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Efecto de metales pesados de agua residual sobre la producción de un suelo agrícola




Enviado por syanez



    1. Resumen
    2. Introducción y
      Antecedentes
    3. Material y
      Métodos
    4. Resultados y
      Discusión
    5. Literatura
      citada

    Resumen

    El uso del agua residual (AR) para irrigación de
    cultivos agrícolas se generaliza por el problema de su
    escasez en el
    país, y en el mundo. Las plantas irrigadas
    con AR se benefician y/o perjudican directa o indirectamente por
    su composición química que en
    ciudades industriales incluy metales pesados y agentes
    biológicos de riesgo para la
    salud humana. El
    objetivo de
    este trabajo fue
    analizar el efecto de metales pesados de agua residual en la
    producción de un suelo agrícola de "El
    Canadá"N.L. México.

    En comparación con la producción
    agrícola en un suelo de Cadereyta, Nuevo León,
    México. irrigado con agua potable.
    Para lo cual se determino concentración de metales pesados
    del AR en la planta y el suelo. Los resultados muestran que el AR
    usada en el riego de cultivos agrícolas estimuló su
    desarrollo
    vegetal. Sin evidencia de que los metales pesados causaron
    algún efecto negativo sobre el crecimiento y rendimiento
    de las plantas, a pesar del tiempo de uso
    del AR, se cree que algunos de estos cultivos han desarrollado
    tolerancia a
    los metales pesados. Investigación en progreso definirá
    sus efectos a largo plazo.

    Palabras clave. Fitoremendiación, efecto
    oligodinamico, suelo, aguas negras o residuales.

    Introducción y Antecedentes

    EL AR para riego de cultivos agrícolas agrega al
    suelo por su composición química-biológica,
    compuestos
    orgánicos e inorgánicos que estimulan la
    actividad heterotrofica de la población microbiana del suelo,
    (Nakshabandi, et al., 1997) porque la enriquecen con: Zn,
    Al, N, P, K, Ca, Mg, Mn, Fe, B, Cu, Mb, Sr, Ba y Na y materia
    orgánica (Mahmood et al., 2002; Al-Jamal et
    al.
    , 2002), e incluso metales pesados los cuales pueden
    traslocarse en la cadena
    alimenticia y ser tóxicos a la vida. En el suelo su
    baja concentración los hace esenciales para el crecimiento
    microbiano y vegetal (Al-Jamal et al., 2002; Ducheyne
    et al., 2001.

    No obstante la toxicidad del metal depende de su
    concentración y estado
    químico y de las propiedades físico-químicas
    del suelo, ya que potencialmente la microflora nativa metila
    metales pesados y los liberan como compuestos volátiles
    que contaminan el suelo (Gideon et al., 1998; Assadian
    et al., 2000. (Martínez-Beltrán, 1999). El
    objetivo de este trabajo fue: i) Analizar el efecto metales
    pesados sobre el crecimiento y rendimiento de las plantas
    cultivadas en un suelo agrícola.

    Material y Métodos

    1. Colecta del suelo. Se tomaron 80 muestras en el
      período de febrero a diciembre de 1999 en bolsas de
      plástico
      para el laboratorio
      de microbiología del suelo. Se secaron a
      temperatura
      ambiente/24
      h. Se cribaron con un tamiz de 20 mallas/pulgada y se
      realizaron análisis de sus propiedades
      fisicoquímicas: a) textura: Hidrómetro de
      Bouyoucos, b) contenido de humedad y capacidad de
      retención de agua, c) pH:
      Potenciómetro, relación agua/suelo 2:1, d) Sales:
      Conductividad eléctrica, e) Contenido de materia
      orgánica (Walkle-Black).

    Esta investigación se realizó en suelo
    del ejido "El Canadá" de Escobedo, del estado de Nuevo
    León (N.L.), en el noreste de México,. con una
    extensión de 1500 hectáreas del cual el 90% se
    irriga con AR desde 1950. El suelo de Cadereyta Jiménez,
    N.L. México, irrigó con agua natural, está
    se usó como control
    absoluto, para la comparación entre suelos.
    Evaluación del efecto de aguas residuales
    sobre el desarrollo de plantas: En recipientes de aluminio con
    200 g de suelo del ejido "El Canadá" y Cadereyta, N.L.
    se sembraron semillas de maíz,
    (Zea mays); fríjol, (Phaseolus vulgaris) y
    trigo (Triticum sp), se irrigaron con AR en invernadero,
    40 días después de la siembra se determinó
    su peso seco y el rendimiento.

