinity (SE):

    1. If the Ca2+ > CO3 2- + H CO3 - + SO4 2- then: SE=∑(CO32−+HCO3−+SO42−)

    2. If the Ca2+ < CO3 2- + HCO3 - + SO4 2- pero Ca2+ > (CO3 2- + HCO3 - ) then: SE=∑Ca2+

    3. If the Ca2+ < C O3 2- + HCO3 - pero Ca2+ + Mg2+ > CO3 2- + HCO3 - then: SE=∑(CO32−+HCO3−)

    4. If the Ca2+ + Mg2+ < CO3 2- + HCO3 - then: SE=∑(Ca2++Mg2+)

  • Potential Salinity (SP): SP=Cl−+SO42−2

  • Adjusted Sodium Adsorption Ratio (RASx): RASx=Na+Cax2++Mg2+2

  • Percentage of sodium posible: PSP=NaSE*100

  • Percent of dissolved sodium: PSS=Na∑Cations*100

  • Langelier Index: IL=pHreal−pHcalculated

Wilcox diagram: to determine the classification of waters according to their contents of total soluble salts and sodium.

RESULTS AND DISCUSSION

Below is an analysis of the water quality of San Pablo River for agricultural uses from three perspectives: (i) Contents of anions and cations; (ii) Derived indicators to evaluate water quality for irrigation; (iii) Classification of the waters according to the Wilcox diagram.

Analysis of Contents of Anions and Cations

Table 2 shows the physical-chemical composition of the waters of the sampled sites in San Pablo River basin. The values of each variable were studied according to the guidelines to interpret the quality of waters for irrigation (Ayers & Westcot, 1985). A color legend has been prepared to express the quality of the water analyzed for agricultural uses.

In all samples, pH reached values within the range established for irrigation waters (6.0 - 8.5), independently of the sampling times.

Values of electrical conductivity (CE) are extremely low during the wet season; they remain almost invariable in the area studied. However, samples taken in the dry season have EC values above 4 dS / m-1, which increase downstream from the city of Babahoyo. In all cases, its degree of restriction for agricultural use is severe, given that in the first four points the conductivity is very high, while in the rest it is considered excessive (Duarte & Díaz, 2005).

In the wet season, in which irrigation is not necessary, all the ions studied have low values, this is supposed to happen because the salts are dissolved in the large volumes of water that circulate in the river. While in the dry season the flow of the river decreases bringing with it the increase in the concentration of anions and cations (Table 2).

Calcium content at sampling site 1 is within the permissible range for irrigation water (<20 me.L-1). In points 2, 3 and 4, the Ca + 2 exceeds the allowable threshold, then descends to 11.72 me.L-1 and again increases to values greater than 26 me.L-1. In Figure 1, it can be seen that between sampling points 4 and 5, the flow of Catarama River is added, which contributes an important flow, so it is assumed that the decrease in calcium content is due to the fact that salts dissolve in that stretch of the river. It is presumed that between points 5 and 6 the channel receives contributions of residuals from the city that cause the increase of all the elements, as can be seen in Table 2.

It should be noted that magnesium (threshold <5 me.L-1) and bicarbonates (limit <20 me.L-1) have a behavior similar to that described for calcium, in terms of restrictions on use for agricultural irrigation.

TABLE 2. 

Physical-chemical composition in the eight water intakes for agricultural use

2071-0054-rcta-28-03-e02-gt2.png

The contents of sodium and sulfates are admissible according to FAO Guidelines on water quality (Duarte & Díaz , 2005). Chlorine is one of the elements considered toxic for the irrigation of crops when it exceeds certain values. In Table 2, it can be seen that chlorides increase as the sampled waters progress through the city of Babahoyo. It is presumed that this is because the river current of San Pablo River receives wastewater from rice-pumping companies, from lubricators and car washers, and from the collection channel for the discharges of Babahoyo Irrigation and Drainage System, that receives the surplus from rice plantations in the area.

Analysis of Derived Indicators to Evaluate Water Quality for Irrigation

Table 3 shows the result of the calculation of the derived indicators, as expected in the wet season; all are suitable for the irrigation of agricultural crops, except the adjusted sodium adsorption ratio that when combined with the low values of electrical conductivity makes it a water of permissible quality.

In the dry season, the effective and potential salinities have high values, which lead to classify these waters as doubtful for use in irrigation of agricultural crops.

