Introducción

El deterioro de la calidad del agua superficial en México se atribuye a las actividades antropogénicas, principalmente a la descarga de agua de origen urbano-industrial y a las actividades agrícolas. La importancia de la calidad del agua se debe a que se destina 76.3% para uso agrícola, de las cuales el 61.1% proviene de fuentes superficiales (^{CONAGUA, 2016}). La calidad del agua se refiere a sus características para un uso específico, para el uso agrícola se define por sus constituyentes mayoritarios como el Ca₂ ⁺, Mg₂ ⁺, Na⁺, K+, CO₃ ^2-, HCO₃ ^-, Cl^-, SO₄ ^2- y en menor proporción B³⁺, P y N (^{Silva, 2004}; ^{Korzeniowska, 2008}; ^{Nishanthiny et al., 2010}). Conocer la concentración cualitativa y cuantitativa, así como la predominancia de iones en el agua permite predecir su posible afectación sobre el suelo y los cultivos, cuando se utiliza en el riego (^{Rashidi y Seilsepuor, 2011}; ^{Can-Chulim et al., 2014}). En el suelo, el uso del agua de mala calidad propicia la acumulación de iones que forman sales y degradan la calidad; en los cultivos, pueden ocasionar problemas de toxicidad y desbalances osmóticos (^{Sánchez et al., 2002}; ^{Goykovic y Saavedra, 2007}; ^{Rodríguez, 2006}). En el estado de Nayarit el agua para riego proviene principalmente de los ríos. El río Mololoa, tributario del río Santiago, nace en el manantial de Acuña en el ejido de San Leonel y en su trayecto recorre los poblados de La Labor, Trigomil, Pantanal, San Cayetano, Xalisco, Tepic, La Escondida, Salazares y Vado del Cora hasta desembocar en el río Santiago. En su trayecto recibe descargas de agua residual de estos poblados y en mayor volumen (0.637 m³ s^-1) de la ciudad de Tepic (^{Jáuregui et al., 2007}). Se utiliza para el riego de hortalizas, caña de azúcar, maíz, frijol y frutales, en los ejidos de La Escondida, Bellavista, San Andrés, Francisco I. Madero, Atonalisco, El Rincón y La Resolana. El objetivo de esta investigación fue evaluar la calidad del agua para uso agrícola del río Mololoa.

Materiales y Métodos

Muestreo de agua y métodos analíticos

Se establecieron 12 sitios de muestreo a lo largo del cauce del río Mololoa, considerando los puntos que permitan identificar las modificaciones a la concentración iónica (Figura 1). Los sitios se ubicaron con un GPS. El muestreo fue mensual de enero a diciembre de 2016.

Figura 1 Ubicación de los sitios de muestreo en el río Mololoa, Nayarit, México.  

Figure 1  Location of the sampling sites on the Mololoa river, Nayarit, Mexico.  

La toma de muestras de agua se realizó con base a la ^{NMX-AA-034-SCFI-2015}. Se usaron frascos de polietileno de 250 mL de capacidad para recolectar por duplicado y analizar por triplicado. Los parámetros medidos fueron pH (^{NMX-AA-008-SCFI-2000}); CE (^{NMX-AA-093-SCFI-2000}); Cl^-(^{NMX-AA-073-SCFI-2001}); Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, CO₃ ^2-, HCO₃ ^- y SO₄ ^2- (^{APHA, 2012}).

Resultados y Discusión

Se observó un incremento de la conductividad eléctrica en el periodo de estiaje, que tiene un valor más alto en el mes de mayo (Figura 2). Por esta razón se dividió en dos periodos, uno de estiaje y otro de lluvias. La prueba estadística mostró que la CE, y la concentración iónica total fueron significativamente diferentes entre ambos periodos y en la época de estiaje se regostaron los valores mayores (CE 29% y concentración iónica total 25%). En condiciones naturales, la concentración iónica expresada como CE disminuye en el periodo de lluvias por la dilución que ocurre al incrementar el caudal del río y en sequía incrementa por la disminución del caudal. ^{Singh et al. (2005)} encontraron en la cuenca del río Damodar que en el periodo de estiaje la concentración iónica en el agua superficial es elevada y la atribuyen al incremento de la evaporación y el bajo caudal del río.

Figura 2 Distribución de la conductividad eléctrica a lo largo del cauce del río Mololoa, Nayarit, México.  

