Irrigation return flows and phosphorus transport in the Middle Ebro River Valley (Spain)

Abstract

Currently, there is an increased interest in the study of phosphorus (P) loss from soils aimed to understand and mitigate water eutrophication problems. The main objective of this study is to describe P losses in five irrigated agricultural watersheds considered as representative in terms of agricultural water management. Weekly water samples were collected during the 2007 hydrologic year (HY) at the watershed outlets and three P forms (total P, TP; total dissolved P, TDP; and particulate P, PP) were analyzed during irrigation (IS) and non-irrigation season (NIS). The P load per hectare was used to compare the study areas with other non-irrigated agricultural watersheds in Spain and Europe. Results indicate that most of the study areas showed increases in TP at higher flows. Annual TP concentrations were higher than the critical eutrophication threshold (0.02 mg L–1), with TDP being the dominant fraction. The TP was higher during the IS than during the NIS, except for the Arba River where seasonal TP concentration showed the highest values (0.237 and 0.275 mg L–1, respectively). Results also show that average TP yield (0.73 kg P ha–1 year–1) was higher than others reported on non-irrigated agricultural lands in Spain and Europe. This work is of great relevance and indispensable for guiding future research on P transfer aimed at establishing corrective measures to sustain irrigated agricultural productivity and surface water quality

Actualmente, hay un creciente interés por el control de la contaminación de las aguas superficiales por fósforo (P) para comprender y mitigar los problemas de eutrofización del agua. El objetivo de este trabajo es establecer un diagnóstico de la contaminación por P en cinco cuencas agrícolas de regadío consideradas representativas en términos de gestión del agua de riego. Durante el año hidrológico 2007 se tomaron muestras de agua semanalmente en los puntos de drenaje y se analizaron P total (PT), P disuelto total (PDT), y P particulado (PP) durante la estación de no riego (ENR) y la estación de riego (ER). La masa de P exportada por unidad de superficie se empleó para comparar entre las zonas de estudio con otras cuencas agrícolas de España y Europa. La mayoría de los puntos mostraron un aumento de la concentración de TP con el caudal de drenaje. Las concentraciones anuales de TP fueron altas y superiores al umbral de eutrofización (0,02 mg L–1), siendo el TDP la fracción dominante. Las concentraciones medias de TP fueron superiores durante la ER que durante la ENR, con la excepción del río Arba. La masa unitaria media de TP exportada (0,73 kg P ha–1 año–1) fue mayor que las de otras cuencas agrícolas de España y Europa. Este trabajo es de gran relevancia e indispensable para orientar futuras investigaciones sobre la transferencia de fósforo al objeto de definir medidas correctivas para mantener la productividad de las tierras agrícolas de regadío y la calidad de agua superficial