RESUMEN

La utilización de aguas depuradas o regeneradas para el riego de zonas verdes en áreas recreativas es una práctica habitual. En España, el Real Decreto 1620/2007 establece el régimen jurídico para su reutilización. En Europa, los países miembros se rigen por la Directiva 91/271/CEE que se refiere a la recolección, tratamiento y vertido de las aguas residuales urbanas, así como al tratamiento y vertido de las aguas residuales de algunos sectores industriales. La finalidad de la Directiva es proteger el medio ambiente contra todo deterioro debido al vertido de esas aguas. La utilización de aguas depuradas, previamente tratadas, asegura un camino hacia la sostenibilidad.
En este trabajo se analiza la germinación y crecimiento de especies pratenses (Agrostis tenuis, Poa pratenis, Festuca arundinacea y Lolium multiflorum) regadas con agua residual depurada en condiciones de laboratorio. Se evalúa la velocidad de germinación a través de los parámetros: tiempo medio de germinación, tiempo necesario en alcanzar el 1, 10, 25, 50 y  75 % de germinación y porcentaje de germinación máxima. Los resultados evalúan positivamente el uso de agua residual depurada al obtener un incremento en porcentaje y velocidad de germinación así como incrementos en longitud y peso de las plantas.

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Palabras clave

semillas pratenses, parámetros de germinación, tiempo medio de germinación, riego, agua residual depurada
 
  

 
ABSTRACT

The use of treated wastewater or reclaimed for irrigation of green zones in recreational areas is common. In Spain, Royal Decree 1620/2007establishes the legal regime for reuse. In Europe, member countries are governed by Directive 91/271/EEC concerning the collection, treatment and disposal of urban waste water and treatment and discharge of wastewater from certain industrial sectors. The purpose of the Directive is to protect the environment from any adverse effects due to the discharge of such waters. The use of waste water previously treated assures a way to sustainability.
In this paper the early stages of germination and growth of seed grasses (Agrostis tenuis, Poa pratenis, Festuca arundinacea and Lolium multiflorum) irrigated with treated wastewater in laboratory conditions was estudied. We evaluate the germination rate through the parameters: time of mean germination, time required to reach the 1, 10, 25, 50 and 75 % germination and percentage of germination maximum. Results evaluated positively the use of treated wastewater to obtain an increase in percentage and speed of germination and growth.
 

Key words

pasture seed, germination parameters, mean germination time, irrigation, treated wastewater.

 1. INTRODUCCIÓN

La utilización de aguas depuradas o regeneradas para el riego de zonas verdes en áreas recreativas es una práctica habitual. Con la finalidad de fomentar la reutilización del agua y el uso más eficiente de los recursos hidráulicos, las Administraciones Públicas Españolas llevan a cabo planes, programas y establecen las infraestructuras que permitan llevar a cabo la reutilización de los recursos hídricos. El Real Decreto 1620/2007 establece el régimen jurídico para su reutilización, entendiéndose por:
Ø  Aguas depuradas: aguas residuales que han sido sometidas a un proceso de tratamiento adicional o complementario que permite adecuar su calidad al uso al que se destinan.
Ø  Aguas regeneradas: aguas residuales depuradas que, en su caso, han sido sometidas a un proceso de tratamiento adicional o complementario que permite adecuar su calidad al uso al que se destinan.
Amparado por la Directiva 917271/CEE y por el citado Real Decreto, el empleo de agua regenerada va a cobrar una importancia central en la explotación de nuevas fuentes de agua. Esta práctica ya está generalizada en la mayor parte del mundo para usos concretos como el agrario. En la actualidad en España, se reutilizan entre 400 y 450 hectómetros cúbicos sobre los 3.400 hectómetros cúbicos de aguas depuradas. Se prevé que esa cantidad se triplique en el año 2015. Por reutilización de las aguas residuales se entiende el aprovechamiento de los efluentes depurados tras un tratamiento de “regeneración” sin mediar vertido al cauce de dominio público para adecuar la calidad del agua al uso previsto, ya sea urbano, agrícola, industrial, recreativo y ambiental, (WWAP, 2006). Está permitido en:

. Parques y jardines, limpieza viaria, lucha contra incendios, lavado de vehículos.

. Campos de golf o lagos artificiales.

. Recarga de acuíferos, lucha contra intrusión marina o preservación de humedales.

. Aguas de proceso industrial menos en torres de refrigeración.

. Cultivo en crudo, frutales, pastos, cultivos industriales, flores o viveros.
Entre los beneficios del agua reutilizada como nuevo recurso para la sostenibilidad ambiental, cabe destacar (Ortega et al., 2009):
. Incrementa los recursos disponibles, evitando el uso de masas superficiales o subterráneas de agua.