The indicators related to sodium contents (Percent of possible sodium and Percent of dissolved sodium) are classified as good or excellent. Logically, that is given because sodium contents in those waters are low.

When analyzing Langelier Index, it is evident that the use of these waters, in the dry season, can bring with it a very high risk of obstruction of the emitters of the irrigation systems. If they are classified according to the criteria of Fuentes & García (1999), which state that values higher than 1.00 are very high so that the water would practically not be suitable for localized irrigation systems or sprinklers with small nozzle diameters. In the wet season the opposite effect occurs, that is, the values of the Langelier Index are negative, which means that in this case the waters are corrosive, being their use, a risk in metal pipes.

TABLE 3. 

Indicators of suitability of waters for use in agricultural irrigation

2071-0054-rcta-28-03-e02-gt3.jpg

Classification of Waters According to the Wilcox Diagram

With the use of EASY_QUIM V5.0 program proposed by Vásquez (2012), the sampling points were interpolated in the Wilcox diagram with the purpose of classifying the analyzed waters. As it can be seen in Figure 2, all samples taken in the dry season are classified as C4S1, that is, very high salinity, generally not suitable for use in agriculture. If it is necessary to use it, it must be in very permeable soils, of good drainage, overdoses must be applied to wash the salts of the soil and in crops that are very tolerant to salinity.

As for sodium, its contents are low (S1), so the waters are suitable for watering almost all crops, except those that are very sensitive to this element.

2071-0054-rcta-28-03-e02-gf2.png

FIGURE 2. 

Classification of waters for irrigation of San Pablo River basin according to the Wilcox diagram.

CONCLUSIONS

The high rainfall of the wet season causes large flows in San Pablo River and dissolves the salts, so in this period the water is of good quality, although it is practically not necessary to irrigate the crops.

In the dry season the flow of the San Pablo River decreases considerably, bringing with it an increase in the contents of the dissolved salts, until the waters are of dubious quality or not suitable for the irrigation of agricultural crops.

 

REFERENCES

AYERS, S.R.S.; WESTCOT, D.W.: Calidad del agua para la agricultura, ser. Riego y Drenaje, no. ser. 29, Ed. Estudio FAO, Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, Roma, Italia, 1985, ISBN: 92-5-302263-9.

BALMASEDA, E.C.; GARCÍA, H.Y.: “Calidad de las aguas de la cuenca del río Naranjo, municipio Majibacoa, provincia Las Tunas para el riego”, Cultivos tropicales, 34(4): 68-73, 2013, ISSN: 0258-5936.

BONILLA, M.; VÁSQUEZ, L.; SILVA, S.; CABRERA, C.: “Estudio fisicoquímico de la calidad del agua para riego del canal principal que abastece al distrito de riego 030 “Valsequillo”.”, En: Educación y Sociedad, Puebla, México, II Congreso Virtual sobre Tecnología, Puebla, México, pp. 3-15, 2013.

BONILLA, M.N.: “Estudio fisicoquímico de la calidad del agua para riego del canal principal que abastece al distrito de riego 030 “Valsequillo””, Revista Iberoamericana para la Investigación y el Desarrollo Educativo, (10), 2015, ISSN: 2007-2619.

CAICEDO, C..; BALMASEDA ESPINOSA, E.C.; PROAÑO, S.J.: “Programación del riego del banano (Musa paradisiaca) en finca San José 2, Los Ríos, Ecuador”, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 24(2): 18-22, 2015, ISSN: 1010-2760, E-ISSN: 2071-0054.

CAICEDO, C.O.; MORA, C.O.; LAYANA, B.E.; SOTOMAYOR, M.A.; BARBEITO, R.R.: “Analysis of Rainfall in the Locality of Babahoyo, for the Programming of Cultivation of Rice (Oryza Sativa L.)”, European Scientific Journal , ESJ, 13(6): 514-522, 2017, ISSN: 1857-7431.

DUARTE, O.; DÍAZ, E.: “Tecnologías de tierras y aguas, Capítulo 16: Calidad Química del Agua”, [en línea], En: Tecnologías de tierras y agu, España, 2005, Disponible en:Disponible en:https://es.scribd.com/document/283296491/Cap-16-Calidad-Quimica-Del-Agua , [Consulta: 8 de febrero de 2018].

