Evaluación y caracterización química de aguas lixiviadas de envases en viveros de producción de cultivos ornamentals en tres zonas de Puerto Rico

Abstract

In Puerto Rico, the production of ornamentals crops in containers are grown in nurseries (USDA-NASS, 2012). Nurseries are places where crops are grown and produced under controlled environmental conditions (Boix, 2015). This horticultural enterprise has a significant importance in the country's agriculture, providing income of up to $39,264,000 as reported by the Puerto Rico Department of Agriculture (2014). The objectives of this research are: evaluate the management of leached water from containers, chemically characterize these leachates and provide recommendations of alternative production systems for the proper management of these leachates. Three zones of greater agricultural activity were identified to conduct this research. The selected zones were: west side, center-west side and center side of Puerto Rico. In these zones, thirty nurseries were selected and evaluated. Leachates were collected from ten containers randomly selected from each nursery during three different periods. The results demonstrated that all of the selected nurseries were using a manual aerial irrigation system (with a hose). The collected leachates, were chemically analyzed to determine the concentrations of: total organic nitrogen, nitrate and total phosphorus. The method used for the analysis of total organic nitrogen and total phosphorus was the Kjeldahl method (Lachat, 2001; Lachat, 2003). The methodology for the determination of nitrate was by direct measure (Lachat, 2003). Results of the chemical characterization of leachates, shown that 18% of the samples had concentrations of total organic nitrogen greater than 10ppm. The highest value observed was 96.3ppm of total organic nitrogen. The results of total phosphorus shown from 87% of the samples analyzed, exceeded the 1ppm concentration permitted by EPA (US-EPA, 2009), being 334ppm of total phosphorus the highest value observed. Results of nitrate leachate analysis, demonstrated that 69% of samples exceeded 10ppm. This amount exceeds the concentration allowed by EPA in drinking water (US-EPA, 2009), being 7,087ppm of nitrate the highest value observed. These results demonstrate that it is imperative to adopt practices to control these leachates with high quantities of fertilizer which are deposited to the environment. Producers of ornamentals crops under nursery production systems should evaluate the irrigation systems used, the frequency of irrigation, and the quantities of fertilizers applied to reduce environmental impact of runoff water. According to the results of this research, alternate closed systems are the most efficient to reduce the environmental impact. These alternate closed systems, has been proved as systems of zero runoff which represent a significant reduction of environmental contaminants (Mattson, 2014; Green, 1989).

En Puerto Rico, la producción de cultivos ornamentales en envase se desarrolla mayormente en viveros (USDA-NASS, 2012). Los viveros de producción son lugares donde se desarrollan y producen cultivos bajo condiciones ambientales controladas (Boix, 2015). Esta empresa hortícola provee una importancia significativa en la agricultura del País, aportando ingresos de hasta $39,264,000 según reportado por el Departamento de Agricultura de Puerto Rico (2014). Los objetivos de esta investigación fueron: evaluar el manejo de aguas lixiviadas provenientes de envases, caracterizar químicamente estos lixiviados y proveer recomendaciones de sistemas alternos de producción para el manejo adecuado de estos lixiviados. Se identificaron tres zonas de mayor actividad agrícola para realizar esta investigación. Las zonas seleccionadas fueron: zona oeste, zona centro-oeste y zona centro. En estas zonas, treinta viveros fueron seleccionados y evaluados. Se recolectaron lixiviados de diez tiestos seleccionados aleatoriamente en cada uno de los viveros, durante tres diferentes periodos. Los resultados demostraron que todos los viveros seleccionados utilizaban el sistema de riego aéreo manual (con manguera). Los lixiviados recolectados fueron analizados químicamente para determinar las concentraciones de: nitrógeno orgánico total, nitrato y fósforo total. El método utilizado para el análisis de nitrógeno orgánico total y fósforo fue el Kjeldahl (Lachat, 2001; Lachat, 2003). La metodología para la determinación de nitrato fue por medición directa (Lachat, 2003). En los resultados de la caracterización química de los lixiviados, se observó que un 18% de las muestras presentaron concentraciones de nitrógeno orgánico total mayores de 10ppm. El valor más alto observado fue de 96.3ppm de nitrógeno orgánico total. Los resultados del análisis de fósforo total en 87% de las muestras analizadas excedieron la concentración de 1ppm permitida por la EPA (US-EPA, 2009), siendo 334ppm de fósforo total observado como el valor más alto. Resultados del análisis de nitrato lixiviado demostró que un 69% de las muestras excedieron las 10ppm. Esta cantidad excede la concentración permitida por la EPA en agua potable (US-EPA, 2009), siendo 7,087ppm de nitrato el valor más alto observado. Estos resultados demuestran que es imperativo adoptar prácticas para el control de lixiviados con altas cantidades de fertilizantes los cuales son depositados al ambiente. Productores de cultivos ornamentales en viveros de producción, deberán evaluar los sistemas de riego utilizados, la frecuencia de riego y las cantidades de fertilizantes aplicados. Según los resultados de esta investigación, los sistemas alternos cerrados son los más eficientes para reducir el impacto ambiental. Estos sistemas alternos cerrados de producción han sido probados como sistemas de cero escorrentías al ambiente, lo que representa una reducción significativa de contaminantes al ambiente (Mattson, 2014; Green, 1989).