Zona de estudio

La región productora de hortalizas y flores de corte del Valle de Texmelucan, Pue., se ubica a 19°17' N y 98°26' O; a una altitud media de 2 278 metros sobre el nivel del mar (msnm). Tiene un clima templado húmedo con estación invernal seca (Cw) (c, con temperatura media anual de 17 °C. La temporada de lluvias abarca de mayo a octubre, con una precipitación media anual de 801.6 mm, con lluvias frecuentes en las tardes. De noviembre a febrero es común que se presenten heladas (por debajo de 0 °C) y el clima sea frío (5 °C) (^{García, 2004}).

Muestreo

En 2011 se realizó un muestreo en tres afluentes del río Atoyac: Achichipilco, Santa María y San Felipe, distribuido en puntos ubicados en los municipios de San Felipe Teotlalcingo, San Matías Tlalancaleca, San Martín Texmelucan, San Salvador el Verde, y Santa Rita Tlahuapan. Las estaciones de muestreo se establecieron en diferentes sitios de estos municipios con la finalidad de abarcar la mayor superficie posible en donde se riega con estas aguas (Tabla 1). La selección de los puntos de muestreo se realizó utilizando los criterios de accesibilidad al punto de muestreo, que el agua fuera empleada para el riego de cultivos y que la superficie muestreada cubriera la mayor parte del área de estudio. Cada muestra se tomó en los cauces a intervalos de 2 a 5 km de distancia y, en los pozos profundos, se tomó de la pileta de descarga (Figura 1).

Figura 1 Ubicación geográfica de los puntos de muestreo (ver la Tabla 1 para realizar su identificación correspondiente). 

Relación de adsorción de sodio (RAS)

Se estudiaron los valores de la Relación de Adsorción de Sodio (RAS) para determinar las variaciones bajo diferentes enfoques: RAS observada (RAS), (Gapón, citado por ^{Ayers & Westcot, 1989}; Ecuación 1), RAS ajustada (RASaj), en la que se tiene en cuenta la formación de precipitados de CaCO3, aunque se sigue ignorando los precipitados de CaSO4, así como equiparar el Ca y el Mg (^{Bower & Wilcox, 1965}; Ecuación 2) y RAS corregida (RAS^o) que toma en consideración el efecto de las concentraciones de carbonatos (CO₃ ^2-) y del bicarbonato (HCO₃ ^-) y la salinidad (CEa) sobre los procesos de dilución y precipitación del calcio (^{Suárez, 1981}; Ecuación 3).

Dónde: Na = contenido de sodio en el agua de riego en meq L^-1; Ca = contenido de calcio en el agua de riego en meq L^-1; Mg = contenido de magnesio en el agua de riego en meq L^-1; pHc = pH teórico en el que el agua alcanzaría el equilibrio con el CaCO₃; y Ca^o = contenido corregido de calcio en el agua de riego en meq L^-1.

El pHc se calculó de acuerdo con la ecuación: pHc = (pK2-pKc) + p(Ca) + p(Alk).

Donde: pK2 = el logaritmo negativo de la segunda constante de disociación del ácido carbónico (H₂CO₃), corregido por la fuerza iónica de la solución; pKc = el producto de solubilidad del CaCO₃, corregido por la fuerza iónica de la solución; pCa = corresponde al logaritmo negativo de la concentración molar de Ca²⁺; p(Alk) = es el logaritmo negativo de la concentración equivalente titulable de CO₃ ^2- y HCO₃ ^-.

El valor de Ca^o es el contenido de calcio en el agua de riego, corregido por la salinidad del agua (CEa), por el contenido de iones bicarbonato con relación a su propio contenido de calcio (HCO₃ ^-/Ca²⁺) y por la presión parcial del dióxido de carbono (CO₂), ejercida en los primeros milímetros del suelo (presión igual a 0.0007 atm).

Distribución de aniones y cationes

La distribución de los cationes y aniones en los 28 puntos mostró que el ión Mg⁺² cubrió la mayor superficie, al sobresalir en casi todas las estaciones de muestreo. Este ión representó el 44.57% del total de cationes, seguido de Ca⁺², con 39.3% y Na⁺, con el 12.44%, esto fue determinado por el origen de las aguas que son de deshielo y subterráneas. Las aguas presentaron una relación (Mg⁺² + Ca⁺²)/Na⁺ >3.5, por lo que el uso de esta agua en el riego agrícola a la fecha no ha ocasionado ningún problema en las propiedades físico-químicas del suelo. El contenido de Na⁺ indica que la probabilidad de alcanzar niveles peligrosos de sodio intercambiable es baja por lo que, a corto y mediano plazo, el agua es apta para riego desde el punto de vista de esta variable (^{Richards, 1982}).

