Growth and yield of tomato crop under subsurface drip irrigation treated with different Trifluralin doses

[SPA] El trabajo pretende evaluar el crecimiento y rendimiento de un cultivo de tomate atendiendo al tipo del sistema de riego localizado: subterráneo (SDI) y superficial (CDI), sustrato y dosis y modo de aplicación de Trifluralina (TFN).Este trabajo consta de dos partes: la primera compara ambos sistemas de riego, evaluando la acción de TFN y su eficacia en la prevención de la intrusión radicular. Los resultados mostraron que SDI con una dosis apropiada de TFN generó mayor producción que CDI. La segunda parte evaluó la implicación de diferentes tipos de substratos, dosis de TFN y método de aplicación de TFN sobre el rendimiento y crecimiento de un cultivo de tomate bajo SDI. Los resultados sugieren que el incremento en la dosis de TFN previene la intrusión radicular pero reduce el potencial productivo del cultivo. Este hecho fue mayor en suelos con baja capacidad de retención de agua y TFN, donde el riesgo de intrusión radicular es reducido, por lo que dosis altas de TFN tiene una acción nociva sobre la producción. [ENG] The study evaluates the influence of the irrigation system, the soil substrate, the dosage and application of the herbicide trifluralin (TFN) in the growth and yield of tomato crops. This work comprised two differentiated parts. The first compares both systems irrigation, evaluating TFN action and its efficacy preventing from root intrusion. Results showed that SDI with an appropriate dosage of TFN to prevent from root intrusion, yielded higher production that CDI. The second part assessed the implication of different soil substrates, TFN dosage and application method in the yield and growth of tomato crops under SDI. Results suggested that an increasing dose of TFN prevents drippers from root intrusion but reduced crop productivity. This fact was enhanced in soils with low water retention capacity (sand), where the risk of root intrusion was lower, so high doses of TFN had a harmful rather than a beneficial effect on crop production.Trabajo financiado por el Proyecto de Investigación “Desarrollo técnico y agronómico del riego localizado subterráneo como alternativa para aumentar la eficiencia hídrica en diferentes sistemas agrícolas. 480/02PA” entre la UPCT y Sistema Azud S. A

Subsurface drip irrigation vs. surface drip irrigation in tomato

[SPA] Las motivaciones de este trabajo se fundamentan en la necesidad de caracterizar y valorar la utilidad de los sistemas de riego localizado subterráneo (RLSub) y la medida en la que estos se ven modulados por el diseño agronómico e hidráulico del sistema, y de forma aún más significativa por la aparición de obstrucciones en los emisores enterrados, y más particularmente las debidas a la intrusión radicular, en este sentido, es muy importante caracterizar las variables que las modulan para asegurar la viabilidad y eficiencia de este sistema de riego. Se pretende estudiar las diferencias en desarrollo y productividad con distintos tipos de sustrato, y distintos tipos de sistema de riego, siendo uno de ellos el RLSub, manejado con diferentes tratamientos del herbicida Trifluralina (TFN). Se evaluará la respuesta del cultivo atendiendo al tipo de sistema de riego empleado en términos de eficiencia en el uso del agua y valorando la respuesta a la aplicación de TFN sobre éstos y sobre la aparición de intrusión radicular de distintos tipos de emisores. [ENG] The motivations of this paper are based on the need to characterize and assess the utility of subsurface drip irrigation (RLSub) and the extent to which these are modulated by the agronomic and hydraulic system design, and even more significant for the occurrence of clogging in the buried emitter, and more particularly those caused by root intrusion, in this respect, is very important variables that characterize modulated to ensure the viability and efficiency of the irrigation system. It aims to study the differences in development and productivity with different substrate types and different types of irrigation system, one being the RLSub, handled with different treatments of the herbicide Trifluralina (TFN). Crop response by type of irrigation system used, in terms of efficiency in water use and response to the application of TFN on these and on the occurrence of root intrusion of different types of emitters, is evaluated.Este trabajo ha sido financiado a través del proyecto de investigación “Desarrollo técnico y agronómico del riego localizado subterráneo como alternativa para aumentar la eficiencia hídrica en diferentes sistemas agrícolas. 480/02PA” firmado entre la Universidad Politécnica de Cartagena (Grupo de Investigación “Agroquímica, Tecnología y manejo de Suelos y Sustratos” del Departamento Ciencia y Tecnología Agraria) y la empresa Sistema Azud S. A