FIRDAUS, R.; NAKAGOSHI, N.; IDRIS, A.: “sustainability assessment of humid tropical watershed: a case of Batang Merao watershed, Indonesia”, Procedia Environmental Sciences, 20: 722-731, 2014, ISSN: 1878-0296.

FUENTES, Y.J.L.; GARCÍA, L.G.: Técnicas de riego. Sistemas de riego en la agricultura., Ed. Mundi-Prensa México. S.A. de C.V, México D. F., 473 p., 1999, ISBN: 968-7462-17-5.

GARCÍA, H.Y.: “Índice de vulnerabilidad del recurso hídrico con fines de riego en la cuenca hidrográfica del río Naranjo, Cuba”, Revista geográfica de América Central, 1(58): 315-330, 2017, ISSN: 2215-2563, DOI: 10.15359/rgac.58-1.13.

GONZÁLEZ, E.: Estudio multitemporal de la calidad de agua para fines de riego en el río Jipijapa, Universidad Agraria del Ecuador, MSc. Thesis, Guayaquil, Ecuador, 50 p., 2015.

GUERRERO, P.A.M.: “Demanda hídrica y calidad de agua de uso agrícola de la cuenca del río Jequetepeque, Perú”, REBIOL, 35(2): 5-18, 2015, ISSN: 2313-3171.

ICB EDITORES: Calidad de Aguas: Usos y Aprovechamiento, Ed. ICB Editores, Malaga, España, 236 p., 2017, ISBN: 978-84-9021-993-5.

PANEQUE, V.; CALDERÓN, M.; CALAÑA, J.M.; BORGES, Y.; CARUNCHO, M.: Manual de técnicas analíticas para el análisis de las aguas residuales. Laboratorio de Análisis Químico, Ed. Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, Habana, Cuba, 50 p., 2005.

PIZARRO, F.: Drenaje agrícola y recuperación de suelos salinos, Ed. Editorial Agrícola Española SA, 2a. ed., Madrid, España, 1985, ISBN: 978-84-85441-00-6.

PORTA, J.; LÓPEZ, A.M.; POCH, R.: Edafología: uso y protección de suelos, Ed. Mundi-Prensa, 3a. ed., Madrid, España, 607 p., 2014, ISBN: 978-84-8476-661-2.

RODRÍGUEZ, C.; SILVA, M.: “Calidad del agua en la microcuenca alta de la Quebrada Estero en San Ramón de Alajuela, Costa Rica”, Pensamiento Actual, 15(25): 85-97, 2015, ISSN: 2215-3586.

SEVERICHE, S.C.A.; BARRETO, L.A.J.: “Efecto de las lluvias sobre la calidad del agua en la Ciénaga Grande de Santa Marta, Caribe colombiano en periodo 2006-2009”, Avances Investigación en Ingeniería, 10(1): 58-67, 2013, ISSN: 1794-4953.

TROBALLES: Troballes: Empresa d’ Incersió, SLU, [en línea], Inst. Empresa d’ Incersió, SLU, España, 2015, Disponible en:Disponible en:http://Troballes.org/wp-content/uploads/Agua-un-elementoesencial-para-la-vida.pdf , [Consulta: 8 de febrero de 2018].

VÁSQUEZ, S.E.: Easy_Quim V 5.0, Grupo de Hidrología Subterránea, [en línea], Inst. Grupo de Hidrología Subterránea, UPC, España, 2012, Disponible en:Disponible en:https://h2ogeo.upc.edu/es/software-hidrologia-subterrania/11-software-hidrologia-subterrania/42-easy-quim , [Consulta: 8 de febrero de 2018].

 

 

Received: 22/09/2018

Accepted: 29/04/2019

 

 

Oscar G. Caicedo-Camposano, Profesor de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Técnica de Babahoyo, Ecuador. Ingeniero Agrónomo. Magister en Riego y Drenaje, e-mail: ocamposano@utb.edu.ec

Carlos E. Balmaseda-Espinosa, Profesor de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Estatal Península de Santa Elena, Ecuador. Ingeniero en Riego y Drenaje. Doctor en Ciencias Agrícolas, e-mail: cbalma59@gmail.com

Juan E.Tandazo-Garcés, Maestrante de Ingeniería Agrícola de la Escuela de Posgrado de la Universidad Técnica de Manabí, Ecuador, e-mail: ocamposano@utb.edu.ec

Eleonora M. Layana-Bajaña, Profesora de la Facultad de Ingeniería en Ciencias Agropecuarias y Ambientales de la Universidad Técnica del Norte, Ecuador. Ingeniera Ambiental. Magister en Manejo Sustentable de Recursos, Bioacuáticos en el Medio Ambiente, e-mail: ocamposano@utb.edu.ec

Viviana L.Sánchez-Vásquez, Profesora de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Técnica de Babahoyo, Ecuador. Ingeniera Química. Magister en Gestión de la Productividad y la Calidad, e-mail: ocamposano@utb.edu.ec

The authors of this work declare no conflict of interest.

