ELEMENTOS ESENCIALES DEL AGUA RESIDUAL TRATADA SOBRE EL CONTENIDO DE NUTRIENTES EN FRIJOL VIGNA UNGUICULATA (L.)WALP, CULTIVADO EN HIDROPONÍA. Daisy Isea (*) Graciela Quintero Atilio Higuera Luis Vargas José Durán José Delgado Daisy Isea*: Ingeniera Química egresada de LUZ (1992). M.Sc. en Química. Especialista en el área de la Ingeniería Ambiental. Profesora e Investigadora a dedicación exclusiva del Centro de Investigación del Agua de La Universidad del Zulia. Presentación de trabajos científicos en eventos nacionales e internacionales. Publicaciones en revistas técnicas nacionales e internacionales. La Universidad del Zulia (LUZ) Centro de Investigación del Agua (CIA) de la Facultad de Ingeniería. Maracaibo, Venezuela. Apartado 98 Delicias. Telfs. 0261-7597182-7185-7184-7195. telefax: 02617597181. e-mail: daisyisea@yahoo.com RESUMEN Se evaluó el aporte de elementos esenciales del agua residual tratada proveniente del Sistema Lagunas de Estabilización del Centro de Investigación del Agua (CIA) sobre el desarrollo, crecimiento y producción del frijol Vigna unguiculata (L) Walp, sometido a un sistema hidropónico. La investigación se realizó bajo un diseño experimental completamente aleatorizado con cuatro réplicas, usando la prueba de Tukey para el análisis de varianza y determinar cual tratamiento aporta el mayor contenido de nutrientes para las variables bajo estudio. Los datos se recogieron directamente de la fuente primaria de información, mediante un ensayo con ocho (8) tratamientos: solución nutritiva Nº 2 de Hoagland y Arnon (AC, AS y AT) y solución nutritiva de Shive modificada por Evans (BC, BS y BT), en concentraciones de 100, 66 y 33% respectivamente, agua residual tratada (ART) y agua potable (AP). Los valores obtenidos fueron: calcio: ART:25,3; AP:24,1; AC:160,0 AS:105,5 AT:52,5; BC:200,0; BS:132,0; BT:66,0. magnesio: ART: 8,9; AP: 5,1; AC: 49,0; AS: 32,0; AT: 16,0; BC: 49,0; BS: 32,3; BT: 16,2. nitrógeno: ART: 30,5; AP: 1,4; AC: 281,0; AS: 185,0; AT: 92,7; BC: 140,0; BS: 92,4 y BT: 46,2. fósforo: ART: 4,20; AP: 0,38; AC: 31,00; AS: 20, 00; AT: 10,30; BC: 16,0; BS: 10,70 y BT: 5,30. potasio: ART: 10,5; AP: 2,4; AC: 235,0; AS: 155,0; AT: 77,0; BC: 195,0; BS: 128,7; y BT: 64,3. Los resultados demuestran que el contenido de nutrientes presentes en el agua residual tratada inciden positivamente en un mayor crecimiento, desarrollo y producción del cultivo de frijol en relación a los obtenidos con el agua potable, por lo que representa una alternativa para cultivo hidropónico del frijol Vigna unguiculata (L) Walp siempre y cuando se nivelen los contenidos de macro y micronutrientes presentes. Se recomienda realizar estudios posteriores para otros tipos de cultivos. Palabras Claves: Cultivo, hidroponía, macronutrientes, micronutrientes, Vigna unguiculata. INTRODUCCIÓN El crecimiento poblacional y el desarrollo industrial han traído como consecuencia una gran demanda del recurso agua, a tal punto que ya se plantea la escasez de agua en diferentes poblaciones, limitando así muchas de sus actividades, Bello (2000). Acompañado a esto, tenemos el alto grado de irracionalidad en el uso de este recurso, observando por ejemplo la utilización de agua potable en fines distintos al consumo humano, sin importar el alto costo para potabilizarla, Trujillo (1999). Afortunadamente, muchos países están cambiando su visión sobre el destino final de las aguas servidas, creando e instalando sistemas de tratamiento de aguas residuales para procesar los efluentes y descontaminarlos y de esta manera darle un reuso productivo a este recurso. En