VIII. LA IRRIGACIÓN Y EL FENÓMENO OSMÓTICO
EL ESTADO actual del arte de la irrigación hace de la agricultura una actividad comercialmente buena, sólo donde el agua es abundante y barata. Esta característica de la agricultura ha permanecido inalterada a lo largo de los siglos, considerando a los pueblos sedentarios del neolítico, hasta el siglo XIX.
Se recuerda, en particular, como una de las siete maravillas del mundo antiguo , a los jardines de Babilonia. Entre las murallas defensivas internas y externas que rodeaban a la ciudad, había desde los tiempos de Hammurabi una tierra irrigada con una red de canales. La tradición griega se refería a esa tierra cubierta de vegetación como los Jardines Colgantes de Babilonia. Se les ha considerado a estos jardines ornamentales y decorativos. Sin embargo, pudieron ser parte de una maniobra militar; en realidad se trataba de las reservas estratégicas de la ciudad, donde los famosos jardines eran básicamente trigales y plantas para la fabricación de vino, lo que podría haberse utilizado en situaciones de emergencia o de sitio. En tal caso, no se trataba de jardines sino de campos agrícolas cuya importancia no radicaba en su belleza, sino en una inusitada agricultura controlada por la mano del hombre; era pues un alarde tecnológico de la época. En efecto, un campo agrícola separado de la avenida de un río y en ausencia de lluvia representaba un avance revolucionario en la agricultura, ya que generalmente los campos agrícolas estaban situados en las márgenes de los ríos, cuyas inundaciones hacían posible la agricultura. En Babilonia, en cambio, tenían canales y diques de riego que llevaban el agua hacia las zonas de cultivo e inundaban artificialmente las parcelas dentro de la ciudad. Curiosamente, estos avances revolucionarios de la antigñedad son vigentes en la actualidad y trascienden hasta nuestros días con los nombres de sistema de riego por inundación y por surco.
Las novedosas técnicas del siglo XX para proporcionar avanzados sistemas de riego han sido básicamente los de aspersión y de goteo. El primero consiste en imitar la inundación por lluvia usando aspersores. No obstante, sigue manteniéndose el concepto de que se requieren grandes cantidades de agua para mantener la vida de los vegetales. El sistema de riego por goteo no modifica este principio, sino que lo implementa eficientemente, porque la inundación del suelo corresponde a una pequeña sección cercana a la planta de donde se deriva la humedad por filtración y difusión. Con esto último se ha conseguido un ahorro considerable de agua, pues se elimina en gran medida la cantidad de pérdidas por filtración y evaporación. La novedad técnica de estos sistemas estriba en que puede regularse tanto el régimen de humedad en el suelo, particularmente con el goteo, así como el contenido de humedad a nivel de la raíz.
Hasta aquí todo parece haber sido resuelto con respecto a los métodos y teoría de la irrigación, pero hace falta abrir la caja de Pandora. A principios de este siglo, B. E. Livingston y otros estudiaron a nivel de laboratorio la aplicación subterránea de módulos de cerámica porosa, para proporcionar agua y nutrientes a la raíz de algunos vegetales. En 1975, experiencias de campo similares fueron realidades en Chapingo, México, por P.C. Olguín. En relación a lo anterior, las observaciones del ingeniero J. M. Guerrero de México, en la década de los setenta, le llevaron a considerar que en las experiencias anteriores se había pasado por alto el hecho básico de que un irrigador subterráneo de porcelana poroso se convierte con el tiempo en una raíz virtual; esto ocurre cuando las raíces de la planta envuelven a la cápsula porosa, de tal manera que se impide toda derivación de la humedad del irrigador hacia el suelo. En esta forma, el agua suministrada por este tipo de sistema pasa directa y totalmente al interior del vegetal, semejante a una inyección de agua a través del tronco de un árbol, tal como ocurre en una transfusión de líquidos aplicados directamente a las venas de un individuo. Si por considerarlo más obvio llevamos a la práctica la idea de la inyección, se encontraría que el agua no puede suministrarse indiscriminadamente a una planta. En efecto, en el caso de los vegetales debe utilizarse en cambio la cápsula de cerámica porosa.
