Napa freática: Dinámica, variables de control y contenido de nitratos en suelos de pampa arenosa

Abstract

A fin de estudiar la dinámica y control de la napa freática y el contenido de nitratos, en lotes agrícolas del Oeste bonaerense, se analizaron registros de ocho años de nivel freático y muestras de agua extraídas durante dos años. El modelo hidrológico DRAINMOD fue calibrado y validado en base a registros de freatímetros instalados en 12 lotes agrícolas, ubicados en un radio de 100 km. Las curvas de retención hídrica requeridas por el modelo fueron estimadas mediante funciones de pedotransferencia. Un segundo conjunto de freatímetros fue instalado en noviembre del 2011 para el muestreo mensual y análisis de la evolución del contenido de nitratos bajo diferentes cultivos en posiciones de loma, media-loma y bajo, durante dos campañas agrícolas. DRAINMOD fue evaluado para ser utilizado en la estimación del impacto de la variación climática interanual, uso de tierras y estructuras de control sobre la profundidad de la napa. En este aspecto, se analizaron estrategias de control del nivel freático, combinando drenes subterráneos con el nivel de consumo de rotaciones agrícolas y pasturas en toposecuencias. Considerando la totalidad de las observaciones, en calibración, el modelo predijo la profundidad de la napa con un error medio de 25 cm y una eficiencia (Nash-Sutcliffe) promedio de 0,88. Mientras que en validación el error medio fue de 39 cm y la eficiencia media fue de 0,73. Respecto a la concentración de N-NO3 en agua se observó un efecto significativo de la posición en el paisaje y de la profundidad de la napa. El 52% de las muestras superaron los 10 mg L-1, independientemente de la dosis de N aplicado como fertilizantes, y mayormente relacionado a las excesivas precipitaciones del invierno del año 2012.Esto implicaría que una proporción significativa de nitratos lixiviados, provendría del proceso natural de mineralización del carbono orgánica del suelo.

Groundwater table depth and nitrate (NO3-N) concentration were studied in agricultural fields, in western Buenos Aires Province, Argentina. DRAINMOD, a process-based and field-scale hydrological model was calibrated and validated for studying groundwater table depth control strategies, at 12 farms located within a radius of 100 km, using records from 2004 to 2012. Pedotransfer functions were evaluated and applied to setup model inputs. A second set of observation wells were installed in 2011 to take monthly groundwater samples for studying NOsub -N concentration under different crops, at three landscape positions (upper, middle and lower hill) at seven farms. Model performance was evaluated in order to be used as a decision support system to estimate the impact of potential management, land use and climate scenarios, on groundwater table dynamics. Likewise, groundwater control strategies were analyzed for agricultural sandy soils of Western Pampa, combining tile drains, crop rotations and pastures, on the landscape. All observations considered, DRAINMOD predicted daily groundwater table depth with an average Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) of 0.88, and an average RMSE of 25 cm. At validation, the model presented an average RMSE of 39 cm and NSE of 0.73. Drainmod was also used to estimate groundwater table changes under different land use changes, As for NO3-N concentration, a significant effect of the landscape position and water table depth was observed. Considering 10 mg L-1 NO3-N as a standard limit, 52% of the observations exceeded this value, regardless N fertilization rates and mostly related to unusual precipitations events during winter 2012. Results showed that a significant proportion of leached nitrate would came from the natural process of mineralization of soil organic matter.