This article is under license Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)

The mention of commercial equipment marks, instruments or specific materials obeys identification purposes, there is not any promotional commitment related to them, neither for the authors nor for the editor.

 

ARTÍCULO ORIGINAL

 

Calidad para el riego de las aguas del río San Pablo, cantón Babahoyo, Ecuador

Magister Oscar G. Caicedo-Camposano [I] [*]

Dr.C. Carlos E. Balmaseda-Espinosa [II]

Ing. Juan E. Tandazo-Garcés [III]

Magister Eleonora M. Layana-Bajaña [IV]

Magister Viviana L. Sánchez-Vásquez [I]

[I] Universidad Técnica de Babahoyo, Facultad de Ciencias Agropecuarias, cantón Babahoyo, Ecuador.

[II] Universidad Estatal Península de Santa Elena, Facultad de Ciencias Agrarias, Península de Santa Elena, Ecuador.

[III] Universidad Técnica de Manabí, Facultad de Ingeniería Agrícola, Escuela de Posgrado, Manabí, Ecuador.

[IV] Universidad Técnica del Norte, Facultad de Ingeniería en Ciencias Agropecuarias y Ambientales, Ecuador.

  [*] Autor para correspondencia: Oscar G. Caicedo-Camposano, e-mail: ocamposano@utb.edu.ec

RESUMEN

Se evaluó la aptitud de las aguas del río San Pablo, en el cantón Babahoyo, de la provincia Los Ríos, Ecuador con el propósito de emplearlas en el riego de cultivos agrícolas. Para el estudio se tomaron ocho puntos que constituyen tomas de agua para riego agrícola. El muestreo se hizo en los períodos seco y húmedo. La calidad de las aguas se definió en función de indicadores propuestos por FAO e índices específicos para el riego agrícola como son: salinidad efectiva, salinidad potencial, relación de adsorción de sodio ajustada, porcentaje de sodio posible, porcentaje de sodio disuelto y el Índice de Langelier. Los resultados indican que en la época seca las aguas no son aptas para la agricultura, sin embargo, en este período se deben garantizar las necesidades hídricas de los cultivos con el riego.

Palabras clave: 

Aptitud de las aguas para el riego; conductividad eléctrica; salinidad; relación de adsorción de sodio.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo sostenible será definido por la disponibilidad y calidad del agua, si se tiene en consideración que es un elemento vital para la existencia de todos los seres vivos y au n no existe otro elemento o sustancia que la sustituya (Troballes, 2015).

La cantidad y calidad de las aguas, son parámetros que componen el sistema ambiental para el cálculo del índice de sostenibilidad ambiental, que considera la habilidad de los países para salvaguardar el medio ambiente en el futuro (García, 2017). Esos indicadores son reconocidos por la Organización Mundial de las Naciones Unidas para definir desarrollo sostenible. De ahí la importancia de su estudio en las cuencas hidrográficas.

La calidad del agua no es un parámetro fijo, sino que está sujeta a variación espacio-temporal. Por otra parte, en dependencia del tipo de uso así son los umbrales de las variables que se determinan. Los requerimientos para el consumo humano son mucho más exigentes que en el caso de uso para la producción agrícola y pecuaria (ICB Editores, 2017). En esta investigación se fundamenta la calidad de las aguas superficiales empleadas en el riego agrícola.

La calidad de las aguas de fuentes superficiales se ve afectada por diversos factores, principalmente de origen antrópico. Tal es el caso de focos contaminantes puntuales como las industrias y asentamientos poblacionales que vierten sus aguas residuales en ríos y arroyos, así como de los focos de contaminación difusa, por ejemplo, la agricultura de altos insumos cuyos efluentes llegan a los cursos de agua a través de los escurrimientos superficiales y subterráneos (Firdaus et al., 2014).

