Strategies for the sustainable use of saline water in the cultivation of cowpea

The world population growth and increasing demand for water to meet household consumption and other sectors of the economy, have awakened for the use of alternative sources or water of inferior quality, such as saline water and wastewater. The aim of this study was a preliminary assessment of the situation of desalination plants installed by the State Government of Ceara in the region of Pentecoste, Ceará, and then to evaluate irrigation management strategies (cyclic use of saline water, mixture of water of different salinities and use only in stages of tolerant phase of crop) and the system of crop rotation cowpea/sunflower, aiming at the sustainable use of saline water in irrigated agriculture. The experiment with the cowpea was conducted in the dry season of 2011, and followed the randomized block design, with thirteen treatments and five replications. The treatments were: T1: low salinity water (A1), throughout the cycle, T2, T3 and T4: Water with CE 2.2 (A2), 3.6 (A3) and 5.0 (A4) dS m-1, throughout the cycle, T5, T6 and T7: Water with EC of 2.2, 3.6 and 5.0 dS m-1 in the final phase of the cycle, T8, T9 and T10: Use cyclic A1 and A2, A1 and A3 and A1 and A4, starting with A1 at sowing, T11, T12 and T13: Water of EC of 2.2, 3.6 and 5.0 dS m-1 after germination until the end of cycle. To verify the residual effect of saline water applied during the experiment with the cowpea, sunflower was grown in the rainy season of 2012 in the same plots that were cultivated with cowpea, using supplementary irrigation with water of low salinity. The EC of the desalination waste in the region of Pentecoste ranged from 4.2 to 7.6 dS m-1, representing a risk for the environment, where much of the waste generated is used to feed the vast majority of population is not aware if the reject cause any harm to human health or to the environment. The results of field experiments showed that the use of saline water during the entire cycle of the cowpea up to the level of 5.0 dS m-1 and after germination until the end of the cycle inhibits leaf gas exchange, extraction of nutrients, plant growth and crop yield, while the strategies of irrigation with saline water in the final phase of the crop cycle (flowering and fruiting) and cyclically not negatively affect these variables. Further, these strategies allow a saving 34-47% water of low salinity used for irrigation. There was accumulation of salts in the soil for the cultivation of cowpea of the treatments which used water of high salinity. However, the use of strategies for managing the application of alternating high and low water salinity crop cycle and application of the salt water only in the final stage reduced the impact on soil. The irrigation water of low salinity (0.5 dS m-1) promoted excessive leaching of salts in the soil at the end of sunflower cultivation, but the amount of rainfall before seeding was not sufficient to completely eliminate the residual effect of salinity in the crop.O crescimento da população mundial e a crescente demanda de água para atender o consumo das famílias e os demais setores da economia, têm despertado para o aproveitamento de fontes alternativas ou águas de qualidade inferior, tais como as águas salinas e residuárias. O objetivo desse trabalho foi realizar uma avaliação preliminar sobre a situação dos dessalinizadores instalados pelo Governo do Estado do Ceará na região de Pentecoste, Ceará, e, em seguida, avaliar estratégias de manejo da irrigação (uso cíclico de água salina, mistura de fontes de água de diferentes salinidades e utilização apenas nos estádios de maior tolerância da cultura) e o sistema de rotação de culturas feijão-de-corda/girassol, visando o uso sustentável de água salina na agricultura irrigada. O experimento com feijão-de-corda foi conduzido no campo na estação seca de 2011, e obedeceu ao delineamento em blocos ao acaso, com treze tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos consistiram de: T1: Água de baixa salinidade (A1), durante todo o ciclo; T2, T3 e T4: Água com CE de 2,2 (A2), 3,6 (A3) e 5,0 (A4) dS m-1, durante todo o ciclo, T5, T6 e T7: Água com CE de 2,2, 3,6 e 5,0 dS m-1 na fase final do ciclo, T8, T9 e T10: Uso cíclico de A1 e A2; A1 e A3 e A1 e A4, iniciando com A1 no plantio; T11, T12 e T13: Água com CE de 2,2, 3,6 e 5,0 dS m-1 11 dias após o plantio até o final do ciclo, respectivamente. Para verificar o efeito residual de água salina aplicada durante o experimento com o feijão-de-corda, foi cultivado na estação chuvosa de 2012 o girassol nas mesmas parcelas que foram cultivadas com o feijão-de-corda, utilizando irrigação suplementar com água de baixa salinidade (A1). Os valores de CEa para o rejeito de dessalinização na região de Pentecoste variaram de 4,2 a 7,6 dS m-1, representando riscos para o ambiente, sendo que a maior parte do rejeito gerado é utilizada para alimentação animal e a grande maioria da população não tem conhecimento se o rejeito causa algum dano à saúde humana ou ao meio ambiente. Os resultados dos experimentos de campo demonstraram que a aplicação de água salina durante todo o ciclo do feijão-de-corda ao nível de 5,0 dS m-1 e após a 11 dias do plantio até o final do ciclo inibe as trocas gasosas foliares, a extração de nutrientes, o crescimento vegetativo e a produtividade da cultura, enquanto as estratégias de irrigação com água salina na fase final do ciclo (floração e frutificação) e de forma cíclica não afetam de forma negativa essas variáveis. Além disso, essas estratégias permitiram uma economia de 34 a 47% de água de baixa salinidade utilizada na irrigação. Ocorreu acúmulo de sais no solo durante o cultivo do feijão-de-corda nos tratamentos em que se utilizou água de elevada salinidade. No entanto, o uso de estratégias de manejo como a aplicação alternada de águas de baixa e alta salinidade ao longo do ciclo da cultura e aplicação da água salina apenas no estádio final reduziu o impacto sobre o solo. A irrigação com água do canal (A1) com CE de 0,5 dS m-1 durante o cultivo do girassol promoveu a lixiviação do excesso de sais no solo no final do cultivo, mas o total de chuvas antes do plantio não foi suficiente para eliminar completamente o efeito residual da salinidade nesta cultura