Agronomical aspects of desalinated seawater for crop irrigation in the Segura River Basin (south-eastern Spain)

[SPA] Este estudio evalúa los aspectos agronómicos que deben ser considerados en el uso del agua marina desalada (DSW) en la cuenca del río Segura (SRB), dentro de un estudio de marco de orden superior, donde se analizan aspectos de planificación, ambientales (agua y energía), huella de carbono y económicos, y donde se describe y examina desde una perspectiva crítica el desarrollo y ejecución del abastecimiento del agua desalada para la agricultura en la cuenca del Segura. En este sentido, para la caracterización de la química del agua desalada, se han analizado datos de salinidad, nutrientes, elementos fitotóxicos, SAR y estabilidad química y pH de las cuatro principales desaladoras (IDAM) que abastecen a las zonas regables (Águilas, Valdelentisco, Torrevieja y Escombreras), realizando una comparación con el Trasvase Tajo Segura (TSW) y el agua de salobre de pozos (BGW). Este estudio sienta las bases de la caracterización química para las estrategias de mezcla que deben ser modelizadas según las diferentes zonas regables y tipología de cultivo de la cuenca. [ENG] Este estudio evalúa los aspectos agronómicos que deben ser considerados en el uso del agua marina desalada (DSW) en la cuenca del río Segura (SRB), dentro de un estudio de marco de orden superior, donde se analizan aspectos de planificación, ambientales (agua y energía), huella de carbono y económicos, y donde se describe y examina desde una perspectiva crítica el desarrollo y ejecución del abastecimiento del agua desalada para la agricultura en la cuenca del Segura. En este sentido, para la caracterización de la química del agua desalada, se han analizado datos de salinidad, nutrientes, elementos fitotóxicos, SAR y estabilidad química y pH de las cuatro principales desaladoras (IDAM) que abastecen a las zonas regables (Águilas, Valdelentisco, Torrevieja y Escombreras), realizando una comparación con el Trasvase Tajo Segura (TSW) y el agua de salobre de pozos (BGW). Este estudio sienta las bases de la caracterización química para las estrategias de mezcla que deben ser modelizadas según las diferentes zonas regables y tipología de cultivo de la cuenca.Esta investigación ha sido financiada por el Programa de Apoyo a la Investigación de la Fundación Séneca-Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia a través del proyecto 19280/PI/14. Agradecimientos también a la Cátedra Trasvase y sostenibilidad – José Manuel Claver Valderas, y a los datos suministrados por ACUAMED

Monitorización de dos cuencas hidrológicas en la comunidad de Madrid mediante el empleo de sensores doppler para el aforo de corrientes

[ES] La obtención de datos foronómicos de calidad es fundamental para la evaluación de modelos hidrológicos. Con el fin de evaluar distintos modelos distribuidos, propuestos para la predicción de avenidas de diseño en pequeñas cuencas rurales no aforadas, se instalaron a principios de 1998 dos estaciones de aforo en sendos cauces naturales de la Comunidad de Madrid. Éstas están equipadas con una membrana de presión, que mide la altura de la lámina de agua en el canal, y un emisor-receptor de ondas de alta frecuencia, que relaciona el efecto Doppler producido por las partículas arrastradas en la corriente con la velocidad media del flujo. La información registrada nos permite conocer el caudal circulante en cada instante por el punto de aforo mediante la aplicación del método área-velocidad. La aplicación de esta tecnología al aforo de corrientes naturales es innovadora en nuestro país, por lo que las ventajas, inconvenientes y limitaciones encontradas, tras cuatro años de experiencia en lasMartínez Álvarez, V.; García García, AI.; Ayuga Tellez, F. (2004). Monitorización de dos cuencas hidrológicas en la comunidad de Madrid mediante el empleo de sensores doppler para el aforo de corrientes. Ingeniería del agua. 11(2):201-210. https://doi.org/10.4995/ia.2004.2528OJS20121011

Irriblend-DSW: A decision support tool for the optimal blending of desalinated and conventional irrigation waters in dry regions