. Es un recurso cuya producción está garantizada, mientras haya efluentes de depuración.

. Disminuye el impacto del vertido de agua residual depurada a los cauces.

. Supone la recuperación de nutrientes importantes para el riego agrícola.

- Ahorra energía y costes de producción.

La utilización de aguas depuradas, previamente tratadas asegura un camino hacia la sostenibilidad, en la que se ha analizado la utilización de las aguas depuradas como recurso no convencional que permite la utilización de esas aguas para distintos usos. Asimismo, son una oportunidad para los regadíos, no sólo porque disminuyen la presión sobre otras fuentes más convencionales, frenando la sobreexplotación de muchos acuíferos, sino también porque ofrecen una garantía adicional de suministro constante (Hidalgo et al., 2004). El agua residual urbana se distribuye así entre las necesidades de los vegetales, la evapotranspiración y la percolación a acuíferos. Generalmente, el agua residual puede quedar depurada hasta el 99% de DBO5 cuando atraviesan capas de 50 a 120 cm de espesor. Los resultados de la eliminación o disminución de la concentración de fósforo y nitrógeno dependen fundamentalmente del tipo de cultivo, del tipo de suelo, de la intensidad de riego y de la composición bacteriológica del suelo. Uno de los elementos clave para obtener resultados correctos en la aplicación de aguas residuales a suelos, es el control en todo momento del agua residual y sus receptores: suelos, arroyos receptores de la escorrentía superficial, vegetación y aguas subterráneas.
El riego con agua depurada de especies de pastizal, con elevadas necesidades de agua y nitrógeno y con pocas complicaciones de manejo sería de gran  utilidad (Seoanez, 1999).
 
Para evaluar la influencia del riego con agua residual depurada se han realizado ensayos de germinación de semillas pratenses en condiciones de laboratorio con los siguientes objetivos:

- Determinar y cuantificar el posible aumento en la velocidad germinativa de las semillas pratenses escogidas que han sido regadas con agua residual.

- Determinar y cuantificar el posible aumento en longitud tanto aérea como de raíz de las semillas que fueron irrigadas con el agua residual frente a las irrigadas con agua destilada.

 
2. MATERIAL Y MÉTODOS

Ensayos de germinación.

Se han realizado ensayos de germinación (sobre papel filtro en vasos germinadores) en el departamento de Física y Mecánica, ETSI Agrónomos, Madrid, a temperatura ambiente de 20º C ± 2ºC con luz natural. El agua que se utilizó durante la realización de los diferentes ensayos fue de dos tipos: Agua Residual depurada (AR) y Agua Destilada (AD). El agua residual procede de la depuradora del término municipal de Arenas de San Pedro (Ávila), cedida por la empresa Aqcuagest; el agua destilada se obtuvo en el departamento y se usó como control. En cada ensayo se utilizaron 200 semillas irrigadas con agua residual y 200 con agua destilada, distribuidas en cuatro vasos germinadores con 50 semillas en cada uno y distribuidas de manera aleatoria, es decir, 400 semillas en cada uno de los ensayos. Se han empleado semillas de cuatro especies pratenses:

-          Agrostis tenuis

-          Poa pratensis

-          Festuca arundinacea Schreb.

-          Lolium multiflorum

Dichas especies fueron suministradas por “Top Grass, césped y semillas”, empresa adscrita a la Dirección General de Agricultura del Ministerio de Medio Ambiente, Rural y Marino, lo cual avala que son semillas selectas, de buena calidad. Una semilla de buena calidad es aquella limpia, bien granada, sana, de buen tamaño y buenas condiciones tecnológicas: pureza, poder germinativo, vigor germinativo, longevidad, peso, calibre, humedad, estado sanitario, etc. (Besnier, 1989).