El contenido de iones bicarbonato (HCO₃ ^-) en el agua presentó una media de 1.83 meq L^-1 y mostró una relación HCO₃ ^-/(Cl^- + SO₄ ^-2) de 2.57. Esta relación estuvo influenciada por la actividad biológica y no tanto por la presencia de iones Na⁺, además que la relación de 1:2 representa procesos de sodificación en el suelo. Mientras que el contenido de iones Ca⁺² fue de 0.98 meq L^-1 en promedio, y el de Mg alcanzó un valor de 1.11 meq L^-1. Las variaciones en la concentración de los iones Ca⁺² y Mg⁺² modificaron favorablemente los valores de la relación de adsorción de sodio (RAS). Los resultados concuerdan con lo reportado por ^{Paliwal & Gandhi (1976)} y por ^{Torres & Acevedo (2008)}, quienes mencionan que cuando las variaciones de Ca⁺² y Mg⁺² están en balance impiden que la RAS aumente y cause daño por sodicidad y salinidad. El agua con que se riega a los cultivos dedicados a flor de corte en la región contienen una cantidad moderada de iones bicarbonato (<7.5 meq L^-1). Esta situación es favorable debido a que los bicarbonatos tienen influencia sobre el desarrollo de las flores y, si hay exceso, se pueden presentar manchas blancas en las hojas como resultado de la actividad biológica aeróbica y anaeróbica que da origen a la mayor parte de los iones bicarbonato (^{Buyatti & Pilatti, 1997}).

Concentración total de sólidos disueltos

Los valores mostraron una CE de 0.7006 dS m^-1 obtenida entre la relación total de sólidos disueltos (TSD; mg L^-1) y la CE (dS m^-1), esto indica que el agua de los afluentes del río Atoyac contiene iones bicarbonato (^{Ramírez, Ortega-Escobar, Rodríguez, Ramírez-Ayala, & Rone, 1989}). Sin embargo, los valores de CE obtenidos estuvieron dentro de lo permitido por el (Diario Oficial de la Federación (DOF), 1989), que es de 0.9 a 1.1 dS m^-1. La CE estuvo determinada por el origen del agua, ya que el 92.8% de las aguas con que se riega en la región del Valle de Texmelucan son aguas de deshielo, de manantiales y subterráneas de pozos, mientras que solo el 7.14% corresponde a aguas residuales (puntos donde desemboca el drenaje de fábricas y desechos urbanos). Debido a ello, todas las muestras de agua presentaron baja CE y se clasificaron como adecuadas para riego, considerando solamente esta variable (^{Olías, Cerón & Fernández, 2005}), a excepción de los puntos en los que desembocan las aguas residuales. En general, la CE osciló entre 0.109 a 0.875 dS m^-1 y la distribución de las muestras fue: 64% entre 0.1 y 0.25 dS m^-1, 28.57% entre 0.25 y 0.75 dS m^-1, y 7.14% entre 0.75 y 1.0 dS m^-1 (Tabla 4). Es importante señalar que los mayores porcentajes correspondieron a los puntos 13 (San Martín Texmelucan), donde desembocan aguas residuales provenientes de fábricas de textiles y de drenaje; 25 y 26 (San Cristóbal Tepatlaxco), donde se incorporan desechos de fábricas textileras, granjas y desechos urbanos; 27 (Ciudad de Puebla) en el cual la principal fuente de abastecimiento de agua es la descarga del drenaje que desemboca a lo largo del cauce del río y, finalmente, al punto 28 (Presa Manuel Ávila Camacho), donde se acumulan todos los residuos que se incorporan a lo largo del río Atoyac.

Concentración de boro

El boro se encuentra en todas las aguas naturales, y en la región de estudio el boro es un elemento abundante debido a que el agua atraviesa superficies de suelo y estratos litológicos de origen volcánico (^{Rhoades, Kandiah & Mashali, 1992}). El 85.71% de las muestras tuvieron de 0.082 a 0.33 mg L^-1 y, de acuerdo a las normas de la Comisión Nacional de Agua (DOF, 1989), esta concentración causa daño en cultivos muy sensibles. El restante 14.28% se ubicó entre 0.33 y 0.67 mg L^-1, estas concentraciones causan daño en cultivos como aguacate, limón, zarzamora, etc. (^{Ayers & Wescot, 1989}), mientras que en flores de corte (como gladiolo) el daño solo ocurre cuando se excede el límite de tolerancia de 2 mg L^-1. En general, se puede decir que las concentraciones de boro se encuentran en cantidades que no tienen efectos tóxicos en la mayoría de cultivos regados en el Valle de Texmelucan y que este tipo de agua solo causaría daño en cultivos muy sensibles a este elemento (^{Torres & Acevedo, 2008}). Una concentración de B superior a 0.3 mg L^-1 ocasiona toxicidad en la mayoría de los cultivos y, en la región de estudio, solo se identificaron cuatro puntos que superan este nivel de concentración: Ciudad de Puebla, San Cristóbal Tepatlaxco, San Martín Texmelucan, y la Presa Manuel Ávila Camacho, que son lugares en los que desembocan aguas residuales de fábricas y desechos urbanos.

