Evaluación de la lixiviación de nitratos en el cultivo de pimiento de invernadero en el campo de Cartagena

Abstract

[SPA] La contaminación de las aguas por nitratos es un fenómeno cada vez más acusado, que se manifiesta en un aumento de su concentración en las aguas superficiales y subterráneas, así como en la eutrofización de los embalses, estuarios y aguas litorales. Con el fin de solucionar este problema, se publicó la Directiva 91/676/CEE, de 12 de diciembre, relativa a la protección de las aguas contra la contaminación producida por nitratos de origen agrario. Su fin es establecer las medidas necesarias para prevenir y siempre que sea posible, aminorar o eliminar la contaminación de las aguas subterráneas, evitando el uso inadecuado de abonos nitrogenados, ya sea por excesos en las cantidades aportadas o por épocas inadecuadas de aplicación. El aumento de la superficie de regadío en la Comarca del Campo de Cartagena, que pasó desde las 10.000 ha en los años 80 hasta las 42.000 en la actualidad, ha generado un notable aumento de la entrada de nitrógeno y fósforo de origen agrícola al Mar Menor en las últimas décadas. El auge de las desalobradoras, que vierten salmueras ricas en estos nutrientes, por el problema de fondo de escasez crónica de recursos hídricos en la zona, no ha hecho más que agravar el problema. Todo ello justifica, la necesidad de optimizar las dosis de fertilizantes y fitosanitarios en la Comarca del Campo de Cartagena para minimizar el impacto medioambiental, evitando daños socio-económicos y manteniendo la productividad de los cultivos, lo que constituye la base de los ensayos de la tesis. Se escogió el cultivo de pimiento bajo invernadero por su importancia en la zona. Para el desarrollo de los ensayos se acondicionó un invernadero situado en el Centro Integrado de Formación y Experiencias Agrarias de Torre-Pacheco (Murcia), tipo multicapilla, de dimensiones externas 12 x 36 m, que se dividió en dos bloques paralelos, separados por un foso central de recogida de lixiviados, construyendo en cada uno de los bloques cuatro lixímetros de 40 m3 cada uno, que corresponden a las parcelas elementales de los ensayos. El diseño experimental durante las ocho campañas de cultivo consistió en cuatro ensayos diferentes. Durante los años 1999, 2000 y 2001 se aplicaron los siguientes tratamientos de abonado mineral nitrogenado: 0 g/m2 (T-1); 15 g/m2 (T-2); 30 g/m2 (T-3), y 45 g/m2 (T-4). Durante el año 2002 se aplicó el mismo abonado a todas las parcelas, con una dosis de abonado mineral nitrogenado considerada óptima según los cálculos del Código de Buenas Prácticas Agrarias de la Región de Murcia (C.B.P.A.) de 13 gN/m2. Durante los años 2003, 2004 y 2005 los tratamientos consistieron en ensayar los tres tipos de cultivo existentes en la Comarca: ecológico (0 g/m2 de nitrógeno mineral), integrado (~15 gN/m2) y convencional (~30 gN/m2). El año 2006 el ensayo consistió en realizar solo los dos tipos de cultivo con mejores resultados agroambientales: el ecológico (0 g/m2 de nitrógeno mineral) y el integrado (~15 gN/m2), ya que el cultivo convencional dio niveles más altos de lixiviación de nitratos. Se obtuvieron las siguientes conclusiones: • Programar el riego por el método de la FAO con datos obtenidos de la cubeta en el interior del invernadero permite un 15-20% de agua. • La m.o. incorporada al suelo como parte de la preparación del terreno y la biofumigación fue la responsable de gran parte de la lixiviación de nitratos. La media de nitrato lixiviado para el conjunto de tratamientos asciende a 145,55 kg/ha. • La metodología de discriminación isotópica es válida para detectar la adición de abonos nitrogenados en cultivos ecológicos • La concentración de nitrógeno en frutos puede ser un buen indicador del exceso de abonado nitrogenado. • La variable producción comercializable y lixiviación de nitratos correlacionan negativamente. • Hay un punto óptimo de aplicación de abonado nitrogenado para el cual se obtiene más producción comercializable, por encima y por debajo del cual esta disminuye • El cultivo ecológico fue el que mejores resultados dio de producción y menor lixiviación de nitratos. • El aumento de la dosis de fertilizantes minerales estimuló el crecimiento vegetativo en detrimento de la producción de frutos, dando menores producciones los tratamientos con más abonado nitrogenado. • El C.B.P.A. y la Orden de 16 de junio de 2016, de la Consejería de Agua, Agricultura y Medio Ambiente son buenos indicadores de la dosis de abonado mineral N a aportar en el cultivo, pero tomados los cálculos como valor máximo. • Una reducción en las dosis de N del 50% podría suponer un ahorro anual en torno a 780 €/ha (1 200 000 € en la Región de Murcia ). Por todo ello, los estudios derivados de esta tesis, permiten dar a conocer a los agricultores cómo una reducción a unos determinados niveles en el abonado nitrogenado no supone una reducción en la cantidad y calidad de las cosechas y si en cambio un ahorro en el consumo de fertilizantes, lo que conllevaría una menor lixiviación de nitratos. Los cosecheros se beneficiarán aplicando las recomendaciones derivadas de esta tesis, de una reducción en sus costes de producción y, por su parte, el consumidor se beneficiará de una mayor seguridad del producto, manteniendo la calidad y al mismo tiempo, con estas prácticas, se favorecerá el objetivo medioambiental de reducir la lixiviación de nitratos en la Comarca del Campo de Cartagena, tan importante para la preservación de la laguna del Mar Menor. [ENG] The incorporation of fertilizers into agriculture has been one of the main factors that have increased agricultural production, but currently the excess of chemical fertilization is the main cause of the contamination of aquifers and groundwater. This effect is caused by nitrate, which is not retained in the soil and is affected by strong