XXXVIII Congreso Nacional de Riegos. Parte I: Jornada virtual de riegos 23-9-2020

La publicación recoge la primera parte de las actas del XXXVIII Congreso Nacional de Riegos, que se celebrará en dos partes durante los años 2020 y 2021 en la ciudad de Cartagena (España). Este congreso ha sido organizado de forma conjunta por la Asociación Española de Riegos y Drenajes (AERYD), la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT), el Sindicato Central de Regantes del Acueducto Tajo-Segura (SCRATS), la Empresa de Transformación Agraria (TRAGSA), la Sociedad Estatal de Infraestructuras Agrarias (SEIASA), la Confederación Hidrográfica del Segura (CHS), la Comunidad de Regantes del Campo de Cartagena (CRCC) y la Federación Nacional de Comunidades de Regantes (FENACORE). Las comunicaciones de trabajos científico-técnicos se organizan en tres grupos: investigación, desarrollo e innovación en riego y drenaje; ingeniería y gestión de regadíos; y balsas de riego. Adicionalmente, la publicación recoge los trabajos presentados por distintas empresas al Foro Empresarial de Innovación incluido en la JORNADA VIRTUAL DE RIEGOS programada para el 23-9-2020.OXI-FUCH GRUPO SEWERVAC, MOLECOR TECNOLOGÍA, S.L., LIMPIABALSAS, S.L., SISTEMA AZUD, S.A., PREFABRICADOS DELTA, S.A. BOLLFILETER ESPAÑA, S.L.U

Efectos de la aplicación de coberturas de sombreo suspendidas sobre balsas de riego