Figure 2  Distribution of electric conductivity along the Mololoa river channel, Nayarit, Mexico.  

pH. La Figura 3 permite observar que en general el pH del agua es de tipo alcalina. Se obtuvo un pH promedio de 7.5, mínimo de 6.3 y máximo de 8.9 para todas las muestras. En el periodo de estiaje el pH fue alcalino con promedio de 7.7, mínimo 6.3 y máximo 8.9. En el periodo de lluvias el pH fue neutro (Figura 4b) con promedio de 7.3, mínimo 6.5 y máximo 7.8. ^{Ayers y Westcot (1994)} mencionan que el intervalo normal para agua de riego es entre 6.5 y 8.4, aunque algunos autores recomiendan un pH que oscile entre 5.5 y 6.5 ya que en este intervalo la mayoría de los nutrientes que contiene el agua estarán disponibles para la planta (^{Steiner, 1968}; ^{Faulkner, 2000}; ^{Juárez et al., 2006}). De emplearse para el riego en viveros o invernaderos es necesario acondicionar el agua considerando el pH, para un mejor aprovechamiento de los nutrientes. Los valores más altos se presentan en el periodo de estiaje, muestreo en marzo, abril y mayo (Figura 4a). Este incremento en el pH se debe a que el tipo de iones que predominan en este periodo son el bicarbonato y el sodio (Figura 5a).

Figura 3 Distribución del pH a lo largo del cauce del río Mololoa, Nayarit, México. 

Figure 3  Distribution of pH along the Mololoa river channel, Nayarit, Mexico.  

Figura 4 pH promedio del agua del río Mololoa, Nayarit, México. a) Estiaje. b) Lluvia.  

Figure 4  Average pH of the water of the Mololoa river, Nayarit, Mexico. a) Dry season. b) Rainy season.  

Figura 5 Concentración iónica total del agua del río Mololoa, Nayarit, México. a) Estiaje. b) Lluvia.  

Figure 5  Total ionic concentration of the water of the Mololoa river, Nayarit, Mexico. a) Dry season. b) Rainy season.  

Conductividad eléctrica. La concentración iónica del agua del río Mololoa en términos de la conductividad eléctrica para todo el periodo de muestreo tuvo promedio de 304, mínimo 139 y máximo 831 μS cm^‑1. En el periodo de estiaje la CE promedio fue 357 (Figura 6a), mínima 180 y máxima 831 μS cm^-1; la clasificación fue C1, agua de salinidad baja, se puede usar para el riego de la mayor parte de los cultivos (29.2%); C2, agua de salinidad media, se puede usar siempre y cuando haya un grado moderado de lavado (69.4%); y C3, agua de salinidad alta, no puede usarse en suelos cuyo drenaje sea deficiente (1.4%). En el periodo de lluvias la CE promedio fue 252 (Figura 6b), mínima 139 y máxima 455 μS cm^-1, la clasificación fue C1 (59.7%) y C2 (40.3%).

Figura 6 Conductividad eléctrica promedio del agua del río Mololoa, Nayarit, México. a) Estiaje. b) Lluvia.  

Figure 6  Average electrical conductivity of the water of the Mololoa river, Nayarit, Mexico. a) Dry season. b) Rainy season.  

De acuerdo a la Figura 2, del sitio 1 (Nacimiento del río en San Leonel) al 3 (Calle Zoquite, antes de entrar a la ciudad de Tepic) es de baja concentración iónica, incrementando en el sitio 4 (Bonaterra) donde empieza a recibir descargas de agua residual proveniente de los primeros poblados por las que atraviesa. Tiene su punto más elevado en el sitio 8 que corresponde a La Escondida, donde se concentran todas las descargas de agua residual de la ciudad de Tepic y del relleno sanitario El Iztete. Cabe destacar que entre el sitio 7 y 8 se deriva para el riego de hortalizas, caña de azúcar, maíz, frijol y frutales, en los ejidos de La Escondida, Bellavista, San Andrés, Francisco I. Madero, Atonalisco, El Rincón y La Resolana. ^{Angelidis et al. (1995)}, ^{Ouyang et al. (2006)} y ^{Chimwanza et al. (2006)} demostraron que las descargas de agua residual procedentes de las actividades domésticas e industriales, así como las agrícolas, son la principal fuente de degradación de la calidad del agua de los ríos, similar con lo que sucede con el río Mololoa. ^{Pesce y Wunderlin (2000)} demuestran el impacto de la descarga de agua residual de la ciudad de Córdova, Argentina, en el Río Suquía, así como el efecto del periodo de estiaje sobre la degradación de la calidad del agua, como se ha citado por ^{Jauregüi et al. (2007)} la ciudad de Tepic es la que mayor volumen de agua residual vierte al cauce del río Mololoa, directamente al cauce o con tratamiento parcial, a su vez, el relleno sanitario el Iztete ubicado a un costado del cauce del río vierte sus lixiviados al río sin ningún tratamiento, presentando mayor deterioro en la calidad del agua en periodo de estiaje. En el mes de mayo, para evitar la acumulación de sales en los suelos que son regados con agua proveniente del sitio 8, se recomienda una fracción de lavado.