Al mismo tiempo, esa agricultura necesita del regadío. Por tanto, es necesario conocer qué calidad tiene el agua que se aplica en el riego para evitar la degradación de los suelos, la afectación de los cultivos y su posible incidencia en la salud humana (Porta et al., 2014).

Ante tal situación surge la necesidad de cuantificar y evaluar la calidad de los cuerpos de agua, la cual se refiere a su composición y la medida en que es afectada por la concentración de sustancias producidas por procesos naturales y antrópicos (Severiche y Barreto, 2013). La calidad en su sentido más estricto es definida por tres criterios fundamentales: la salinidad, la sodicidad y la toxicidad (Pizarro, 1985).

La calidad de las aguas se evalúa partiendo del análisis de laboratorio donde se determinan propiedades físicas, químicas y biológicas fundamentales y derivadas. Ejemplo de las primeras son: temperatura, pH, conductividad eléctrica, contenido de aniones y cationes, metales pesados, coliformes totales y fecales, entre otras. Las variables derivadas pueden ser diversas, entre ellas están: salinidad efectiva, salinidad potencial, relación de adsorción de sodio, porcentaje de sodio posible, porcentaje de sodio disuelto e Índice de Langelier (Balmaseda y García, 2013).

En la región de la costa ecuatoriana existen zonas en las que los cursos de agua están contaminados por la actividad minera, los agrotóxicos que se emplean en la agricultura para el control de plagas de insectos, malezas y enfermedades de los cultivos, los desechos de los asentamientos poblacionales y de las industrias, entre otras posibles causas (González, 2015).

Las precipitaciones en la zona de Babahoyo, provincia Los Ríos, Ecuador, superan los 2000 mm en la mayoría de los años registrados. La problemática radica en que la distribución temporal de esas lluvias tiene la misma tendencia del país, según registros de 24 años tomados la Estación Meteorológica ubicada en la Universidad Técnica de Babahoyo. El promedio mensual de enero a abril es de 456,8 mm, mientras de mayo a diciembre el promedio es de 43,8 mm. De ahí la importancia del regadío de los cultivos agrícolas en el período seco (Bonilla et al., 2013; Bonilla, 2015; Caicedo et al., 2015, 2017; Guerrero, 2015; Rodríguez y Silva, 2015).

Para satisfacer las necesidades hídricas de los cultivos de la región de Babahoyo una fuente de abasto fundamental es el río San Pablo, sin embargo, no existen estudios previos que demuestren cuál es su calidad. Por tal motivo el objetivo de este trabajo es evaluar la calidad de las aguas de este curso fluvial y de esa manera determinar su aptitud para el riego agrícola.

MATERIALES Y MÉTODOS

La zona de estudio se localiza entre las coordenadas geográficas 1°48'15.2"S 79°28'12.8"W y 1°49'23.5"S 79°33'49.5"W del datum PSAD 56, en la ciudad de Babahoyo, provincia de Los Ríos, Ecuador.

El muestreo se realizó en tomas de agua para riego, ubicadas aguas arriba y aguas debajo de la cuidad de Babahoyo como se muestra en la Tabla 1 y la Figura 1.

El volumen tomado por cada fuente fue de 2,5 litros, para facilitar la realización del análisis, según el Manual de Técnicas Analíticas elaborado por Paneque et al. (2005).

TABLA 1. 

Puntos de muestreos en el río San Pablo

Sitios de muestreoCoordenadas
P11°48'15.2"S, 79°28'12.8"W
P21°47'43.3"S, 79°28'50.4"W
P31°48'18.3"S, 79°29'31.7"W
P41°48'20.2"S, 79°30'29.6"W
P51°48'25.8"S, 79°32'50.4"W
P61°48'46.0"S, 79°32'59.2"W
P71°49'18.1"S, 79°33'21.5"W
P81°49'23.5"S, 79°33'49.5"W

2071-0054-rcta-28-03-e02-gf3.jpg

FIGURA 1. 

Ubicación espacial de los puntos de muestreo.

Sitios del 1 al 4, se ubican aguas arriba de la ciudad de Babahoyo, mientras que del 5 al 8, se localizan aguas debajo de esa población.

El muestreo se hizo en los sitios mencionados, tanto en época húmeda como en la seca, los días 03 de marzo y 10 de noviembre del 2017, respectivamente. Estas fechas constituyeron momentos significativos en el año por los volúmenes de agua disponibles durante el período húmedo (grandes avenidas) y por ser el momento de máximo estiaje en el período seco.