[SPA] En las últimas décadas la escasez de agua para riego ha aumentado en las regiones áridas y semiáridas. Así ocurre en la Cuenca del Segura (sureste de España), donde el incremento de la demanda agrícola ha ejercido una fuerte presión sobre los recursos hídricos, alcanzando un déficit estructural de 460 hm3 que afecta a 2,7·105 ha de regadío (CHS, 2007). Con el objetivo de mejorar la eficiencia y la productividad del uso del agua en la agricultura de esta cuenca, los sistemas tradicionales de riego por gravedad se han transformado masivamente en sistemas de riego localizado. Actualmente, aproximadamente el 80% de la superficie regada en la cuenca (204.000 ha) se destina a riego localizado por goteo.La distribución de las dotaciones de riego en la Cuenca del Segura se organiza generalmente mediante turnos, existiendo la problemática de ajustar el momento en que las reciben los regantes con la demanda de los cultivos. Por esta circunstancia muchos agricultores requieren la construcción de pequeñas balsas de riego con el fin de almacenar el agua y garantizar el suministro a los cultivos. Sin embargo, estos almacenamientos de agua presentan dos inconvenientes muy importantes que deben ser tenidos en cuenta:1- Experimentan importantes pérdidas de agua por evaporación en climas áridos y semiáridos. En la Cuenca del Segura existen mas de 14.000 balsas de riego, que ocupan aproximadamente el 1,81% de la superficie regada y donde se producen unas pérdidas anuales por evaporación superiores a los 58 hm3, cifra que equivale al 8,3% del agua distribuida para riego (Martínez-Alvarez et al., 2008). 2- Presentan frecuentes crecimientos de algas como consecuencia de la elevada carga de nutrientes en el agua de riego, sobre todo si es de origen subterráneo, y de las favorables condiciones climáticas. El desarrollo de estas algas incrementa la concentración de sólidos en suspensión y produce importantes problemas en los sistemas de riego localizado, sobre todo por obturación en los emisores, repercutiendo en gran medida a la uniformidad de aplicación del agua (Bucks y Nakayama, 1991; Brainwood et al., 2004).Actualmente existen nuevas tecnologías con elevado potencial para reducir la evaporación en balsas de riego (Craig et al., 2005). Resulta especialmente interesante la aplicación de Coberturas de Sombreo Suspendidas (CSSs). La aplicación de CSSs consiste en la instalación de una estructura reticular ligera sobre la balsa, fabricada mediante un doble entramado de cables de acero o plástico, los cuales se apoyan en el murete perimetral de la balsa o en postes de acero galvanizado anclados a zapatas o “muertos” de hormigón. Este doble entramado de cables sustenta una cobertura de polietileno y evita la succión del viento. La porosidad al aire y a la lluvia del material de cobertura es un requisito fundamental para evitar sobreesfuerzos estructurales.Las CSSs permiten alcanzar factores anuales de reducción de la evaporación superiores al 80% y son, desde un punto de vista técnico, la opción más adecuada para reducir las pérdidas de agua por evaporación en balsas de riego de la Cuenca del Segura (Gallego-Elvira et al., 2010). Un posible beneficio adicional de estas coberturas (Finn y Barne, 2007) es la mejora de la calidad del agua al reducir: (i) el crecimiento normal de algas como consecuencia de la reducción de los niveles de radiación solar en la balsa, (ii) la entrada de suciedad y otras partículas arrastradas por el viento, y (iii) la salinidad del agua almacenada.La primera línea de actuación de la tesis pretende evaluar el efecto de la instalación de las CSSs en la calidad del agua. Para ello se monitorizó una balsa de riego ubicada en la Estación Experimental de Investigación Agroalimentaria “Tomás Ferro” de la Universidad Politécnica de Cartagena (La Palma, Murcia). La balsa de riego, cuyas dimensiones son características de la zona de estudio, cuenta con una superficie de 2.400 m2 y una profundidad de 5 m, resultando en una capacidad de almacenamiento en torno a 9.790 m3. La balsa está impermeabilizada mediante una geomembrana para prevenir las pérdidas de agua por infiltración. El experimento se inició en abril de 2007 y se llevó a cabo durante dos años consecutivos, finalizando en abril de 2009. El primer año de experimentación la balsa permaneció descubierta, mientras que durante el segundo año se instaló una CSS de doble rafia de polietileno negro.Al inicio del ensayo, la balsa se llenó con agua de distinta procedencia, que se mezcló para obtener una conductividad eléctrica de 2 mS cm-1. Durante el periodo de experimentación la balsa no se usó para la regulación de riego, aunque se produjeron dos rellenos parciales. El primero, equivalente al 10,4% del volumen de almacenamiento de la balsa, se efectuó en septiembre de 2007 para compensar la evaporación estival. El segundo, equivalente al 3,8% de dicho volumen ocurrió en marzo de 2008, antes de la instalación de la CSS.Para analizar la calidad del agua, se evaluaron los siguientes parámetros del perfil en profundidad de la balsa: temperatura del agua, conductividad eléctrica, concentración de clorofila, turbidez y Oxígeno Disuelto (OD). Además se monitorizaron la tasa de evaporación, la precipitación, la velocidad del viento y la radiación solar en la balsa descubierta. Durante el segundo año de experimentación también se añadieron sensores para determinar la radiación solar y la velocidad del viento bajo la