Salinidad efectiva y salinidad potencial. De acuerdo a la salinidad efectiva (SE) 131 (91%) de las muestras se clasifican como de muy buena a buena calidad, 8 (8%) como buenas a peligrosas y 1 (1%) como peligrosa a muy peligrosa. En el muestreo de mayo, la Figura 7 revela que no es recomendable el uso del agua en el sitio 8, lugar donde se deriva para el riego del área agrícola de La Escondida, El Rincón y La Resolana. ^{Doneen (1954)} establece este parámetro para predecir la precipitación del calcio y magnesio en forma de carbonatos en los suelos regados con agua donde predominan el Ca²⁺, Mg²⁺, los CO₃ ^2- y HCO₃ ^-, que ocasionarán que las más solubles como el Na⁺ predominen y su efecto sea más dañino sobre las plantas. ^{Balmaseda y García (2013)} en la cuenca del río Naranjo mencionan que de acuerdo a la SE el agua se clasifica como condicionada para su empleo para el riego ya que tiene valores entre 3 a 10 mEq L^-1, y que el carbonato de calcio y magnesio o sulfato de calcio pueden pasar a formar parte del suelo en forma de sales. En las muestras del río Mololoa, ocho se encuentran en este intervalo, y corresponden al periodo de estiaje, que es cuando el caudal del río disminuye y se dan los procesos de precipitación. ^{Rodríguez et al. (2009)} en efluentes de plantas de tratamiento de agua residual encontraron valores promedio de 5.7 mEq L^-1 y las clasifican como condicionadas para uso agrícola, similar al valor encontrado en el sitio 8 en el mes de mayo, cuando el río recolecta mayor volumen de agua residual.

Figura 7 Salinidad efectiva de las muestras de agua del río Mololoa, Nayarit, México.  

Figure 7  Effective salinity of the water samples from the Mololoa river, Nayarit, Mexico.  

De acuerdo a la salinidad potencial (SP), para los dos periodos de muestreo se encontró el valor promedio de 0.95 (intervalo 0.19-2.73), lo que indica que no existe riesgo por cloruros o sulfatos al usarse esta agua para el riego. El valor promedio de Cl^- fue 0.83 mEq L^‑1 (intervalo 0.19-2.50) y de SO₄ ^2- fue 0.23 mEq L^-1 (intervalo 0.01-0.87), lo que explica los valores bajos de SP.

Relación de adsorción de sodio e índice de saturación. Los valores de la RAS fueron en promedio1.6, mínimo 0.3 y máximo 4.4. Ocho muestras tuvieron valores superiores a tres en el periodo de estiaje, donde el valor más alto fue en el mes de mayo en el sitio 8, donde se deriva para el riego (Figura 8).

Figura 8 Relación de adsorción de sodio de las muestras del río Mololoa, Nayarit, México.  

Figure 8  Sodium adsorption ratio of the samples from the Mololoa river, Nayarit, Mexico. 

