Efecto de la salinidad del agua en las plantas: 2016

jueves, 14 de abril de 2016

domingo, 3 de abril de 2016

RESUMEN

Con esta investigación hemos querido averiguar cuánto afecta la salinidad del agua a las plantas y en qué medida aproximadamente, hallando para ello cuál es la salinidad media en el agua que pueden soportar un determinado grupo de muestras de distintas especies y bajo determinadas condiciones de salinidad cada muestra.

También queremos alertar sobre un riesgo agrícola presente en, sobre todo, la zona mediterránea de la Península Ibérica, que aunque no se tiene demasiado en cuenta cotidianamente, es mucho más peligroso y nocivo de lo que pensamos: la salinización de los acuíferos.

ABSTRACT

With this research, we wanted to find out how much and to what extent the salinity of the water affects to the plants, in order to achieve this aim, the average salinity which a specific group of samples from various species and under certain conditions can withstand in water has been analysed.

We also want to alert about an agricultural risk present in, above all, the Mediterranean area of the Iberian Peninsula. Although it is not too much known because of the few known cases, it is far more dangerous and harmful than we think: salinization of aquifers.

PALABRAS CLAVE

Sal común (Cloruro sódico), agua, salinidad, concentración salina, riesgo agrícola, acuífero.

KEYWORDS

Common salt (Sodium Chloride), water, salinity, salt concentration, agricultural risk, aquifer.

INTRODUCCIÓN. EL NaCl Y SUS PERJUICIOS

Como se nos lleva enseñando desde pequeños, desde Primaria, las plantas transportan sus nutrientes mediante la savia, de la cual podemos diferenciar la savia elaborada y la savia bruta, siendo, ésta última, en la que nos centraremos. La savia bruta está formada básicamente por agua y sales minerales, tales como fosfatos o nitratos. De entre todas estas sales, vamos a centrarnos en una en concreto, ya que ésta será el objeto principal de la investigación: el NaCl, o cloruro sódico.

El cloruro sódico es una sal binaria procedente de un enlace iónico entre los bioelementos secundarios sodio y cloro en sus formas iónicas (Na+ y Cl- respectivamente). Como bioelementos que son, realizan una función determinada en los seres vivos, que en el caso de las plantas es:

— Na+: Actúa como sustituto del ión potasio (K+) en el proceso de apertura y cierre de los estomas, y también como sintetizador de la clorofila.

— Cl-: En las plantas posee una función similar que en el resto de los seres vivos, que es básicamente la de regular la presión osmótica del organismo y controlar los niveles iónicos del mismo.

A pesar de desempeñar funciones importantes en los vegetales, la cantidad de ambos iones que necesitan las plantas es ínfima (según la propia definición de "bioelemento secundario", entre un 1% y un 0,1% de la composición total), y el problema radica pues en que, en ocasiones, la concentración de estos dos elementos en el medio de las plantas supera a la cantidad que éstas pueden soportar de ambos bioelementos. Cuando se produce este exceso de cloruro sódico en, concretamente, el sustrato de las plantas, se producen una serie de perjuicios como puede ser:

— La compactación del suelo, lo que impide la expansión de las raíces y dificulta que éstas absorban el agua y las sales del suelo.

— Al encontrarse en una concentración superior, la planta absorberá los iones de sodio y cloro disueltos en el agua de manera indiscriminada, estorbando en la absorción de otros nutrientes también necesarios para el vegetal.

— Al igual que cualquier otro compuesto o elemento, el exceso de sodio o cloro en el organismo de las plantas provoca unos determinados niveles de toxicidad que acarrean sus respectivas enfermedades.

Es, precisamente, por todos estos perjuicios que provoca el cloruro sódico por lo que se intenta evitar a toda costa tanto en la agricultura como en cualquier otro campo de la botánica, pero, aunque todos sabemos que es perjudicial, no sabríamos decir cuán peligrosa es para las plantas, por lo que para ello, esta investigación, tendrá como fin averiguar cómo de nocivo es el NaCl en el medio de los vegetales.

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

El objetivo principal de esta investigación es averiguar cuál es el nivel de salinidad media en el agua que pueden soportar las plantas para hacer ver cómo de peligroso es este factor en los vegetales.