Desalinated sea water (DSW) is increasingly being used as an alternative source of irrigation in dry coastal areas. Owing to its high price and singular composition, it is often blended with other water resources to curb costs. Although this is a common practice, limited resources are available to manage the increased agro-economic complexity required to balance several water sources with heterogeneous quality, price, and availability restrictions. To support the management of fertigation with DSW, in this study, we present an open-source decision support tool (DST), Irriblend-DSW. The DST has been designed to identify potentially profitable fertigation options for different water and fertiliser availability scenarios. To demonstrate the key features of the tool, we applied it to two actual case study scenarios in south-eastern Spain, where severe water scarcity led to massive seawater desalination for agricultural supply. The information provided by the DST enabled the assessment of the viability of different water blending options and the selection of an optimal combination of water and fertilisers. The simulation results showed that the fertigation costs of the studied crops, hydroponic lettuce, and greenhouse tomato substantially increased with the integration of DSW. The DST output showed how water price rises, and how additional types and amounts of fertilisers are required when more DSW is used. However, because the salinity of the blend is also reduced with the use of DSW, the yield outcome improves and, thus, to some extent, compensates for the increased cost. In fact, despite higher costs, the studied crops were found to be very profitable when the optimised solutions computed by the DST were selected. Moreover, the optimum fertigation solutions not only reduced costs but also decreased nutrient leaching in areas of severely polluted aquifers.This study was supported by the Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO, Spain), the Agencia Estatal de Investigación (AEI, Spain), and the Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER, Europe), which funded the project RIDESOST (AGL2017-85857-C2-1-R and AGL2017-85857-C2–2-R). Additional support was provided by the European Commission (Europe) (grant LIFE16 ENV/ES/000341, DESEACROP Project). The collaboration of Cátedra Trasvase y Sostenibilidad – Jose Manuel Claver Valderas is also acknowledged. B. Gallego-Elvira acknowledges support from the Ministry of Science, Innovation and University of Spain (“Beatriz Galindo” Fellowship BEAGAL18/00081)

Multidisciplinary assessment of the agricultural supply of desalinated seawater in south-eastern Spain

Desalinated seawater (DSW) has provided a steady supply of agricultural water for the last decade in south-eastern (SE) Spain, overcoming climatological and hydrological constraints. This article analyses the impacts of the progressive replacement of traditional irrigation water resources with DSW on the main crops of SE Spain, from agronomic, environmental, and economic perspectives, for the first time. The regional magnitude and spatial variability of these impacts have also been evaluated. To that end, six impact indicators were identified and calculated for three water supply scenarios using increasing proportions of DSW, which is representative of the current and possible future situations. The results reflect the high variability of the impact indicators for the different crops. The agronomic impact is favourable but the benefits of reducing water salinity become saturated when DSW exceeds 50 %. The detrimental environmental impact is due to the higher specific energy consumption associated with increased DSW supply, although this is not an intrinsic problem of seawater desalination since it could be mitigated using renewable energies. The economic impact is very sensitive to the cost of DSW and offers heterogeneous results for the different crops. The results show that the combined use of DSW with traditional resources is the most efficient option from the different perspectives of the study, rather than irrigating with DSW alone. The insights from this study could be useful for the assessment of the feasibility of integrating DSW to support agriculture in other regions where desalination plants are being considered to support the water supply.This work is a result of a internship funded by the Autonomous Community of the Region of Murcia through the Fundación Séneca - Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia (Seneca Foundation - Agency for Science and Technology in the Region of Murcia) and European programme NextGenerationEU. The research was also funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033, project SEA4CROP (PID2020-118492RA-C22). Imbernón-Mulero acknowledges the financial support for his PhD work from the project SEA4CROP and the predoctoral programme of the Technical University of Cartagena (RV-484/21, UPCT, Spain). B. Gallego-Elvira acknowledges the support from the Spanish Ministry of Universities (‘Beatriz Galindo’ Fellowship BEAGAL18/00081). The financial support of Catedra Trasvase y Sostenibilidad – Jose Manuel Claver Valderas and the Autonomous Community of Murcia Region is also acknowledged

Characterization of the agricultural supply of desalinated seawater in Southeastern Spain