De acuerdo a ^{López et al. (2016)} el agua residual por lo general posee grandes cantidades de sodio y tiene bajas concentraciones de calcio y magnesio; el pH del agua del río Mololoa tiende a la alcalinidad, por lo que estas concentraciones de sodio pueden destruir la estructura de los suelos y reducir la infiltración del agua de riego en los suelos de los ejidos La Escondida, Bellavista, San Andrés, Francisco I. Madero, Atonalisco, El Rincón y La Resolana. Los tipos de suelo en esta área, de acuerdo al ^{INEGI (2018)}, son cambisoles, acrisoles, luvisoles, umbrisoles y nitosoles. Los valores de RAS encontrados en el río Mololoa, aun cuando no son cantidades tan altas, de acuerdo a ^{Levy et al. (2014)} en un estudio sobre el uso de agua residual tratada con RAS entre 3 a 5 encontraron que, al ser usadas para el riego, a largo plazo conducen a la acumulación de sodio intercambiable en la capa superficial del suelo, ocasionando la degradación de la estructura con sus consecuentes problemas. Así que, de no considerar el manejo adecuado o el tratamiento del agua del río Mololoa, paulatinamente se presentarán problemas en los suelos que se riegan con esta agua. De acuerdo a ^{Bower et al. (1965)} cuando en el agua existen concentraciones apreciables de HCO₃ ^- y es empleada para el riego, una fracción variable de éste precipitará en el suelo como CaCO₃. Esta precipitación causará una reducción de la salinidad del suelo, pero incrementará la proporción de Na⁺ en la solución del suelo y por lo tanto en el complejo de intercambio. Con base al índice de saturación, en el periodo de estiaje 11% de las muestras de agua precipitarán CaCO₃. En el mes de mayo, en el sitio 8, existirá precipitación, por lo que se prevé un incremento de la proporción de Na⁺ en la solución de los suelos que son regados con esta agua y, por consecuencia, en el complejo de intercambio catiónico. A mayor concentración de Na⁺ en los suelos regados con el agua del sitio 8, mayor valor de RAS y porciento de sodio intercambiable que causarán mayor potencial de expansión y dispersión de arcillas, y menor conductividad hidráulica del suelo. ^{Suarez et al. (2008)}, encontraron que el incremento de la RAS tiene un impacto adverso en el tiempo de infiltración del agua en suelos franco arcillosos y arcillosos.

^{Costa (1999)} menciona que el tipo de suelo condiciona los efectos adversos del sodio, ya que, en suelos con buen drenaje, los periodos de lluvia contribuyen a la disminución de las concentraciones de Na⁺ en suelos regados con agua en la cual predomina el sodio. Aun no se cuenta con un estudio sobre la físico-química de los suelos regadas con el agua residual del río Mololoa, por lo que en un futuro será necesario considerar el tipo de suelo y su físico-química para una mejor predicción y recomendación de manejo de los problemas que ocasionará esta agua. ^{Hussain y Al-Saati (1999)} señalan que el agua residual puede ser empleada para el riego, pero con condiciones de manejo adecuado como la fracción de lavado, el manejo de fertilizantes y la selección de cultivos.

Carbonato de sodio residual. La prueba estadística entre estiaje y lluvia mostró que el CSR fue significativamente diferente entre ambos periodos, donde en la época de estiaje se registraron los valores mayores (CSR 62%). Los resultados del carbonato de sodio residual indican que 97% de las muestras son de buena calidad para uso agrícola y 3% se clasifican como condicionadas. En el periodo de estiaje 93% son de buena calidad y 7% son condicionadas (Figura 9a), en el periodo de lluvia el 100% son de buena calidad (Figura 9b).

Figura 9 Carbonato sodio residual (CSR) del agua del río Mololoa, Nayarit, México. a) estiaje. b) Lluvia.  

Figure 9  Residual sodium carbonate (RSC) of the water of the Mololoa river, Nayarit, Mexico. a) dry season. b) Rainy season.  

^{López et al. (2016)} mencionan que los bicarbonatos en el agua de riego se transforman en carbonatos con cierta facilidad durante las estaciones secas del año, por esta razón, algunas muestras, en el periodo de estiaje, son condicionadas para el riego, ya que Ca²⁺ y de Mg²⁺ precipitan en forma de carbonatos, dejando en predominio el Na⁺. En el suelo regado con esta agua ocurre algo similar, lo que aumenta el riesgo de sodificación. ^{Kebede et al. (2016)} en su estudio sobre la calidad del agua para riego del lago Beseka mezclada con agua del río Awash, encontraron valores de CSR superiores a 2.5 mEq L^-1 y muy altos el mes de marzo, periodo de estiaje; ^{Islam y Shamsad (2009)} en Bangladesh también encontraron calores de CSR altos en el periodo de estiaje, similar a lo que sucede en los datos sobre el río Mololoa. ^{Alobaidy et al. (2010)} en agua residual tratadas encontraron valores de CSR hasta de -12.5 y se clasificaron como de buena calidad para uso agrícola por ser menores a 1.25. Valores de CSR negativos indican que no existe el problema de precipitación de Ca y Mg. En el muestreo en temporada de lluvias se tienen valores negativos (Figura 9b), razón por la que se consideran sin problemas para usarlos en el riego.

Conclusiones