Venezuela, se ha comenzado a reutilizar las aguas residuales tratadas como fuente de suministro para la agricultura, Bracho y Ríos (2001), como una medida para disminuir la demanda de agua potable y a su vez la contaminación producida por verter éstas en los cuerpos de aguas superficiales, además de aprovechar los elementos esenciales que contiene en beneficio de la producción agrícola. OBJETIVOS Evaluar la potencialidad del agua residual tratada al compararla con el agua potable y dos soluciones nutritivas en cultivos hidropónicos, estudiando su efecto sobre el desarrollo, crecimiento y producción del cultivo frijol Vigna unguiculata (L) Walp, conociendo la concentración de nutrientes suministrada por ésta para ser empleada como alternativa agrícola y contribuir al aprovechamiento de este recurso. METODOLOGÍA Para evaluar el efecto del agua residual tratada (ART) proveniente del Sistema de Lagunas de Estabilización del Centro de Investigación del Agua (CIA) de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Zulia sobre el contenido de nutrientes en raíces, parte aérea y semillas de frijol, se preparó la unidad de producción para la fase vegetativa del cultivo. Luego se procedió a la instalación del sistema hidropónico para la fase reproductiva. El ensayo se realizó para ocho tratamientos: solución nutritiva Nº 2 de Hoagland y Arnon (A), solución nutritiva de Shive modificada por Evans (B) ambas a concentraciones de 33, 66 y 100%, Agua residual tratada y agua potable. Se utilizó un diseño estadístico completamente aleatorizado con cuatro repeticiones por cada tratamiento. Los datos se recogieron directamente de la fuente primaria de información. Figura 1: Instalación, distribución y funcionamiento del sistema hidropónico utilizado RESULTADOS La Tabla 1, muestra los resultados obtenidos de concentración de elementos esenciales en el agua residual tratada (ART) y agua potable (AP) para suministro de las plantas de frijol, así como también se reportan los valores de las soluciones nutritivas estandarizadas empleadas e identificadas con un código respectivo. Tabla 1: Concentración de elementos (Mg/L) presentes en el Agua Residual, Agua Potable y Soluciones Nutritivas A y B. Mg K Zn Na Ca Fe Cu Mo Mn N total P total ENSAYO FINAL ART AP 8,9 5,1 10,5 2,4 0,033 0,011 56,730 12,430 25,3 24,1 1,880 0,120 0,002 0,008 SI SI 0,017 0,006 30,5 1,4 4,20 0,38 SOLUCIÓN NUTRITIVA A AC AS AT 49,0 32,0 16,0 235,0 155,0 77,0 0,050 0,033 0,017 SI SI SI 160,0 105,5 52,5 0,500 0,330 0,170 0,020 0,013 0,007 0,010 0,006 0,003 0,500 0,330 0,165 281,0 185,0 92,7 31,00 20,00 10,30 SOLUCIÓN NUTRITIVA B BC BS BT 49,0 32,3 16,2 195,0 128,7 64,3 0,250 0,165 0,083 0,005 0,003 0,002 200,0 132,0 66,0 0,500 0,330 0,165 0,020 0,132 0,006 0,020 0,013 0,006 0,250 0,165 0,083 140,0 92,4 46,2 16,00 10,70 5,30 ART: Agua residual tratada; AP: Agua Potable; AC: (100%); Solución # 2 de Hoagland y Arnon ( AS: 66%; AT: 33%) B: Solución de Shive modificada por Evans( BS: 66%; BT: 33%); SI: Sin información. Para los ensayos realizados, aunque el ART presentó concentraciones de nitrógeno y fósforo 21,4 y 10 veces superiores a las de AP respectivamente, estas concentraciones están por debajo de las destinadas para uso agrícola. Igualmente sucedió con los nutrientes potasio y magnesio. La solución de Hoagland y Arnon (AC, AS, AT) a sus diferentes concentraciones aportó mayor contenido de nutrientes tanto en macro como en micronutrientes para el desarrollo, crecimiento y producción (número de semillas) en la planta de frijol dado que es una solución completa. Sin embargo, es