    Detección de metales pesados. Se
    cuantificó el Cu, Cd, Fe, Hg, Pb
    y Zn en AR, plantas y el suelo agrícola del ejido "El
    Canadá" Escobedo, N.L.. Con un espectrofotómetro de
    absorción atómica Carl Zeiss modelo FMD
    4.

    El tratamiento de cada muestra fue el
    siguiente: Se agregaron 5 ml de ácido nítrico
    concentrado/L, de muestra, como tratamiento preliminar: 500 ml de
    AR fueron diferidos en 10 ml de HCl concentrado, la muestra se
    concentró un volumen de 10 ml,
    posterior se aforo a 50 ml con agua bidestilada y se determinaron
    los metales en el espectrómetro de absorción
    atómica.

    Suelo y plantas: El suelo se seco al aire por 24 h y
    se cribó con un tamiz de 20 mallas/pulgada; las plantas se
    lavaron y se secaron a 60ºC/48h, luego se molieron; como
    tratamiento preliminar, 100 g de suelo y/ó 10 g de plantas
    se digirieron con 100 ml de una mezcla de
    H2NO3 y H2SO4
    concentrados y ácido perclórico al 62%. Cada
    muestra se concentró a un volumen de 10 ml y se filtro con
    papel Whatman 41. Se aforó a 50 ml con agua bidestilada y
    finalmente los metales pesados se determinaron con un
    espectrofotómetro de absorción atómica Carl
    Zeiss modelo FMD 4.

    Resultados y Discusión

    En el cuadro 1 se muestra el análisis
    fisicoquímico de los suelos del ejido " El Canadá"
    Escobedo, N.L. y Cadereyta Jiménez, N.L.; los suelos
    fueron ricos en materia orgánica, con un pH alcalino, con
    textura migajón limosa y no salinos; se detectó un
    incremento de materia orgánica de, 3.9% y sales de 1.3
    mmhos en el suelo del ejido "El Canadá", mientras que en
    el suelo de Cadereyta (control absoluto) fue de 2.4% y 0.6 mmhos
    respectivamente, las propiedades restantes permanecieron igual,
    esto sugiere que el AR aportó sales y materia
    orgánica al suelo.

    No se encontró diferencia estadística significativa en las
    propiedades fisicoquímicas del suelo aunque han cambiado
    por la constante adición de AR por más de 40
    años (Nakshabandi et al., 1997). En el cuadro 2 se
    presenta que AR influyó sobre el rendimiento de cultivos
    agrícolas en suelos del ejido "El Canadá" en
    comparación con el rendimiento en suelo de Cadereyta
    Jiménez, N.L., que fue irrigado con agua dulce (potable)
    en donde se observó un mayor rendimiento por el aporte de
    nitrógeno, fósforo y otros minerales
    necesarios para el crecimiento y producción de plantas
    sanas (Jonathan Howe y Michael, 1999).

    El cuadro 3 muestra que no fue diferente el peso seco de
    las plantas irrigadas con AR que con agua natural probablemente
    el AR aportó materia orgánica y sales minerales que
    si bien ejercieron un efecto positivo en el rendimiento vegetal,
    probablemente por el tiempo en el que se irrigaron fue
    insuficiente para causar un aumentó en su peso seco (Nava
    et al., 1997).

    Cuadro 1. Análisis fisicoquímico de los
    suelo del estado de Nuevo León, México, donde se
    realizó el
    ensayo.

    Suelo

    pH

    C.R.H.

    Textura

    Humedad

    Materia
    orgánica

    Sales mmhos

    Ejido Canáda Escobedo
    N.L.

    7.5

    65%

    Migajón

    limoso

    19%

    3.9%

    1.3

    Cadereyta

    Jiménez, N.L.

    7.7

    57%

    Migajón

    limoso

    20%

    2.4%

    0.6

    C.R.H Capacidad de retención de agua. Los valores
    representan el promedio de 10 repeticiones.