Al sistema de riego derivado de esta aplicación se le llama de implante, estequiométrico, de autoirrigación, riego xilema, etcétera.
Los rendimientos reportados para cada sistema de riego son:
Aprovechamiento del 25% de agua de riego por surco,
del 50% de agua de riego por aspersión,
del 80% de agua de riego por goteo,
del 99% de agua de riego por implante.
La caja de Pandora se abre ahora con el riego por implante, pues los reportes de consumo de agua por día utilizando este sistema se dan en mililitros, que no está de acuerdo con los conceptos tradicionales que conforman la teoría de la irrigación actual, y cuyos métodos reportan consumos de agua muchísimo mayores. Al parecer, esta discrepancia es fundamental y requiere de una revisión de los conceptos fisiológicos involucrados en la teoría de la irrigación.
Es curioso y cierto que el evento básico de la irrigación, representado por la absorción del agua del suelo por la raíces de las plantas, no está definitivamente aclarado, pues se debaten distintas causas de las tensiones de absorción de las raíces; asimismo, se discute el mecanismo del agua al moverse a través de los tejidos del xilema. Se asegura que el fenómeno es osmótico cuando el agua del suelo es removida por las raíces. Sin embargo, esto no resuelve el problema planteado, porque hay que establecer el mecanismo regulador de las células de las raíces, obligadas a disponer de agua y nutrientes del suelo circundante. Es bien sabido que esta función no es indiscriminada, sino que obedece a periodos regulares.
Hay un hecho básico que destaca en el sistema de riego por implante. Consiste de un módulo de cerámica poroso que funciona de igual forma en las raíces que incrustada en el tronco de un árbol a cualquier nivel, siempre y cuando esté en contacto con la región donde circula la savia. Esto trae a colación el hecho de que la savia es, por lo general, un líquido en estado metaestable sujeto a una tensión negativa.
Hay al menos una cuestión interesante que se ha discutido al respecto1 . La savia puede ser el monitor de la absorción del agua a través de las raíces o de un implante en el tronco. La savia puede representar un movimiento osmótico a gran escala, generando en las hojas de los árboles. En efecto, esto debe ser así porque en las hojas es donde se requiere el agua, tanto para la transpiración como para la elaboración de azúcares y sustancias orgánicas por medio de la fotosíntesis. En todo caso, la tensión negativa se produce ahí a través de membranas semipermeables recuérdese la explicación del capítulo VI en que la presión osmótica puede observarse como una presión de succión negativa). En la relación a la tensión de absorción de la savia, el hecho no es trivial, pues se mencionan valores de presión negativa de hasta 80 atmósferas en plantas del desierto (Science, vol. 248, p. 341, 1965). Esta tensión negativa de la savia es transmitida a todas las regiones del árbol, y en particular a las raíces, con la que realizan su acción de absorción al exterior, basada en el principio de Pascal de los medios continuos. La capacidad de alcanzar altos valores de tensión negativa en las raíces explicaría la absorción del agua pura a partir de aguas marismas, como ocurre con los manglares y las plantas halófitas; además, explica el hecho de que algunas hortalizas generen tensiones de 15 atmósferas para remover el agua adherida en las matrices de los suelos.
Las técnicas de irrigación por implante, utilizando en forma natural la presión negativa de la savia, seguramente no desplazará a las demás técnicas de irrigación actualmente vigentes. Así como las novedades del riego por goteo no modificó los sistemas por surco donde era posible. El sistema por implante manifiesta una posibilidad mucho más adecuada de utilización del agua en lugares desérticos o temporales de sequía. Representado este sistema, como cerrado, desde el punto de vista de la comparación con las membranas semipermeables, se considera como un sistema osmótico regulado.
NOTAS
1 M. R. Goyal, O. Colberg, A. Acosta, Winter Meeting of An. Soc. of Agricultural Engineerings. Paper No. 85-2620; Illinois Center, Chicago, Dic. 17-20 (1985).