cobertura. Los principales resultados de este estudio indican que durante el primer año de experimentación la balsa se mantuvo en condiciones isotermas, apareciendo una fuerte estratificación térmica con la instalación de la CSS en marzo de 2008, que alcanzó un máximo de 12 ºC en verano. El balance positivo entre lluvia y evaporación durante el segundo año de experimentación provocó una reducción de la conductividad eléctrica del agua (aproximadamente del 10%) que es beneficiosa desde el punto de vista agronómico, especialmente cuando se riega con aguas de baja calidad (Parry et al., 2005). La instalación de la CSS produjo una fuerte reducción de los niveles de radiación solar transmitida al agua (99%) y, por tanto, de la actividad fotosintética. Como ejemplo, la concentración de clorofila en el agua, indicador habitualmente empleado para evaluar la concentración de algas, se redujo significativamente tras la instalación de la cobertura, llegando a 0,70 μg L-1 en el mes de julio. Además, la reducción de la velocidad del viento sobre la superficie del agua en la balsa (90%) limitó la difusión de oxígeno desde la atmósfera al agua (Gladyshev, 2002), circunstancia que, junto con la baja producción de oxígeno por la fotosíntesis y al consumo de oxígeno en la descomposición aerobia de la materia orgánica, redujo los niveles de OD hasta una situación de hipoxia (2 mg L-1). Este resultado es acorde con el publicado por Bonachela et al. (2007), donde también detectaron una reducción de la concentración de OD en balsas cubiertas suministradas con aguas tratadas de depuradora. Sin embargo, estos autores no identificaron reducciones en balsas cubiertas suministradas con aguas limpias, probablemente debido a (i) la baja concentración de nutrientes y carga microbiana, (ii) el deterioro de la cobertura que permitió la transmisión de la radiación solar y (iii) la alta frecuencia de regulación para riego. El OD es un parámetro de calidad del agua que puede llegar a representar un factor limitante en algunos sistemas de agricultura intensiva. Una baja concentración de OD en el agua de riego puede tener consecuencias críticas ya que su deficiencia en la raíz puede provocar reducciones de crecimiento, efectos negativos en el desarrollo e incremento de enfermedades (Bhattarai et al., 2005; Marfà et al., 2005). Morad (1995)estableció el umbral crítico de OD en el agua de riego en 3 mg L-1, aunque otros investigadores (Armstrong y Drew, 2002) indicaron que el umbral de concentración de OD debe seleccionarse con precaución debido a la continua variación que el OD experimenta en el suelo. Con el fin de evaluar la posible recuperación en la concentración de OD del agua almacenada en balsas cubiertas durante su tránsito por los sistemas de riego localizado, se realizó un estudio adicional sobre un sistema de riego localizado experimental. Este sistema estaba constituido por una bomba centrífuga que alimentaba cinco laterales de polietileno de 20 metros de longitud. Cuatro de ellos se destinaron a los tratamientos de baja concentración de OD mientras que el quinto fue el tratamiento control (agua saturada de OD). Dentro del grupo de los laterales destinados a agua con baja concentración de OD, tres de ellos se dotaron con emisores de riego localizado, mientras que el cuarto lateral se equipó con un inyector de aire tipo venturi. Se seleccionaron tres clases de emisores de riego localizado atendiendo a sus características hidráulicas y, por tanto, a la turbulencia de su flujo. De este modo, EM1 fue un emisor con laberinto insertado en la línea porta-goteros y caracterizado por su flujo turbulento, EM2 fue un emisor pinchado en la línea porta-goteros y caracterizado por un flujo turbulento intermedio y EM3 fue un microtubo caracterizado por su flujo cuasi-laminar. Después de pasar el agua a través de los emisores o del inyector de aire, ésta fluyó directamente al suelo. La concentración de OD se determinó mediante un oxímetro portátil en diferentes puntos de muestreo: (i) en la balsa de riego, (ii) después de la bomba, (iii) después de los emisores, (iv) después del inyector de aire venturi, (v) en el suelo 24 horas después del riego y (vi) en agua para el tratamiento control. El OD en el suelo se registró con cuatro muestreadores de agua subterráneos que se instalaron con el fin de succionar el agua del suelo a la profundidad de 0,40 m. Los resultados indican que el paso del agua por los emisores de riego y su posterior infiltración en el suelo fueron las etapas donde más oxigenación se produjo, siendo los emisores EM1 y EM2, caracterizados por su flujo más turbulento, los que mostraron mayores incrementos. Los niveles finales de OD en el suelo presentaron una correcta oxigenación del agua de riego, muy superior a los niveles críticos manifestados en la literatura (Marfà et al., 2005) y similares a los registrados en el tratamiento control. El aireador venturi aportó oxígeno al agua de riego, alcanzando concentraciones próximas a las del tratamiento control. La baja concentración de OD en el agua almacenada no parece ser una limitación para la instalación de las coberturas ya que se recuperan los niveles normales de OD en el tránsito por los sistemas de riego localizado y el suelo. El diseño del sistema de riego puede influir en la recuperación de los niveles de OD, siendo la elección del emisor el factor más importante. Bajo las condiciones de un riego en cultivo hidropónico, carente de