MATERIALES Y HERRAMIENTAS DE LA INVESTIGACIÓN

Materiales:

12 macetas enumeradas

4 garrafas (en este caso de 8 L)
con su respectiva cantidad de sal

370 g de abono por maceta

Semillas de zanahoria

Semillas de cebolla

Semillas de remolacha

Herramientas:

Regadera casera

Invernadero

COSTE DEL EXPERIMENTO

MATERIAL	CANTIDAD	PRECIO
Macetas	12 unidades	0,00 €
Abono	≈ 4 400 g	0,00 €
Garrafas 8L	4 unidades	1,50 €
Semillas varias	(No específica)	0,00 €
Sal	(No específica)	0,00 €
TOTAL	----	1,50 €

El abaratamiento de este proyecto se debe a que varios de los materiales empleados en el mismo fueron aportados por el propio centro, como, por ejemplo, las macetas, el abono y las semillas, siendo así posible el bajo coste de la investigación.

¿CÓMO SE HIZO?

Debido a que varios de los puntos que se deberían tratar en este apartado ya se han mencionado en otros anteriores (como el tema de la investigación, el objetivo principal, etc), éstos serán explicados brevemente, enfocándose más esta sección en los pasos a seguir para realizar esta investigación, muchos de los cuales van orientados a mantener determinadas constantes a lo largo del proyecto.

El principal tema y objetivo de la investigación es estudiar cómo afecta a las plantas y cultivos la salinidad del agua, y para hacernos una idea de ello averiguaremos cuál es el nivel de salinidad media en el agua que pueden soportar las plantas. La preparación del proyecto, con el que se intenta también que las únicas variables a tener en cuenta durante la investigación sean la especie de las muestras y la concentración salina en el agua, consiste en:

1º. Llenar las macetas con la misma cantidad de abono (en este caso, fue aproximadamente 370 gramos por muestra).

2º. Enumerar las macetas con una doble simbología para poder diferenciar las muestras. Esta doble nomenclatura se representa mediante:

— Números romanos: señalan el tipo de planta cultivada en cada muestra. Podemos diferenciar entre:

Muestras I: zanahorias.

Muestras II: remolachas.

Muestras III: cebollas.

— Letras: cada letra simboliza el nivel de salinidad del agua con el que son regadas:

Muestras A: regadas sin ninguna salinidad añadida (a continuación se mostrará una fotografía de un refractómetro mostrando que el nivel de salinidad que tenía el agua empleada para llenar las garrafas es de 0 g/L).

Muestras B: regadas con agua con 4,5 g/L de cloruro sódico.

Muestras C: regadas con agua con 10 g/L de cloruro sódico.

Muestras D: regadas con agua con 15 g/L de cloruro sódico.

Algunos ejemplos de esta nomenclatura serían una muestra IIIA, es decir, cebolla regada con agua sin sal añadida, o ID, zanahoria regada con agua de 15 g/L.

Medida del refractómetro. Salinidad nula.

3º. Añadir sal a cada una de las garrafas, también enumeradas por la misma simbología de letras que las muestras, por lo que a cada una se le debe añadir una determinada cantidad de sal acorde con el volumen de las garrafas.

4º. Preparar la regadera casera mostrada en la sección de Materiales y herramientas de la investigación. Se hizo de manera muy simple, agujereando el tapón de una botella de plástico. A pesar de la aparente simplicidad, fue una herramienta muy útil, ya que debido a la translucidez del plástico se pudo realizar una marca en el lateral de la regadera para determinar la cantidad fija de agua que se debería usar en cada riesgo, teniendo pues a esta cantidad de agua como una nueva constante (alrededor de los 210 ml por riego).

5º. Sembrar las semillas en sus respectivas macetas, siguiendo la simbología de los números romanos, e intentando plantar la misma cantidad de semillas al menos en las muestras de la misma especie.

6º. Como último paso, se debe buscar un lugar al aire libre donde colocar todas las muestras lo más juntas posible, pudiendo así tener todas, aproximadamente, las mismas horas de sol. El lugar escogido para esta investigación fue el huerto ecológico del propio instituto, bajo un invernadero prestado por el mismo.