En lo que respecta a los 24 puntos restantes, se observó que el contenido de boro fue cambiando conforme se incorporaron aguas residuales, éste se inició con una concentración de 0.082 mg L^-1, donde la principal fuente de boro fueron los materiales volcánicos por los que atraviesa el agua (Ameyal), que emerge en las faldas del volcán Popocatépetl mientras que, en la trayectoria del cauce, la concentración de boro disminuye debido a que parte de este boro se fija en el complejo arcilloso. Sin embargo, el punto cuatro presentó un aumento considerable (0.63 mg L^-1) en relación a la concentración inicial, esto influenciado principalmente por la incorporación de agua residual con alto contenido de detergente proveniente de la comunidad de San Felipe Teotlalzingo (28).

Concentración de sulfatos

^{Ayers y Westcot (1989)} mencionan que las aguas originadas de residuos urbanos normalmente contienen de 0.01 a 2.0 mg de SO₄ ^-2 L^-1, lo cual ha traído beneficios a los suelos donde se utiliza esta agua, por el aporte de azufre en sus diferentes formas. El ión sulfato no provoca en general daños a las plantas, sin embargo, contribuye al incremento de la salinidad en la solución del suelo (^{Glover, 1993}). En este estudio el 96.4% de las aguas tuvieron una concentración de SO₄ ^-2 entre 0.1 y 0.6 mg L^-1, solo el punto 19 ubicado en la Ex-hacienda de Chautla (3.57%) tuvo una concentración de 1.01 mg L^-1. En este punto se incorpora la descarga de agua residual de fábricas textileras y de los drenajes de las comunidades aledañas. Estas concentraciones no causan fitotoxicidad a los cultivos (^{Kowalska & Sady, 2003}) por lo que, la concentración de sulfatos no representa peligro para el suelo y/o cultivos. Por el contrario, aportan cantidades significativas de azufre (SO₄ ^-2) a los suelos donde se riega con esta agua, por lo cual se tiene la ventaja de que el contenido de sulfatos aportados por el agua a los diferentes cultivos se puede restar a la fórmula de fertilización utilizada por los productores.

Clasificación de las aguas en relación a la CE y RAS (RASc, RASaj, RAS)

Las muestras de agua de los afluentes del río Atoyac se clasificaron de acuerdo a la RAS original, corregida y ajustada (Tabla 5). El 64.28% de las muestras correspondió a aguas de baja salinidad y bajo contenido de sodio, las cuales son aptas para riego (C1-S1). Sin embargo, pueden presentarse problemas en suelos con baja permeabilidad y en cultivos sensibles al sodio; el 28.57% fue para aguas con salinidad media y bajo contenido de sodio, también aptas para riego (C2-S1) aunque en ciertos casos puede ser necesario emplear volúmenes de agua en exceso y utilizar cultivos tolerantes a la salinidad y, además, en algunos suelos puede presentarse problemas de permeabilidad. El restante 7.14% fue para aguas de salinidad alta (C3-S1) que puede utilizarse para el riego de suelos con buen drenaje, empleando volúmenes de agua en exceso para lavar el exceso de sales del suelo y realizar un uso de cultivos muy tolerantes a la salinidad.

Estos resultados indican que toda la región productora del Valle de Texmelucan tiene agua de adecuada calidad, apta para riego y en la que no se tienen problemas de sodicidad, solamente en los puntos donde se incorporan aguas residuales como en San Martín Texmelucan y en la Presa Manuel Ávila Camacho podrían causar problemas de salinidad en suelos con baja permeabilidad y en cultivos poco tolerantes a la salinidad. Los resultados concuerdan con ^{Olías, Cerón & Fernández (2005)} quienes mencionan que no existe problema con el uso de estas aguas debido a su baja CE (<0.75 dS m^-1) y RAS por lo que pueden usarse en la mayoría de suelos debido a las pocas probabilidades de alcanzar concentraciones peligrosas de sodio intercambiable. Mientras que ^{Levy, Goldstein & Mamedov (2005)} mencionan que aguas con baja RAS son óptimas para uso agrícola por su mínima o nula probabilidad de causar salinidad. Los resultados de la RAS obtenidos en este estudio en los diferentes puntos de muestreo, con valores que fluctuaron de 0.035 (punto 4: San Felipe) a 1.374 (punto 28: Presa Manuel Ávila Camacho), fueron muy similares a los de la RASc, cuyos valores oscilaron de 0.036 (punto 20: Teotlatzingo) a 1.538 (punto 27: Puebla de Zaragoza). Sin embargo, en todos los casos difirieron significativamente de los valores de la RASaj, (en el rango de 0.063, en el punto 4: San Felipe, hasta 2.706, en el punto 28: Presa Manuel Ávila Camacho), la cual mostró valores muy superiores a las primeras dos variantes del parámetro Relación de Adsorción de Sodio (RAS) (Tabla 5). Lo anterior coincide con lo señalado por ^{García (2012)}, quien indica que esto mismo también se demostró en estudios realizados por el Laboratorio de Salinidad del USDA.