    Cuadro 2. Promedio del rendimiento de cultivos
    agrícolas de riego con agua residual y natural
    (Ton/ha).

    Cultivo
    Agrícola

    "el Canadá", Escobedo,
    N.L. México

    (AR)

    Cadereyta, N.L.,
    México

    (natural)

    Trigo

    3.2ª *

    2.3b

    Maíz

    3.0a

    2.2b

    Sorgo

    3.5ª

    2.3b

    Fríjol

    0.6ª

    0.8a

    maíz forrajero

    3.8a

    2.5b

    Datos proporcionados por la SAGARPA, AR= agua residual.
    *letras iguales sin diferencia estadística significativa
    (P<0.01). Los valores
    representan promedio de 10 repeticiones. AR = agua
    residual.

    Cuadro 3. Peso seco (g) de plantas* cultivadas en suelos
    del estado de Nuevo León.

    Planta

    Ejido "el
    Canadá"/Escobedo

    Cadereyta

    fríjol

    0.40ª *

    0.37a

    maíz

    0.30ª

    0.17c

    trigo

    0.04ª

    0.03ª

    * De 20 días de edad cultivadas en invernadero.
    Los valores representan el promedio de 20 plantas, *letras
    iguales sin diferencia estadística
    (P<0.01).

    El cuadro No. 4, muestra el aumento en donde el peso
    seco de 3 plantas de 20 días de edad en los suelos en
    invernadero alcanzaran el mayor rendimiento que en el suelo del
    ejido "El Canadá", esto sugiere que AR aportó
    nutrientes para favorecer su productividad y
    fue incluso mejor a lo observado en el ejido de Cadereyta en
    donde se aplican fertilizantes nitrogenados (Guivenson, et
    al
    ., 1999).

    Cuadro 4. Cuantificación de metales pesados
    (ppm) en suelo del Canada,
    Escobedo, N.L., en el cultivo agrícola de plantas y agua
    residual en el estado de
    Nuevo León, México.

    Metal

    Agua residual

    Suelo

    Planta

    Cu Cobre

    0.25c *

    1.07a

    0.63b

    Cd Cadmio

    0.13b

    0.20a

    0.00

    Fe Hierro

    27.0c

    140.4ª

    9.8d

    Hg Mercurio

    1.6d

    9.4a

    0.00

    Pb Plomo

    4.2c

    8.3a

    0.4e

    Zn Cinc

    4.9d

    11.9a

    7.6c

    Los valores representan el promedio de 20 plantas. *
    Letras iguales sin diferencia estadística significativa
    (P<0.01).

    Conclusión.

    Los resultados encontrados sugieren que las
    propiedades físicas y químicas del suelo tuvieron
    un efecto de amortiguar la actividad de los metales pesados y
    que por otro lado las plantas en sus sistema radical
    desarrollaron con la microbiota que las coloniza tolerancia a
    los metales, lo que indica que es posible seleccionarlas a esta
    condición ambiental, investigación en progreso
    intenta conocer mas al respecto.

    Agradecimientos

    Se agradece al proyecto 2.7 de
    la CIC-UMSNH (2005-2006) por las facilidades para la
    publicación de este trabajo. Al igual que la FCB-UANL
    por el apoyo logístico proporcionado para su
    realización.

    Literatura citada

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    2.- Mahmood, B. Wall G. L. and Russell J. M. 2002. A
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    effluent-irrigated land treatment system. Agricultural Water
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    3.- Al-Jamal, M. S. Sammis,T. W. Mexal, J. G. Picchioni
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    Marín-M.D*.,

    Peña-Cabriales, JJ**

    Sánchez-Yáñez,
    JM***

    *Microbiología Industrial y Suelo. Facultad de
    Ciencias
    Biológicas.,

    Universidad Autónoma de Nuevo León, Apdo.
    Postal 414. San Nicolás de los G,arza, Nuevo León.
    México.

    **Microbiología ambiental CINVESTAV-IPN Unidad
    Irapuato., Irapuato, Guanajuato, México.

    ***Microbiología ambiental,

    autor correspondiente,

    Ed. B-1 Instituto de Investigaciones
    Químico Biológicas, Universidad
    Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, Mich, cp
    58030 México.

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