emisores de riego, no existe la posibilidad de oxigenar el agua de riego. Se requiere, por tanto, la instalación de inyectores de aire tipo venturi que incrementen la concentración de OD en la solución de riego cuando éste se realiza con agua de baja concentración de OD.La segunda línea de actuación de la tesis es el estudio de los procesos de condensación sobre superficies. Los ensayos experimentales de distintos materiales de cobertura para balsas de riego, realizados a pequeña escala por Martínez-Alvarez et al. (2006), pusieron de manifiesto que una parte importante de la reducción de la evaporación estaba relacionada con los procesos nocturnos de condensación. Así, para el caso particular de la malla de doble rafia de polietileno negro, la condensación llegó a suponer el 20% de la reducción en la evaporación. Esta línea de actuación pretende analizar los factores físicos que condicionan la formación natural de la condensación de agua desde la atmósfera sobre superficies pasivas, como es el caso de las CSSs. Además, la recuperación de rocío en regiones áridas y semiáridas puede suponer una fuente alternativa de recursos hídricos no convencionales, por lo que el conocimiento de su potencial resulta de gran interés ya que podría ayudar a mitigar el impacto de eventos extremos como las sequías en estas regiones. Por tanto, el estudio que se recoge en esta tesis supone un punto de partida fundamental para la comprensión, análisis y futura modelización de los procesos de condensación de agua sobre CSSs.Se han desarrollado distintos métodos y equipamiento para medir y cuantificar la producción de condensación, destacando el uso de Condensadores Radiativos Pasivos (CRPs) (Beysens et al., 2005a), como la opción más prometedora desde el punto de vista técnico y científico, ya que permite usar diferentes films y tipologías estructurales. Los CRPs estándares consisten en una estructura de 1 m2 de superficie, inclinada 30º respecto al nivel del suelo, y revestidos con un film de un material altamente emisivo (normalmente polietileno de baja densidad). El estudio de la condensación se llevó a cabo mediante un diseño experimental consistente en dos CRPs, que se instalaron siguiendo las recomendaciones de la OPUR (International Organization for Dew Utilization) en la Estación Experimental de Investigación Agroalimentaria “Tomás Ferro”. El primero de ellos se cubrió con un film blanco de polietileno de baja densidad, especialmente diseñado por la OPUR para la producción de condensación, mientras que el segundo se cubrió con un film negro de polietileno de baja densidad, usado habitualmente en agricultura para acolchados. Se determinaron mediante espectroscopía las propiedades ópticas de ambos films en la región espectral del infrarrojo medio (2,5 – 25 μm) con el objetivo de determinar tanto su emisividad como la energía emitida, que son dos características fundamentales para el estudio de materiales utilizados en producción de agua de condensación. La condensación producida en los CRPs durante el periodo de observación (de mayo de 2009 a mayo de 2010) se recogió por gravedad en una canaleta, que la condujo hasta un recipiente donde se pesó a escala diaria mediante una balanza de precisión. El diseño experimental se completó con el registro de las principales variables meteorológicas, la radiación de onda larga y la temperatura de ambos films.La producción de condensación mostró una buena correlación con los valores nocturnos de humedad relativa, temperatura de rocío y radiación neta sobre los condensadores. Se desarrolló una relación empírica que explicó el 66% de la varianza total y que, por tanto, se considera adecuada para estimar la producción diaria de condensación. La producción de agua de los CRPs fue del orden de 20 mm anuales, cifra ligeramente superior a las producciones obtenidas en estudios previos en otras regiones mediterráneas (Muselli et al., 2002; Beysens et al., 2007; Muselli et al., 2009). Este resultado pone de manifiesto que los CRPs son una técnica adecuada para producir agua desde la atmósfera en regiones donde el acceso libre al agua y a la energía es extremadamente difícil y costoso. Los resultados también indican que el film negro presenta ciertas ventajas sobre el film blanco, como la mayor emisividad y energía emitida en el rango más bajo del infrarrojo medio (2,5 a 7 μm), circunstancia que le permitió obtener una mejor producción de condensación. El film negro también tuvo una mayor vida útil y un menor coste que el film blanco, por lo que se considera que resulta más adecuado para su uso a gran escala.Teniendo en cuenta que actualmente el umbral de precisión de los sensores de presión es aproximadamente ±0,4 mm de columna de agua, resulta prácticamente imposible cuantificar la condensación de rocío sobre superficies de agua tales como balsas y embalses. Por tanto, el desarrollo y validación experimental de modelos de condensación sobre superficies pasivas basados en la resolución del balance de energía puede considerarse una futura línea de trabajo que permita estimar la condensación sobre CRPs, CSSs e incluso masas de agua. Los resultados obtenidos en esta tesis, “Efectos de la aplicación de coberturas de sombreo suspendidas sobre balsas de riego” conjuntamente con los resultados obtenidos por la doctora Belén Gallego Elvira en su tesis presentada en 2010, “Análisis de la evaporación en embalses de riego y de su reducción con coberturas de