The increasing shortage of water for crop irrigation in arid and semiarid regions is encouraging the use of non-conventional resources. In the last decade, seawater desalination has consolidated its position as an alternative source to increase the supply for agricultural irrigation in Spain and Israel, where the farmers’ acceptance is progressively rising, despite the supply price being much higher than that of other conventional water sources. This article describes the current situation of desalinated seawater production and supply to agriculture in the southeast of Spain, and analyzes key questions such as its role in regional water planning, the infrastructure needed for conveyance and distribution, the energy requirements, the production and distribution costs, and the final price to farmers. The study is based on descriptive and quantitative data collected from desalination plants and irrigation district managers through technical questionnaires and personal interviews. The results show how seawater desalination is effectively alleviating the regional constraints in the irrigated agriculture supply, and why it is becoming strategic to maintaining food production and socioeconomic development. However, the high-energy requirements and associated costs in comparison with other water sources limit a more widespread use for agriculture, and for this reason desalinated water still only plays a complementary role in most irrigation districts.The authors would like to thank all the desalination plants and the irrigation district managers for providing the data on which the study has been carried out. The collaboration of partners in DESEACROP Project (Universidad de Almería, Valoriza Agua, and Comunidad de Usuarios de Aguas de la Comarca de Nijar) is also acknowledged

Recycling drainage effluents using reverse osmosis powered by photovoltaic solar energy in hydroponic tomato production: Environmental footprint analysis

Greenhouse cultivation in the Mediterranean region has undoubtedly enhanced the economic growth and has generated social benefits by making an efficient use of resources. However, these production systems caused undesirable environmental impacts. In order to move towards cleaner production in greenhouse areas, this study has assessed the potential environmental benefits and trade-offs of the integration of an on-farm reverse osmosis system powered by photovoltaic solar energy to recycle the drainage effluents from greenhouses. To that end, we compare the environmental footprint of a greenhouse tomato crop using this technology in a hydroponic system (HS), versus the conventional sanded soil ‘enarenado’ (CS) with free-drainage to soil. Additionally, for comparison, three independent irrigation sources (desalinated seawater with low electrical conductivity and two different mixes of underground and desalinated water, with moderate and high electrical conductivity, respectively) were evaluated. The use of desalinated seawater can help reduce the overexploitation of aquifers, although if the desalination process is not done with clean energy it also comes with a negative impact on the carbon footprint. Life Cycle Assessment (LCA) was used to analyse and evaluate six environmental impact indicators associated with these production systems and water treatments. In addition, a sensitivity analysis was conducted to explore the potential environmental benefits of increasing the use of renewable energy for desalinated water production, whilst also curbing the common over-fertilisation malpractice reported in the study area. Based on our findings, the HS with leachate treatment technology showed, compared to the CS system, a significant reduction in the eutrophication (72 %), although it did inevitably increase the depletion of fossil fuels (43 %) global warming (37 %) and acidification (32 %) impacts, due to the need for additional infrastructure and equipment. Among the inputs considered for the cultivation systems, the greenhouse structure, and the production of fertilisers and electricity for fertigation represented the highest environmental burdens. When comparing the three irrigation treatments, it was observed that the partial substitution of desalinated seawater by brackish groundwater substantially mitigated (27 %) the global warming footprint. The sensitivity analysis revealed that a significant reduction in the environmental impact is feasible.This study was funded by the LIFE Program of the European Union through the DESEACROP project (LIFE16-ENV-ES-000341). Gallego-Elvira acknowledges the support from The Ministry of Science, Innovation and University (“Beatriz Galindo” Fellowship BEAGAL18/00081)