leaching processes. These processes result in its transfer to underground aquifers, with the consequent contamination and risk to human health. Therefore, in the efficient management of N in agricultural systems there is a challenge: namely, to maintain the rate of growth in productivity while ensuring the sustainability of the environment. Water pollution by nitrate is an increasing phenomenon, since there has been an increase in its concentration in surface and groundwater, as well as in the eutrophication of reservoirs, estuaries, and coastal waters. Therefore, in order to solve this problem and address the growing concern for the environment, the Directive 91/676/EEC was published on 12 December in relation to the protection of waters against pollution caused by nitrate from agricultural sources. The purpose of this Directive is to establish the measures necessary to prevent and, when possible, to reduce or eliminate groundwater contamination, by avoiding the inadequate use - due to either excess quantities or inappropriate application periods - of nitrogen fertilizers. The Directive considers that the main cause of pollution from the diffuse sources which affect waters of the European Union is nitrate from agricultural sources, and therefore it is necessary to reduce these sources. Moreover, it is important to take measures concerning the application to the soil of all nitrogen compounds. Thus, by promoting good agricultural practices, Member States can provide, for all waters, a general level of protection against future pollution. Also, those areas that discharge or drain into waters vulnerable to pollution require special protection. The Directive imposes a number of obligations on Member States, including the implementation of action programs to reduce water pollution due to nitrogen compounds in vulnerable areas and the inclusion of measures to limit the application to the soil of all nitrogen-containing fertilizers, an aspect that is part of this thesis. Within this theme, one of the critical points of the Strategic Plan for Development of the Region of Murcia (2007-2013) considers minimizing the nutrient and phytosanitary discharges to the Mar Menor Lagoon, caused by the development of the agriculture in its basin. This Plan also promotes lines of research that prioritize the main environmental problems in the Region, including an increase in the monitoring and control of fertilizer discharges to the environment, as well as the dissemination of information to the farmers. The growth in the area of irrigated land in the Campo de Cartagena zone, which has increased from 10,000 ha in the 1980s to 42,000 ha today, has led to a notable increase in the entry into the Mar Menor of nitrogen and phosphorus of agricultural origin, in recent decades. The rise in the number of desalination plants, which release brines rich in these nutrients, due to the underlying problem of chronic shortage of water resources in the area, has only aggravated the problem. All the factors pointed out above justify the necessity to optimize the doses of fertilizers and phytosanitary products in the Campo de Cartagena, in order to minimize the environmental impact, avoiding socio-economic damages while maintaining crop productivity. This is the basis for the experimental approach described in this thesis. For this study, the crop chosen was sweet pepper grown under greenhouse conditions, because it is a typical example of the new productive orientations of the commercial agriculture in the Region of Murcia and the south of the Province of Alicante. In these areas, agriculture is highly technical and with an eminently social character. This crop occupied 2,500 ha in 2006, with a progressive reduction to 1,224 ha by 2012. It is cultivated with three management systems which are studied in this Thesis: ecological, integrated, and conventional cultivation. The conventional cultivation is of great interest in the Region of Murcia, and occupies the greatest area within the greenhouses of the Campo de Cartagena, where the experiments were carried out. With these studies, the aim is to demonstrate for the pepper crop under greenhouse conditions, in the Campo de Cartagena, the hypothesis that a surplus of nitrogen fertilizers does not always contribute to an increase in yields, but does increase the risk of diffuse contamination of the groundwater by leaching (Pratt, 1984). Moreover, this leaching will be quantified according to the dose of fertilizer, and the agricultural practices in this crop that can reduce the losses of nitrate into the aquifers will be evaluated. This thesis aims to expand the scientific/technical knowledge of nitrate leaching in the greenhouse cultivation of pepper by systematizing and analyzing the results of three research projects: Project I.N.I.A. SC-99-042, Regional Project RTA-Positivo-03-3, and Project I.N.I.A. RTA-04-035. The duration of our study in this crop (1999-2007), the singular experimental set up with large drainage lysimeters in greenhouse, and the multidisciplinary team involved in this research (from the Regional Ministry of Agriculture, IMIDA, UPCT, CIFEA, LAYMA, SYNGENTA, and KOPPERT) provided an overview of all the important aspects of crop sustainability, irrigation, and leaching over an eight-year period. The findings form the basis of this thesis. Therefore, the idea was to determine the influence of different doses of nitrogen fertilizer (from 0 to 45 g N/m2) and different agricultural practices (organic, integrated, and conventional cultivation) on the leaching of nitrate and on yield, with the aim of establishing the basis of the impact of the greenhouse pepper crop in this zone. Thus, the aim was to develop techniques that minimize the risks of contamination due to excess nitrogen fertilizer, with the consequent environmental, social, and economic benefits.