sombreo”, ponen de manifiesto el notable interés del uso de CSSs sobre balsas de riego con el objetivo de reducir la evaporación y mejorar la calidad del agua en regiones áridas y semiáridas, donde la reducción en su disponibilidad, el deterioro de su calidad y su progresivo encarecimiento justifican su instalación. [ENG]Over the last decades, there have been significant water shortages especially in arid and semiarid regions. It happens in the Segura River Basin (south-eastern Spain) where an increasing demand of water has exerted heavy pressure on water resources, reaching a structural deficit of 460 hm3 affecting to 2.7 105 ha of irrigation land (CHS, 2007). Traditional furrow irrigation has been almost entirely replaced by drip irrigation systems in an effort to improve both water use efficiency and productivity in agriculture. Currently, drip irrigation takes up 204.000 ha in the SRB, or approximately 80% of the irrigated land. In this basin, the collective irrigation schemes, distribute water to farms generally by turns. There is an extended problem to fit the water supply and the crop water requirements. Accordingly, in order to deal with irregular water allotment and extended periods without water supply, many farms and collective irrigation schemes use Agricultural Water Reservoirs (AWRs). However, there are at least two drawbacks to the on-farm AWRs approach:1- AWRs can experience significant evaporation losses in arid and semi-arid climates. There are more than 14,000 AWRs in the basin (1.81% of the irrigated land), with annual evaporative loss estimates of 58.5 hm3, equivalent to 8.3% of the water consumed by agriculture (Martínez-Alvarez et al., 2008). 2- The high nutrient loading in AWRs induce frequent algal blooms, especially if the water comes from a subsurface origin and there are favourable climatic conditions. Those algae increase the concentration of suspended particulate matter in the water and can cause serious problems in drip irrigation systems, like clogging emitters and affecting the uniformity of water application (Bucks and Nakayama, 1991; Brainwood et al., 2004). Nowadays, new technologies have been developed to reduce evaporative loss from AWRs (Craig et al., 2005). It is especially interesting the installation of Suspended Shade Cloth Covers (SSCCs). SSCCs installation consists of covering the AWR surface with a shade cover that is supported by a double reticulated frame structure made of steel or polyamide cables. The cables are anchored either into the storage wall or to galvanised steel posts bolted to concrete footings. A black double polyethylene fabric is then attached between the frames and suspended over the AWR. The fabric is porous to water and air to avoid an excessive structural effort.SSCCs allow to reach annual evaporation reduction factors higher that 80% and they are from a technical point of view, a suitable option to reduce evaporation from AWRs in the Segura River Basin (Gallego-Elvira et al., 2010). An additional benefit of covering AWRs with SSCCs is to improve water quality by (1) reducing algal photosynthesis and primary production by reducing incident solar radiation, (2) excluding wind-borne dust and debris and (3) reducing the salinity of the stored water. The first part of the thesis aims at assessing the effect of the installation of a SSCC in the stored water quality. To carry out with this objective, an experimental AWR located at the Agricultural Experimental Station “Tomás Ferro” of the Technical University of Cartagena (La Palma, Murcia) was monitored. The experimental AWR is a typical on-farm, medium-term storage in the site of study. It has a surface area of 2,400 m2, a depth of 5 m, with a storage capacity of 9,790 m3. Seepage through its walls and bottom is prevented by means of a waterproof liner. The experiment started in April 2007 and was performed for two consecutive years, concluding in April 2009. In the first year, the AWR remained uncovered, whereas in the second year, the SSCC was installed.At the start of the trial, the AWR was filled with water piped from diverse sources to get the electrical conductivity to 2 mS cm-1. During the two-year experimental period, the AWR was not used for irrigation purposes, and there were just two partial refills. The first one (10.4% of the maximum stored volume) occurred in September 2007 in order to compensate for summer evaporation. The second refill (3.8% of the maximum stored volume) was performed prior to the installation of the SSCC in March 2008. To evaluate water quality, the following parameters were measured in the water profile: water temperature, electrical conductivity, chlorophyll – a, turbidity and Dissolved Oxygen (DO). Besides, the evaporation rate, rainfall, wind speed and solar radiation were continuously monitored above the water in the uncovered AWR. During the second year of experimentation, additional sensors were installed to measure wind speed and transmitted solar radiation under the cover. The main results of this study manifest that in the first year, the AWR behaviour was quasi-isothermal whereas in the second year, installing a SSCC in March 2008 induced a thermal gradient in the water that reached a maximum temperature difference of 12 ºC during summer. The positive balance between rainfall and evaporation during the second year reduced the EC (approximately 10%) which can produce agronomic benefits when low quali