Tras su recepción, las semillas se almacenaron en una cámara frigorífica a 4ºC para su adecuada conservación. Unas horas antes de la siembra se sacaron las semillas para que alcanzaran la temperatura ambiente adecuada para la siembra. Los vasos germinadores utilizados son de forma cilíndrica de 9 cm de altura y diámetro interior de 6.5 cm. Disponen de una tapa de forma cónica con un pequeño orificio en su parte superior que permite la aireación de las semillas que se encuentran en el interior. Durante la realización del ensayo los vasos germinadores permanecieron cerrados con el fin de evitar posibles pérdidas de agua por evaporación. Los germinadores poseen también una placa del mismo material, que queda encajada en el borde del vaso y sobre la que se coloca un disco de papel filtro sobre el que se disponen las semillas del ensayo. La placa tiene dos hendiduras semicirculares en su centro que permiten entrelazar a ellas una banda de papel filtro cuya longitud llega hasta el fondo del vaso y permite así mantener húmedo el disco de papel germinador debido al ascenso de agua por capilaridad. El volumen de agua utilizada para mantener húmedas dichas semillas fue 90 ml en el interior del vaso y 10 ml de manera directa sobre el papel de filtro, donde posteriormente se colocaban las semillas. La distribución de los vasos germinadores se realizó de forma aleatoria.
Una vez que se inició el proceso de germinación, se realizaron conteos de las semillas germinadas con una frecuencia aproximada de 8 h. Durante el transcurso del ensayo no se necesitó humedecer el papel de filtro sobre el que se encontraban las semillas, pues se mantuvieron suficientemente húmedos gracias al ascenso del agua por capilaridad. Para evaluar la velocidad de germinación se han utilizado los siguientes parámetros:

 

·         Gmáx: Porcentaje de semillas germinadas.

·         N: Número total de semillas utilizadas en cada ensayo.

·         TMG: Tiempo medio de germinación.

·         T1, T10, T25, T50, T75: tiempo necesario para que germine el 1, 10, 25, 50, y 75% del número de semillas utilizadas para cada tratamiento (N) respectivamente.

Es preciso señalar que una semilla se ha considerado germinada cuando cumple las dos condiciones siguientes: la radícula ha emergido al menos un milímetro tras romper la cubierta (momento en el que se contabiliza su germinación y se extraía del vaso); y, con el paso del tiempo ha dado lugar a una plántula normal. Según las normas ISTA, una plántula se considera normal cuando poseen un sistema radicular bien desarrollado que incluya una raíz primaria, un hipocotilo bien desarrollado e intacto y/o epicotilo sin lesiones.
El análisis de los datos de germinación se realizó usando el software Seedcalculator desarrollado específicamente, por la Universidad de Wageningen (Holanda), para el análisis estadístico de los resultados obtenidos en los ensayos de germinación. Este programa permite la comparación de los parámetros evaluados con el correspondiente control; además, proporciona las curvas de germinación que representan el proceso de germinación, es decir, el número de semillas germinadas en función del tiempo.

Tabla 1. Análisis del agua residual depurada

En la (Tabla 1) Se registran las características del agua residual procedente de la estación depuradora utilizada en la experimentación, así como los valores límites establecidos por la Directiva 91/271/CEE sobre el tratamiento de aguas residuales urbanas. Su comparación permite establecer que el agua residual empleada nunca supera el valor límite establecido. Los métodos de análisis se han realizado según Chapman y Pratt, (1991).
La Figura 1 muestra un germinador con el papel filtro y las semillas húmedas gracias al ascenso del agua por capilaridad.

Tabla 2. Parámetros de germinación ± error estándar y porcentaje respecto al control de semillas. Tiempos de germinación T1, T10, T25, T50, y T75 (días). Porcentaje de germinación: Gmáx (%). Tiempo Medio de Germinación: TMG. Los asteriscos indican el nivel de significación de las muestras de Agua Residual (AR) respecto a las muestras con Agua Destilada (AD): p?0.001 ***; p?0.01 **; p?0.05 *; n.s.: no significativo.

Figura 1. Germinador con agua destilada y semillas.
Ensayo de crecimiento.

Para completar el estudio se ha realizado un ensayo de crecimiento para determinar si el riego con agua residual incide sobre la aceleración del desarrollo de las plántulas. Para ello se han evaluado las longitudes de tallo y de raíz 7, 10 y 14 días después de la siembra y el último día de medida se registró el las pesos de tallo y de la raíz.

El ensayo se ha realizado a temperatura ambiente y con luz natural, en el laboratorio. Se ha utilizado el método de los rollos de forma que las semillas se fijaron con la radícula hacia abajo, en tiras de papel filtro, utilizando un pegamento no tóxico, sobre una línea recta horizontal de forma que quedaran equidistantes entre sí y con altura adecuada para ser introducidas posteriormente en vasos de precipitado. Una vez adheridas las 25 semillas a cada pliego (se realizaron cuatro repeticiones por cada tipo de agua), éstos se enrollaron y se introdujeron cada uno de ellos de forma vertical en vasos de precipitado con 100 ml. de agua, para que el rollo se humectara en su totalidad por ascenso capilar. Posteriormente los vasos se distribuyeron de forma aleatoria sobre una mesa de laboratorio, donde las condiciones de temperatura y luz eran homogéneas.
Los parámetros evaluados se expresaron en términos medios absolutos y en términos relativos porcentuales respecto al control, al cual se le asignó un valor de 100. Los valores porcentuales se han obtenido mediante las siguientes expresiones:

 

Longitud aérea del tallo: LT (%) = LT Agua Residual / LT Agua Destilada * 100

Longitud de la raíz: LR (%) = LR Agua Residual / LR Agua Destilada * 100

Peso del tallo: PT (%) =  PT Agua Residual / PT Agua Destilada * 100

Peso de la raíz: PR (%) = PR Agua Residual / PR Agua Destilada * 100

 

Los datos de crecimiento se han analizado con el programa estadístico SPSS v.11 para Windows. Para cada parámetro se han obtenido la media, varianza, el error típico de la media, la desviación típica y el intervalo de confianza del 95%. Se han realizado dos test estadísticos para poder concluir si existen diferencias significativas: diferencia honestamente significativa de Tukey y prueba de comparaciones múltiples por parejas de Dunett, de acuerdo con Ferrán (2002).

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis de los resultados obtenidos en los ensayos de germinación muestra que las semillas que han sido regadas con Agua Residual depurada (AR) presentan valores medios de los parámetros de germinación (T1, T10, T25, T50, T75, T90 y TMG) inferiores a los valores correspondientes a las semillas irrigadas con Agua Destilada (AD). La reducción de dichos parámetros implica que el proceso de germinación de las semillas regadas con agua residual se inicia con anterioridad y finaliza en un tiempo menor que las semillas tratadas con el agua destilada. El TMG (tiempo medio de germinación) de las semillas irrigadas con agua residual fue significativamente menor que las semillas control (agua destilada). La disminución porcentual obtenida para dicho parámetro en Agrostis tenuis fue del 27.44%, en Poa pratensis 10.36%, en Festuca arudinacea 9.29% y en Lolium multiflorum 7.64%.
 Se observan diferencias significativas en las semillas de Agrostis tenuis en los tiempos de germinacíon T50, T75 y MTG; en las semillas de Poa pratensis en los parámetros de T25, T50, T75 y TMG; en las semillas de Festuca arundinacea en los parámetros T25, T50 y TMG y por último en la semillas de Lolium multiflorum diferencias significativas en los parámetros de T50, T75 y TMG.
 El valor de Gmáx refleja una mayor germinación de las semillas que fueron irrigadas con Agua Residual depurada que en las que fueron irrigadas con Agua Destilada. En ambos casos, el número de semillas germinadas es elevado, y aunque no llega al 100%, corrobora la buena calidad y viabilidad de las semillas empleadas. En la Figura 2 se presentan los resultados de germinación de las semillas de las especies evaluadas, figurando el número de semillas germinadas de cada pratense con los dos tipos de agua. La germinación de las cuatro especies de semillas se ve siempre favorecida cuando son irrigadas con Agua Residual depurada (AR), especialmente significativa en las especies de Agrostis tenuis y Festuca arundinacea.

Figura 2. Germinación de semillas pratenses

Las curvas de germinación del agua destilada y del agua residual proporcionadas por el software Seedcalculator (Figura 3) muestran la disminución en los tiempos (T1 - T75) y, por tanto, describen la mayor velocidad en el proceso de germinación de las semillas tratadas con agua residual. Se puede observar de manera inequívoca, que las curvas de germinación de semillas tratadas con agua residual se encuentran por debajo y desplazadas hacia la izquierda, indicando mayor velocidad de germinación.

Figura 3. Curvas de germinación de las semillas irrigadas con agua residual AR, y agua destilada control C. (a) Poa pratensis, (b) Agrostis tenuis (c) Festuca arundinácea (d) Lolium multiflorum.

Figura 4. Longitud de tallo a los 14 días de la siembra, irrigadas con agua residual, y agua destilada. (a) Lolium multiflorum, (b) Festuca arundinácea, (c) Agrostis tenuis.

En los resultados del ensayo de crecimiento que figuran en la Tabla 3 se aprecia que las semillas irrigadas con Agua Residual (AR), presentan valores medios de los parámetros de crecimiento de longitud y peso del tallo y de la raíz superiores a los valores correspondientes a las semillas que fueron irrigadas con Agua Destilada.