Las determinaciones de pH se realizaron con un potenciómetro de lectura directa, método electrométrico; la conductividad eléctrica se determinó con un conductímetro a 25º C, los resultados se expresan en dS.m-1, método electrométrico.

Las determinaciones de calcio, sodio, magnesio, potasio, cloruros, sulfatos, carbonatos y bicarbonatos, se hicieron según métodos estandarizados para el análisis físico-químico en el Laboratorio de Suelos, Tejidos Vegetales y Aguas de la Estación Experimental del Litoral Sur del Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP).

Para determinar la aptitud del agua para el riego se utilizaron los siguientes criterios:

  • Directrices de la FAO para determinar la calidad de las aguas para la agricultura (Ayers y Westcot, 1985).

  • Análisis de indicadores derivados relacionados con el riego:

  • Salinidad efectiva (SE):

    1. Si el Ca2+ > CO3 2- + HCO3 - + SO4 2- entonces: SE=∑(CO32−+HCO3−+SO42−)

    2. Si el Ca2+ < CO3 2- + HCO3 - + SO4 2- pero Ca2+ > (CO3 2- + HCO3 - ) entonces: SE=∑Ca2+

    3. Si el Ca2+ < CO3 2- + HCO3 - pero Ca2+ + Mg2+ > CO3 2- + HCO3 - entonces: SE=∑(CO32−+HCO3−)

    4. Si el Ca2+ + Mg2+ < CO3 2- + HCO3 - entonces: SE=∑(Ca2++Mg2+)

  • Salinidad Potencial (SP): SP=Cl−+SO42−2

  • Relación de Adsorción de Sodio ajustada (RASx): RASx=Na+Cax2++Mg2+2

  • Porcentaje de sodio posible: PSP=NaSE*100

  • Porcentaje de sodio disuelto: PSS=Na∑Cationes*100

  • Índice de Langelier: IL=pHreal−pHcalculado

Diagrama de Wilcox: para determinar la clasificación de las aguas de acuerdo a sus contenidos de sales solubles totales y de sodio.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A continuación se presenta el análisis de la calidad de las aguas del río San Pablo para usos agrícolas desde tres visiones: (i) Contenidos de aniones y cationes; (ii) Indicadores derivados para evaluar calidad de aguas para el riego; (iii) Clasificación de las aguas según el diagrama de Wilcox.

Análisis de contenidos de aniones y cationes

En la Tabla 2 se puede observar la composición físico-química de las aguas de los sitios muestreados en la cuenca del río San Pablo. Los valores de cada variable fueron estudiados según las directrices para interpretar la calidad de las aguas para riego (Ayers y Westcot, 1985). Se ha preparado una leyenda de colores para expresar la calidad del agua analizada para usos agrícolas.

En todas las muestras el pH alcanzó valores dentro del rango establecido para aguas de riego (6,0 - 8,5), con independencia de las épocas de muestreo.

Los valores de conductividad eléctrica (CE) son extremadamente bajos durante la época húmeda, se mantienen casi invariables en la zona estudiada. Sin embargo, las muestras tomadas en la temporada seca tienen valores de CE superiores a 4 dS/m-1, que se incrementan aguas abajo de la ciudad de Babahoyo. En todos los casos su grado de restricción para el uso agrícola es severo, dado que en los primeros cuatro puntos la conductividad es muy alta, mientras que en el resto se considera excesiva (Duarte y Díaz, 2005).

En la época húmeda, en la cual no es necesario el riego, todos los iones estudiados poseen valores bajos, se supone que esto sucede porque las sales se hallan disueltas en los grandes volúmenes de agua que circulan por el río. En tanto que en la época seca el caudal del río disminuye trayendo consigo el incremento de la concentración de aniones y cationes (Tabla 2).

Los tenores del calcio en el sitio de muestreo 1 se encuentran en el rango admisible para las aguas de riego (< 20 me.L-1). En los puntos 2, 3 y 4 el Ca+2 sobrepasa el umbral permisible, para luego descender a 11,72 me.L-1 y de nuevo aumentar a valores superiores a 26 me.L-1. En la Figura 1 se puede observar que entre los puntos de muestreo 4 y 5 se une el flujo del río Catarama que aporta un caudal importante, por lo que se supone que la disminución del contenido de calcio se debe a que las sales se disuelven en ese tramo del río. Se presume que entre los puntos 5 y 6 el cauce recibe aportes de residuales de la ciudad que provocan el incremento de todos los elementos, como puede observarse en la Tabla 2.