Modelo en red para la simulación de procesos de difusión de agua en suelos agrícolas

Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómic

Parametrización de la ecuación de Hargreaves en el oasis norte de Mendoza, Argentina

In view of the water scarcity that affects the province of Mendoza, Argentina, information on reference crop evapotranspiration (ET0) is crucial for irrigation scheduling. Data that are not generally available is required for the determination of ET0, with the Penman-Monteith FAO56 equation (PM). The Hargreaves equation (HG), which only requires air temperature data, represents an alternative to calculate ET0, after its local or regional calibration with PM. In this paper, the Hargreaves equation was calibrated locally by means of annual (Ca) and monthly (Cm,j) adjustment coefficients for the northern oasis of Mendoza. Also, a regionalisation of the Ca was performed considering environmental variables. The local adjustment with both coefficients made it possible to correct the positive bias that indicated an overestimation of HG with respect to PM in 12 meteorological stations. The mean value of the root mean square error decreased from 0.80 mm day-1 to 0.57 mm day-1 with the Ca adjustment coefficient, and to 0.55 mm day-1 with the Cm,j adjustment coefficient, while the absolute error decreased from 0.63 to 0.42 and 0.39, respectively. Wind speed was the variable that best explained the regional variability of the Ca (R2 = 0.64).Ante la escasez hídrica atravesada por Mendoza, Argentina, es importante conocer la evapotranspiración referencia (ET0) de los cultivos para programar el riego. Su cálculo, a partir de la ecuación de Penman-Monteith FAO56 (PM), requiere contar con datos no disponibles en general. La ecuación de Hargreaves (HG), que solo requiere datos de temperaturas del aire, representa una alternativa para calcular ET0, luego de su calibración local o regional con PM. En este trabajo se calibró localmente la ecuación de Hargreaves por medio de coeficientes de ajuste anuales (Ca) y mensuales (Cm,j) para el oasis norte de Mendoza. También, se llevó a cabo una regionalización del Ca considerando las variables ambientales. El ajuste local con ambos coeficientes logró eliminar el sesgo positivo que indicaba una sobrestimación de HG con respecto a PM en las 12 estaciones meteorológicas consideradas. El valor promedio del error cuadrático medio disminuyó de 0,80 mm día-1 a 0,57 mm día-1 con el ajuste con Ca y a 0,55 mm día-1 con el uso de Cm,j, mientras que el error absoluto disminuyó de 0,63 a 0,42 y 0,39 respectivamente. La velocidad del viento fue la variable que mejor explicó la variabilidad regional del Ca (R2 = 0,64).Fil: Aguilera, Regina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias AgrariasFil: Maestre-Valero, José Francisco. Universidad Politécnica de Cartagena (Murcia, España)Fil: Martínez-Alvarez, Victoriano. Universidad Politécnica de Cartagena (Murcia, España)Fil: Gassmann, María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y TécnicasFil: Morábito, José. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agraria