La documentación consultada para el proyecto se puede encontrar en la bibliografía, aunque también fuimos asesorados por los propios profesores del centro, sobre todo en lo respectivo al cuidado de las muestras, control de las constantes, etc. Las principales hipótesis meditadas sobre la investigación eran que, efectivamente, la sal es perjudicial para las plantas, pensando también que la salinidad media en el agua que podían soportar las mismas se encontraría entre los 4,5 y los 10 g/L, es decir, entre la salinidad B y C. Las conclusiones finales, para evitar reiterarlas en este punto, serán desarrolladas posteriormente.

Como última anotación, cabe destacar que todas las fotografías expuestas a lo largo del blog han sido tomadas por nosotros mismos, como método de guía para los elementos de la investigación y sus diferentes fases, como veremos a continuación.

FASES DEL EXPERIMENTO

Esta investigación se dividió en varias fases u observaciones, las cuales se realizaron de manera periódica (aproximada, con una diferencia de una semana cada observación), a excepción de la primera fase, la fase de observación. Se inició el proyecto con el primero riego de las macetas el 16 de octubre de 2015, esperando dar como fecha límite de la investigación dos meses más tarde, a mediados de diciembre.

Fase de germinación: esta fase comprendió un par de semanas, a la espera de ver cuántas muestras germinaban ante las distintas concentraciones para observar si las altas concentraciones salinas impedían que las muestras llegasen siquiera a germinar.

Esta fase está caracterizada por un inconveniente que se tendrá en cuenta durante casi todo el proyecto: durante los primeros días del experimento, aconteció una borrasca acompañada de fuertes vientos y lluvias en la ciudad. El problema radica en que el invernadero que cobijaba a las muestras se hallaba mal sujeto a la plataforma donde se situaban éstas, por lo que el vendaval lo tiró, dejando las muestras expuestas a las fuertes lluvias. El problema se solventó en cuanto se pudo y se fijó el invernadero de forma más segura. A pesar de los efectos del clima, dos semanas después, empezaron a germinar las primeras plantas, dando por acabada la fase de germinación, pasando a dividir el experimento en observaciones. Las muestras que superaron esta fase fueron las muestras IA, IB, IIB y IIC.

Primera observación:

Esta primera fotografía fue captada una vez que el mal tiempo cesó. Aunque no se puede apreciar nítidamente (algunos zooms se pueden ver en la presentación en Prezi), se puede observar cómo algunas muestras efectivamente ya han germinado. Como se ha mencionado anteriormente, se puede percibir desde esta primera revisión que aquellas plantas regadas con el agua D (15 g/L de concentración salina) probablemente no den signos de crecimiento durante todo el experimento, teniendo ya un máximo de salinidad que pueden soportar las plantas. De igual manera, aún quedan muestras en crecimiento de los otros tres tipos de agua, por lo que queda por ver cuánto afecta los distintos tipos de salinidad a cada muestra.

Dos datos a destacar en esta observación son la ausencia de muestras III germinadas (cebollas), posiblemente debido a las lluvias y el granizo caídos, y también, respecto a las muestras II (remolachas), la germinación de las muestras B y C, pero no de la A, aunque es posible que se deba por el mismo factor que el de las cebollas, pero, de ser ese el motivo, las otras muestras tampoco deberían haber germinado.

Segunda observación:

Esta última fotografía, tomada desde una perspectiva algo forzada, enseña el crecimiento favorable de las muestras nombradas al final de la fase de germinación: IA, IB, IIB y IIC. Sin embargo, siguen sin haber indicios de vida o crecimiento tanto en las muestras D como en las III, acusando éstas últimas a algún posible fallo o descuido en el cultivo de estas muestras, como las lluvias y granizo de hace dos semanas, ya que estas plantas son muy sensibles a la hora de germinar.

También cabe mencionar que ya se pueden contemplar pequeñas diferencias entre las muestras germinadas de la misma especie, concretamente en su crecimiento. Tal y como se puede apreciar en la imagen, la zanahoria IA está bastante más desarrollada respecto a la IB, tanto en tamaño como en cantidad de semillas germinadas. De la misma manera, se puede observar en la fotografía las mismas diferencias en las muestras IIB Y IIC, teniendo la primera más brotes de remolacha y, además, en una fase más avanzada de crecimiento.