Hay que destacar que el magnesio (umbral < 5 me.L-1) y los bicarbonatos (límite < 20 me.L-1) tienen un comportamiento similar al descrito para el calcio, en cuanto a las restricciones de uso para el riego agrícola.

TABLA 2. 

Composición físico - química en las ocho tomas de agua para uso agrícola

2071-0054-rcta-28-03-e02-gt5.jpg

Los contenidos de sodio y sulfatos son admisibles de acuerdo a las Directrices de FAO sobre calidad de las aguas y de (Duarte y Díaz, 2005). El cloro es uno de los elementos considerados tóxicos para el riego de los cultivos cuando sobrepasa ciertos valores. En la Tabla 2 se puede apreciar que los tenores de cloruros se incrementan según las aguas muestreadas van avanzando por la ciudad de Babahoyo. Se presume que esto es debido a que la corriente fluvial del río San Pablo recibe aguas residuales de empresas piladoras de arroz, de lubricadoras y lavadoras de automóviles y del canal colector de las descargas del Sistema de Riego y Drenaje Babahoyo que recepta los excedentes de las plantaciones de arroz de la zona.

Análisis de indicadores derivados para evaluar calidad de aguas para el riego

En la Tabla 3 se muestra el resultado del cálculo de los indicadores derivados, como era de esperar en la época húmeda todos son aptos para el riego de cultivos agrícolas, excepto, la relación de adsorción de sodio ajustada que al combinarse con los bajos valores de conductividad eléctrica la convierten en un agua de calidad permisible.

En la época seca las salinidades efectiva y potencial tienen valores altos, que conllevan a clasificar estas aguas como dudosas para emplearlas en el riego de cultivos agrícolas.

Los indicadores relacionados con los contenidos de sodio (porcentaje de sodio posible y prciento de sodio disuelto) están clasificados como buenos o excelentes. Lógicamente eso está dado porque los contenidos de sodio en esas aguas son bajos.

Al analizar el Índice de Langelier resulta que el uso de estas aguas, en la temporada de sequía, puede traer consigo muy alto riesgo de obstrucción de los emisores de los sistemas de riego, si se clasifican según los criterios de (Fuentes y García, 1999), cuando plantea que valores superiores a 1,00 son muy altos de manera que el agua prácticamente sería no apta para sistemas de riego localizado o aspersores con diámetros de boquillas pequeños. En la época húmeda ocurre el efecto contrario, es decir, los valores del Índice de Langelier son negativos, cuyo significado es que en este caso las aguas son corrosivas, siendo un riesgo su uso en tuberías metálicas.

TABLA 3. 

Indicadores de aptitud de las aguas para usarlas en riego agrícola

2071-0054-rcta-28-03-e02-gt6.jpg

Clasificación de las aguas según el diagrama de Wilcox

Con el empleo del programa EASY_QUIM V5.0 propuesto por Vásquez (2012), se interpolaron los puntos de muestreo en el diagrama de Wilcox con el propósito de clasificar las aguas analizadas. Como puede observarse en la Figura 2, todas las muestras tomadas en la época seca se clasifican como C4S1, o sea, salinidad muy alta, generalmente no apta para su empleo en la agricultura. Si es necesario utilizarla debe ser en suelos muy permeables, de buen drenaje, se deben aplicar sobredosis para lavar las sales del suelo y en cultivos muy tolerantes a la salinidad.

En cuanto al sodio sus contenidos son bajos (S1), por ello las aguas son aptas para regar casi todos los cultivos, excepto, aquellos muy sensibles a este elemento.

2071-0054-rcta-28-03-e02-gf2.png

FIGURA 2. 

Clasificación de las aguas para riego de la cuenca del río San Pablo según el diagrama de Wilcox.

CONCLUSIONES

Las altas precipitaciones de la época húmeda provocan grandes caudales en el río San Pablo y disuelven las sales, por ello en ese período el agua es de buena calidad, aunque prácticamente no es necesario el riego de los cultivos.

En la época seca disminuyen considerablemente los caudales del río San Pablo, trayendo consigo el incremento respecto a los criterios, índices y diagramas utilizados de los contenidos de las sales disueltas, hasta provocar que las aguas sean de calidad dudosa o no aptas para el riego de cultivos agrícolas.