posible considerar potencialmente favorable al agua residual tratada al comparar los resultados obtenidos con los de AP. El análisis estadístico, tal como se observa en la Tabla 2, reveló diferencias significativas (P≤0,05) entre los tratamientos para las variables estudiadas. Tal es el caso del contenido de potasio (macronutriente) en semilla (K-S) para el ART como se presenta en dicha tabla; igualmente para el calcio, hierro, cobre, zinc. Estos elementos tienden a favorecer el uso potencial del ART para el riego, por incrementar la disponibilidad de los nutrientes en el fruto cosechado. Las plantas tratadas con ART presentaron deficiencias de Ca, Fe, K, Mg, Mn y N; así como también exceso de Cu, Na, P y Zn. Sin embargo, el desarrollo de las plantas con ART fue mejor al de las plantas cultivadas con agua potable. Las soluciones nutritivas en sus diferentes concentraciones permitieron el desarrollo normal de la planta de frijol. Comparando los tratamientos, se puede indicar que el uso de ART, según las variables estudiadas alcanzó un segundo lugar en aporte nutricional, igual al ofrecido por la solución de Shive modificada por Evans o Solución B a sus diferentes concentraciones (BC, BS, BT). Tabla 2: Análisis de Varianza y Prueba de Tukey y Duncan para los diferentes tratamientos VARIABLE NS Mg-R Zn-R Na-R Cu-R N-R Mn-R P-R Mg-P Zn-P Na-P N-P P-P F 3,50 13,75 14,83 8,47 5,96 5,38 3,66 15,34 8,29 5,98 51,23 31,81 5,31 P 0,0070 0,0055 0,0001 0,0001 0,0003 0,0008 0,0063 0,0006 0,0001 0,0002 0,0001 0,0001 0,0005 TRATAMIENTO AT AP AP AP AC AC AS AS AS BC ART AC AC Continuación VARIABLE Fe-P Mo-P K-P Zn-S Na-S Cu-S N-S Mn-S P-S Ca-S Fe-S Mo-S K-S F 10,57 23,46 7,72 4,69 23,84 10,96 61,27 4,80 13,04 10,58 12,85 27,18 17,67 P 0,0001 0,0001 0,0001 0,0081 0,0001 0,0001 0,0001 0,0074 0,0001 0,0002 0,0001 0,0001 0,0001 TRATAMIENTO AP BS BC ART ART ART AC AS BT ART ART BS ART X: Elemento (K,Fe, Ca, etc); XP: parte aérea de la planta; XR: raíz de la planta; XS: semilla; NS: Número de semillas CONCLUSIONES El agua residual tratada previamente caracterizada como fuente de nutrientes para la producción de frijol en hidroponía, representa una alternativa, ya que incrementa los valores de contenido de nutrientes en las semillas, de forma similar a los obtenidos con las soluciones nutritivas. El contenido de nutrientes determinado en el agua residual tratada fue mayor al observado en el agua potable, incidiendo positivamente en un mayor crecimiento, desarrollo y producción del cultivo de frijol. El agua residual tratada es una alternativa en sistemas de cultivos hidropónicos, siempre y cuando se nivelen los macro y micronutrientes presentes a los establecidos para aguas con fines agrícolas. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS th APHA, AWWA, WPCF. Standard Methods for the Examination of Water and Waster. Edition, 18 Edition. 1992. Bello, N. (2000) Estudio de la acumulación y lixiviación de metales en suelos sometidos a riego con agua residual tratada. Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia (LUZ). Fac. de Ingeniería. Esc. De Ingeniería Química Maracaibo-Venezuela. 60. Bracho, A. y Ríos, A. (2001) Acumulación y lixiviación de metales en suelos sometido a riego con aguas de Lagunas de estabilización. Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia (LUZ). Fac. de Ingeniería. Esc. De Ingeniería Química Maracaibo-Venezuela. 62-64. Trujillo, A. (1999) Sistema Experimental de lagunas de estabilización de LUZ. Ponencia presentada en III Jornadas de Mantenimiento y Servicios de las Universidades Nacionales, UNET’99