Tercera observación:

En esta nueva imagen podemos observar cómo los cultivos de las muestras I avanzan notablemente en su desarrollo, aún percibiéndose la diferencia entre las macetas IA y la IB, estando claramente la planta B más atrasada en su crecimiento. Respecto a las remolachas, las muestras II, no se puede apreciar su estado en la imagen, ya que se tomó justo al regar las macetas y éstas se encuentran anegadas en la fotografía, pero aun así se puede ver cómo la muestra IIC parece como vacía, mientras que, en la IIB, al menos asoma en la superficie del agua unas hojas de un brote de remolacha. Se empieza a sospechar que la muestra IIC no aguantará mucho tiempo, y se ve la posibilidad de poner como nuevo límite de salinidad los 10 g/L del agua C, ya que, a excepción de la muestra IIC, ninguna otra de las plantas C ha dado signos de vida, y como se ha dicho antes, no se espera mucho tiempo de supervivencia más para esta última maceta. Se considera, además, dar por perdidas a las muestras III.

Cuarta observación:

Esta imagen da mucha información acerca del estado del experimento a un mes de su finalización. Como se puede apreciar, ya no hay apenas rastro de la muestra IIC. Ésta no ha podido aguantar más los niveles de salinidad y ha acabado pereciendo, delimitando así el límite de salinidad nuevamente a 10 g/L. Respecto a las otras tres muestras aún sanas, se puede diferenciar una vez más el efecto de la salinidad del agua en el crecimiento de las plantas IA y IB, teniendo la primera un crecimiento rápido y continuo, y la segunda uno también continuo, pero bastante más lento. Aun así, no parece que ésta segunda esté en riesgo de morir.

Sobre la única superviviente de las remolachas hay una cierta preocupación. Sí es cierto que las hojas de sus brotes han crecido y poseen un mayor tamaño, pero, como se puede percibir en la fotografía, parece como si la planta estuviera endeble, ya que no es capaz de erguirse como las otras dos. Siguen sin haber noticias de las muestras III.

Quinta observación:

Aquí se marca un punto y aparte en la investigación: las muestras B dan claros signos de debilidad. Tanto la IIB como la IB parecen que no aguantarán mucho más, y como se aprecia en la imagen, la segunda incluso es incapaz de mantener su tallo erguido. Puede que incluso el agua B, de tan solo 4,5 g/L de salinidad, sea demasiado para las plantas. La maceta IA sigue con su crecimiento de manera normal. Sin signos de vida de las muestras III, C y D.

Sexta observación:

Poco menos de una semana después tras la última revisión sucede algo de relevancia para el tramo final del experimento: la muestra IIIA, mes y medio después del inicio del experimento, consigue germinar. En otras palabras: los fenómenos atmosféricos que sufrieron los cultivos al principio del experimento ralentizaron la germinación de las cebollas, pero no la terminaron por detener, y de la misma manera que con las muestras II, si una de ellas ha conseguido crecer, debe haber un motivo por el cual las otras no han sido capaces de ello, y solo hay una variable entre todos los especímenes: la salinidad del agua con la que se riegan. Esta repentina aparición junto a la definitiva debilitación de las muestras IB y IIB dan por sentado un nuevo límite de salinidad aceptable para las plantas: 4,5 g/L de sal en el agua, el límite mínimo posible en el experimento y que, como mostrábamos en nuestra hipótesis, no se esperaba rebasar, pues demuestra la extrema delicadeza de los vegetales frente a la abundancia de cloruro sódico en su medio. Con esta última revisión se confirma la presencia de dos especies en el experimento: la muestra IA y la IIIA.

A tan solo una última observación para acabar el experimento, se empiezan a realizar las primeras deducciones teniendo en cuenta la evolución de todas las muestras semana tras semana.

Séptima observación:

Esta última observación pone fin al experimento, dando, dos meses después de su inicio, el siguiente esquema:

CONCLUSIONES FINALES

Tras los dos meses del experimento, podemos determinar las siguientes conclusiones:

— La salinidad, en general, produce una ralentización notable en el desarrollo y crecimiento de los vegetales, siendo ésta directamente proporcional a la concentración salina del agua (a mayor concentración, mayor es la lentitud con la que crecen las plantas), llegando incluso a evitar la germinación de las semillas a partir de ciertos niveles salinos (entre 10 y 15 g/L).