Desalination of seawater for agricultural irrigation

Food security concerns, climate change impacts, and increased pressure on conventional water resources have encouraged the agricultural use of nonconventional water resources in the last decade. As a result, desalinated seawater (DSW) has already consolidated its position as an alternative source to increase the supply for crop irrigation in Spain and Israel, where farmers’ acceptance is progressively on the rise. The first experiences in these regions highlighted that DSW agricultural use involves new agronomic, economic, and environmental challenges which require innovative research approaches and imply novel water management strategies. In this Special Issue, eight high-quality papers which present current research trials and study cases, covering a wide range of topics that are relevant when irrigating with DSW, have been selected. The papers came from the three regions of the world that currently have a massive agricultural DSW supply: Southeastern Spain, Israel, and the Canary Islands

Simultaneous solution for water, heat and salt balances in a Mediterranean coastal lagoon (Mar Menor, Spain)

A modelling approach is proposed to evaluate the environmental dynamics of coastal lagoons. The water, heat and salt balances are addressed simultaneously, providing a better estimation of evaporation and water exchanges. Compared to traditional approaches, the model presented accounts for the effects of water salinity, heat storage and net energy advected in the water body. The model was applied daily to the Mar Menor coastal lagoon (SE Spain) from 2003 through 2006. Water exchanges with the Mediterranean Sea were estimated based on the monthly trend of the lagoon salinity and were correlated with monthly averages of wind speed. The mean daily water exchange with the sea was 1.77 hm3 d 1. This exchange accounted for only 1% of the heat losses in the lagoon heat balance, and it is the most important flow in the water balance. The mean annual evaporation flux amounted to 101.3 W m-2 (3.55 mm d-1), while the sensible heat flux amounted to 19.7 W m-2, leading to an annual Bowen ratio on the order of 0.19. To validate the model, daily water temperatures were predicted based on the daily heat balance of the water body and were compared with remote sensing data from water surface standard products.The authors acknowledge the Fundación Instituto Euromediterráneo del Agua (Murcia, Spain) for the financial support that made possible this study

Life cycle assessment of fruit and vegetable production in the Region of Murcia (south-east Spain) and evaluation of impact mitigation practices

The Region of Murcia (south-east Spain) is a world-leading agricultural producer which exports 2.5 million tonnes of fruit and vegetables per year. It holds a leading position in international sales of many fresh products including lettuce, broccoli, lemon, melon and artichoke. However, the sustainability of this highly profitable business is in the spotlight as concerns mount regarding environmental exhaustion caused by intensive farming. To gain a more objective perspective, we present the first quantification of the environmental impacts of the fruit and vegetable production systems in this region using a “cradleto- gate” life cycle assessment. We provide standard measurable values of resource depletion; acidification and eutrophication hazards; global warming potential; and use of water resources. Once the crops and agricultural stages in critical need of intervention are identified, we propose and evaluate mitigation strategies to curb their impact. Our results show that in general woody crops have bigger footprints than vegetable crops, as they usually demand higher amounts of energy, pesticides, fertilisers and water, for considerably lower yields. Nonetheless, a turnabout in the carbon footprint was observed when CO2 fixation, which is commonly not included in Life Cycle Assessments (LCAs), was accounted for. This is due to the fact that woody crops, despite having higher emissions, are more efficient carbon sinks. When analysing impacts per agricultural stage, our results add more weight to the growing body of LCA-based evidence that irrigation, field work operations and fertiliser production have the most detrimental impacts. The most promising impact-mitigation action was the replacement of mineral fertiliser with manure, which offered potential footprint reductions of up to 10% and 21% for vegetable and woody crops, respectively. For woody crops, moderate impact reductions (up to 6% without a decline in yield) can also be achieved with deficit irrigation, which can be applied in synergy with mulching or organic fertilising. Finally, we compared our results against previous studies and highlighted comparability limitations, such as the inter-annual productivity fluctuations and the wide variability in agricultural practices.This study was supported by the European Regional Development Fund (ERDF, European Commission) and Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (Grant number AGL2017- 85857-C2-2-R). We are also grateful to Catedra Trasvase y Sostenibilidad de Jose Manuel Claver Valderas of the Technical University of Cartagena for providing complementary funds to finance this research. In addition, B. Gallego-Elvira acknowledges support from the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (“Beatriz Galindo” Fellowship BEAGAL18/00081)

Influence of the water source on the carbon footprint of irrigated agriculture: a regional study in South-Eastern Spain