Los mejores resultados de crecimiento se han obtenido con Agrostis tenuis, semilla que presenta diferencias extremadamente significativas en todos los parámetros; las longitudes del tallo de las semillas de Lolium también son significativamente superiores al ser regadas con agua residual. Las semillas de Festuca presentan valores significativamente superiores de longitud aérea los días 10 y 14, y en el peso de la raíz.
Tabla 3. Valor medio y error típico de la media de la longitud del tallo, la longitud de la raíz, al peso del tallo y del peso de la raíz.
Los valores medios de la longitud del tallo y de la raíz, medidas efectuada los siete días y catorce días de la siembra (Figura 4), así como los valores de los pesos del tallo y la raíz medidos a los 14 días, mostraron incrementos significativos en el grupo de Agua Residual respecto de las semillas regadas con Agua Destilada.

En general, las plántulas que se regaron con Agua Residual han mostrado un crecimiento significativamente más temprano que las plántulas que no han sido regadas con dicha agua. Asímismo, dichas plántulas presentan un peso mayor, por lo que se deduce que los nutrientes encontrados en el análisis del Agua Residual contribuyeron a un engrosamiento mayor tanto de la raíz como del tallo de dichas semillas respecto de las que fueron regadas con Agua Destilada.

El riego con agua residual depurada también puede proporcionar ventajas del tipo ambiental, tanto desde la óptica del uso eficiente de los factores de producción como desde la óptica de la contaminación. Las ventajas son claras: (Asano et al., (2006):

 

.  Sustitución de caudales y conservación de aguas dulces naturales.

.   Gestión de nutrientes que podrían perjudicar las masas de agua naturales.

.  Protección de medios acuáticos sensibles (ríos, lagos, acuíferos, mar.) al reducir los vertidos de agua residual.

.  Ventajas económicas, al reducirse la necesidad de gestionar nuevas aportaciones de recursos convencionales con sus infraestructuras de captación y transporte a larga distancia necesarias.
.   Reducción de uso de fertilizantes en riegos agrícolas.

.  Sustitución de caudales y conservación de aguas dulces naturales.

 

4. CONCLUSIONES

Se constata a través de los ensayos realizados que el uso de Aguas residuales regeneradas para el riego de ciertas especies de semillas pratenses no sólo no es perjudicial para la semilla y su crecimiento, si no que por el contrario, potencia la capacidad de germinación de las mismas e incluso el desarrollo de la plántula. Se destaca
do también que el agua residual hace aportación de una demanda bioquímica y de fertilización por parte de la semilla. Asimismo, el número de semillas germinadas con agua residual depurada es superior en todos los ensayos realizados a temperatura ambiente con los cuatro tipos de semillas seleccionadas (Agrostis tenuis, Poa pratensis, Festuca arundinacea y Lolium multiflorum).
 
En consecuencia, la irrigación con aguas residuales reguladas de semillas y plántulas escogidas supone una mejora real, tanto en términos agrarios como monetarios, entendiendo éstos no sólo como el beneficio obtenido por la precocidad de las semillas, sino como el coste de oportunidad que supondría el uso eficiente de Aguas Regeneradas.
 

5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Asano, T., Burton, F.L., Leverenz, H.L., Tsuchihashi, R. y Tchobanoglaus, G. (2006). Water reuse: issues, technologies and applications. Ed. Mc Graw Hill. 116 p.

Besnier, F. (1989). Semillas: Biología y Tecnología. Ed. Mundi-Prensa. Madrid, 633 p.

Chapman, H.D. y Pratt, F. (1991). Métodos de análisis para suelos, plantas y aguas. Ed. Trillas, México, 195 p.

Directiva 91/271/CEE (1991). Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas. Manual de interpretación y elaboración de informas.

Ferrán, M. (2002). Curso de SPSS para Windows. McGraw-Hill Profesional. Madrid, 401p.

Hidalgo, M.D. y Irusta, R. (2004). Reutilización de agua residual tratada de origen municipal en Agricultura. CONAMA Congreso Nacional de Agua y Medio Ambiente, 22-26 noviembre Madrid

ISTA, International Rules for Seed Testing. (2004). Seed Science and Technology, sup. International Seed Testing Assoc. Zurich

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Real Decreto 1620/2007 sobre el uso de Aguas regeneradas, de 7 de Diciembre. Régimen jurídico para la reutilización de las aguas depuradas.

Seoanez, M. (1999). Aguas residuales urbanas. Tratamientos naturales de bajo costo y aprovechamiento. Colección Ingeniería Medioambiental. Ediciones Mundi-Prensa.

Ortega, M., Cantizano, A. y Monchón, L. (2009). Sostenibilidad y ciclo integral del agua de consumo. El ingeniero del ICAI y el desarrollo sostenible, 203- 211.Ed. Universidad Pontificia de Comillas. Madrid.

World Water Assessment Programme WWAP. (2006). El agua, una responsabilidad compartida. 2º Informe de Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos en el mundo, UNESCO/Mundi Prensa Libros, París.