— No es lo mismo hablar de salinidad del sustrato que de salinidad del agua, ya que, como se ha mencionado en puntos anteriores, ésta segunda produce una acumulación progresiva de NaCl en la tierra, la cual acaba intoxicando a las plantas con el paso del tiempo, siendo pues mucho más nociva que la primera. Como se ha podido ver en la investigación, niveles ínfimos de salinidad en el agua (los 4,5 g/L del agua B) son capaces de matar a vegetales que, en un principio, parecían que iban a tener un desarrollo más lento, pero normal.

— La última conclusión que se ha obtenido de la investigación es que otro factor a tener en cuenta con la salinidad es la especie vegetal con la que trabajamos o que cultivamos, ya que, poniendo de ejemplo a las muestras II (remolachas), algunas especies son capaces de aguantar más la salinidad de su medio que otras, pero aun así se siguen viendo afectadas por los efectos de la concentración salina.

PROBLEMAS DE LA SALINIDAD DEL AGUA EN LA VIDA REAL. SALINIZACIÓN DE ACUÍFEROS EN EL MEDITERRÁNEO

Todos estos datos y conclusiones han sido obtenidos con muestras controladas diariamente y con unas condiciones marcadas con anterioridad y también controladas a lo largo del experimento, pero, ¿qué ocurre en la vida cotidiana? Es decir, ¿dónde podemos encontrar una representación real de este experimento y los riesgos que supone? Un ejemplo muy claro se encuentra cerca de nosotros, en la Región de Murcia y la sobreexplotación de sus acuíferos.

Cuando un acuífero cercano a la costa (entre 25 y 30 km de distancia) es sobreexplotado lo suficiente, a nivel subterráneo se produce un efecto de succión del agua marina para llenar el vacío del agua extraída. Esta nueva agua trae consigo altos niveles de salinidad, por lo que, cuando entra en el acuífero, lo contamina incrementando considerablemente la concentración salina de éste. El problema radica entonces en que, respecto al Campo de Cartagena, el cual es una de las principales áreas agrícolas de la Región de Murcia, y la zona de Mazarrón, el agua succionada ante las posibles sobreexplotaciones proviene del Mar Menor y del Mar Mediterráneo, ambos fuentes de aguas marinas de altos niveles de salinidad (entre 42 y 47 g/L, y 38 g/L de media respectivamente). Este tipo de contaminación resulta fatal para la actividad agrícola, ya que, como hemos visto en el experimento, las plantas son extremadamente sensibles a la salinización del agua de su medio, siendo incapaces de aguantar siquiera los 4,5 g/L. Este tipo de contaminación, la cual es muy difícil y costosa de eliminar, ha supuesto la pérdida de acuíferos en varios puntos de España, sobre todo en el Sureste, o si no, la pérdida de la calidad de sus aguas (como en el caso de Mazarrón).

Con este experimento se pretende pues concienciar a la gente sobre la sobreexplotación de los acuíferos, ya que aunque algunas explotaciones son necesarias y se hacen de forma controlada, otras tantas están poniendo en peligro el estado de sus aguas, como en el Campo de Cartagena, en el acuífero de El Molar, en Águilas o en las zonas próximas al Guadalentín, lo que puede suponer una bajada drástica en la diversidad agrícola murciana y por ende un descenso económico y laboral de las zonas afectadas.

OPINIÓN PERSONAL Y AGRADECIMIENTOS

Con este trabajo hemos podido acercarnos un poco más al mundo de la investigación, en este caso en concreto, con el manejo y el cuidado de las constantes durante el experimento (salvo el incidente climático de la fase de germinación).

También quisiéramos agradecer al centro por toda la ayuda prestada, tanto en lo referido a materiales como a consejos, guía y ayuda en general, y también a dos compañeros de nuestro instituto quienes cuidaron de las muestras y tomaron fotografías de las mismas cuando a nosotros se nos hizo imposible..