Balance de carbono de las zonas regables del trasvase Tajo-Segura

[SPA] La demarcación hidrográfica del Segura se caracteriza por presentar un importante déficit estructural de agua, que afecta fundamentalmente al regadío, ya que se trata del uso con mayor demanda y se considera de menor prioridad que el suministro a poblaciones. La incorporación de Agua Marina Desalinizada (AMD) es una de las principales estrategias para hacer frente al persistente déficit hídrico que afecta al regadío del sureste español. Con el fin de mejorar el conocimiento sobre la sostenibilidad de la agricultura que se desarrolla en las Zonas Regables del Trasvase Tajo-Segura, en este trabajo se estima la huella de carbono de estos regadíos, para tres escenarios de incremento de AMD. Se realiza el balance de carbono como diferencia entre las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) de las actividades agrícolas, y la remoción de CO2 asociada a los cultivos implantados. Los resultados globales indican que los regadíos del trasvase Tajo-Segura (TTS) representan un importante sumidero de carbono en cualquiera de los escenarios analizados, disminuyendo su capacidad como sumidero de carbono conforme se intensifica la energía específica del suministro de agua de riego, variando de -1.208.084 t CO2/año en el Escenario Concesional hasta -707.276 t CO2/año en Escenario de Sustitución del TTS por desalación, pasando por -1.081.080 t CO2/año en el Escenario Actual. La progresiva sustitución de agua del TTS por AMD reduciría en un 30% la capacidad de ser sumidero de CO2 de la agricultura. Los resultados por cultivos muestran que todos los cultivos son sumideros de CO2, siendo los leñosos 9 veces más eficientes que los hortícolas. Las UDAs en las que predominan los cultivos hortícolas serían las más perjudicadas por la sustitución de TTS por AMD. [ENG] The Segura river basin is characterized by a structural water deficit, which fundamentally affects irrigation, since it is the use with the highest demand and considered to be of lower priority than the urban supply. The use of desalinated sea water (DSW) is one of the main strategies to deal with the persistent water deficit that affects irrigated agriculture in south-east Spain. In order to improve the knowledge about the sustainability of crops in the Tajo-Segura Irrigated area, this study evaluates the carbon footprint (CF) of the main crops in the area for three scenarios with increasing DSW. The CF was obtained as difference between the greenhouse gas emissions (GHG) of agricultural activities, and the CO2 fixed by crops. Overall, the results show that Tajo-Segura irrigation area represents an important carbon sink in all scenarios, and that the carbon sink capacity is reduced when the specific energy of the irrigation water supply intensifies, varying from -1,208,084 t CO2/year in the Concessional Scenario up to -707,276 t CO2/year in the TTS water substitution for DSW Scenario, going through -1,081,080 t CO2/year in the Current Scenario. The progressive replacement of TTS water by DSW could potentially reduce CO2 sink capacity of agriculture by 30%. The results show that all crops are CO2 sinks, but the woody crops are 9 times more efficient tan horticultural crops. Therefore, the UDAs in which horticultural crops dominate are expected to be affected the most by the replacement of TTS water by DSW.Las distintas actividades necesarias para el desarrollo de este trabajo han sido financiadas por (1) el Ministerio de Economía y Competitividad y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional a través del proyecto RIDESOST (AGL2017-85857-C2-2-R), y (2) por la Cátedra Universidad-Empresa “Trasvase y Sostenibilidad – José Manuel Claver Valderas”, creada por el Sindicato Central de Regantes del Acueducto Tajo-Segura (SCRATS) y la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT)

Ultrasonidos para el control de algas en aguas regeneradas almacenadas en balsas de riego

El almacenamiento de agua regenerada en balsas de riego favorece la proliferación de algas que pueden afectar negativamente a los sistemas de riego. Este estudio evaluó el efecto de los ultrasonidos sobre parámetros físico-químicos y microbiológicos y sobre la presencia de algas en el agua almacenada en las balsas. Dos equipos de ultrasonidos se instalaron en dos de las cuatro balsas seleccionadas. Los resultados muestran que los ultrasonidos pueden controlar el crecimiento de microalgas, mejorar la calidad del agua almacenada y así evitar problemas de obturación en los sistemas de riego.Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación (ETSIT), Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica (ETSIA), Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial (ETSII), Escuela Técnica Superior de Arquitectura y Edificación (ETSAE), Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos y de Ingeniería de Minas (ETSICCPIM), Facultad de Ciencias de la Empresa (FCCE), Parque Tecnológico de Fuente Álamo (PTFA), Vicerrectorado de Estudiantes y Extensión de la UPCT, Vicerrectorado de Investigación e Innovación de la UPCT, y Vicerrectorado de Internacionalización y Cooperación al Desarrollo de la UPCT