Curbing greenhouse gas (GHG) emissions to combat climate change is a major global challenge. Although irrigated agriculture consumes considerable energy that generates GHG emissions, the biomass produced also represents an important CO2 sink, which can counterbalance the emissions. The source of the water supply considerably influences the irrigation energy consumption and, consequently, the resulting carbon footprint. This study evaluates the potential impact on the carbon footprint of partially and fully replacing the conventional supply from Tagus–Segura water transfer (TSWT) with desalinated seawater (DSW) in the irrigation districts of the Segura River basin (south-eastern Spain). The results provide evidence that the crop GHG emissions depend largely on the water source and, consequently, its carbon footprint. In this sense, in the hypothetical scenario of the TSWT being completely replaced with DSW, GHG emissions may increase by up to 50% and the carbon balance could be reduced by 41%. However, even in this unfavourable situation, irrigated agriculture in the study area could still act as a CO2 sink with a negative total and specific carbon balance of −707,276 t CO2/year and −8.10 t CO2/ha-year, respectively. This study provides significant policy implications for understanding the water–energy–food nexus in water-scarce regions.This study was promoted and funded by the Cátedra Trasvase y Sostenibilidad–Jose Manuel Claver Valderas of the Technical University of Cartagena. The study was also supported by the Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO), the Agencia Estatal de Investigación (AEI) and the Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) under the projects RIDESOST (AGL2017-85857-C2-2-R) and SEARRISOST (RTC-2017-6192-2). Gallego-Elvira acknowledges the support from The Ministry of Science, Innovation and University (“Beatriz Galindo” Fellowship BEAGAL18/00081)

Influencia de la humedad relativa y el viento en el funcionamiento de condensadores radiativos pasivos

El uso de condensadores radiativos pasivos (CRPs) parece ser una técnica adecuada para determinar y cuantificar eventos de condensación natural. En este estudio, dos CRPs se equiparon con dos films de polietileno de diferentes características físico - químicas. Uno de ellos de color blanco, tratado especialmente para favorecer la condensación y otro de color negro típicamente usado en cobertura de invernaderos. El agua condensada se recogió diariamente mediante un depósito instalado en cada CRP y se correlacionó con las principales variables meteorológicas. El CRP con el film negro recogió un 17,8 % más de condensación que el CRP con el film blanco como consecuencia de su mayor enfriamiento radiativo nocturno. Finalmente, la humedad relativa y el viento condicionaron fuertemente la formación de condensación.Asociación de Jóvenes Investigadores de Cartagena, (AJICT). Universidad Politécnica de Cartagena. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial UPCT, (ETSII). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, (ETSIA), Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación (ETSIT). Escuela de Ingeniería de Caminos, Canales, y Puertos y de Ingeniería de Minas, (EICM). Fundación Séneca, Agencia Regional de Ciencia y Tecnología. Parque Tecnológico de Fuente Álamo. Grupo Aquilin

Efectos de las coberturas de sombreo sobre la calidad del agua almacenada en balsas de regulación de riego

El objetivo de este estudio fue identificar el efecto de la instalación de una cobertura de sombreo suspendida (CSS) en la calidad del agua almacenada en balsas de riego. Durante un año se monitorizaron tres balsas de riego ubicadas en el sureste español. Una de ellas, B1, se cubrió con una CSS mientras que las otras dos, B2 y B3, permanecieron descubiertas durante toda la experimentación. Mensualmente se recogieron muestras de agua a varias profundidades y se utilizó una sonda multiparamétrica YSI - Series para determinar los principales parámetros que afectan a la calidad del agua (algas, temperatura, conductividad eléctrica, oxígeno disuleto, clorofila y turbidez). Los resultados muestrasn una mejora de la calidad del agua almacenada para su uso en sistemas de riego localizado y de alta presión que requieren bajos niveles de concentración de algas.Asociación de Jóvenes Investigadores de Cartagena, (AJICT). Universidad Politécnica de Cartagena. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial UPCT, (ETSII). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, (ETSIA), Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación (ETSIT). Cátedra Bancaja, Jóvenes Emprendedores. Hero. Parque Tecnológico de Fuente Álamo. Grupo Aquilin