Relación Agua-Suelo PDF

FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS  CAPÍTULO EL SISTEMA AGUA-SUELO Estudiadas las propiedades del agua, se tratará Interacción existente entre estos dos sistemas ya que la c...

FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS  CAPÍTULO EL SISTEMA AGUA-SUELO Estudiadas las propiedades del agua, se tratará Interacción existente entre estos dos sistemas ya que la cantidad de agua que se proporcione al suelo Tomando en cuenta la forma en que esta se mueve en el terreno y la cantidad que dicho suelos puede almacenar Es indispensable para la vida y crecimiento de las plantas. Clases de agua Los espacios entre las partículas en el suelo forman una variedad infinita de formas y dimensiones. Al suministrar agua en un suelo seco, dicha sustancia se distribuye alrededor Cuando los poros, grandes y de las partículas. chicos, quedan llenos, el terreno esta saturado y a su Se retiene por fuerzas de adhesión y máxima capacidad de cohesión. retención. Desplaza al aire y, llena los poros. La película de agua alrededor Esta agua que se filtra por acción de las partículas aumenta de de las fuerzas de gravedad se espesor hasta que, las fuerzas conoce como de cohesión, que sostienen las películas de agua son menores que la fuerza de gravedad, Agua de provocando así su filtración. gravedad o agua libre Clases de agua La capilaridad actúa libremente en el suelo hasta 1.2 o 1.5 m de altura, relativamente bien hasta 3 m, y más lentamente hasta 9 m ó más. Al suspender el suministro en la superficie, esta continúa colocándose por entre los Penetra más lentamente que el poros durante varios día hasta agua de gravedad y se mueve en cualquier dirección, en respuesta que el agua libre logra filtrarse a diferencias de tensión Los poros se vuelven a llenar de aire y el agua contenida en los poros pequeños sigue moviéndose por capilaridad, se Agua capilar conoce como:  La evaporación en la superficie y la Clases de agua absorción de humedad de las plantas en crecimiento, reducen la en el suelo cantidad de agua en el suelo hasta el punto que no se observa movimiento de capilaridad Agua Higroscópica El agua queda aprisionada herméticamente en forma de capas muy delgadas alrededor de Este tipo de agua se conoce las partículas del suelo; no puede como ser aprovechada por la planta y ésta comienza a marchitarse. La parte restante del agua queda retenida entre las partículas superficiales, especialmente en los El suelo queda tan seco que coloides del suelo, en forma tal que causa la muerte de la planta si se pierde su estado líquido y se demora el suministro de agua al desplaza como vapor. terreno Clasificación Agua que drena por acción basada en la Agua de de la gravedad de la zona disponibilidad de gravitación radicular de los cultivos; este agua con relación a drenaje es más rápido en los vegetales suelos arenosos que en los arcillosos Expresiones Agua que se encuentra de la Agua no retenida por la fuerza capilar y disponible que a las plantas se les humedad del dificulta mucho su aprovechamiento suelo Agua Agua que puede ser disponible aprovecha por la planta y se humedad define como la diferencia aprovechable entre el agua de gravitación y la no disponible  Contenido de humedad del suelo Entre un suelo saturado y un Este contenido se expresa suelo seco, existe una variación generalmente en porcentaje muy considerable en su respecto al peso del suelo seco, contenido de humedad; es decir, la relación de peso de agua contenida a peso del suelo seco, multiplicada por cien. Psh – Pss Pa Ps = -------------------100 = ---------------100 (1) Pss Pss  Contenido de humedad del suelo El contenido de agua en el suelo Va también puede expresarse en Pv = -----------------100 (2) porcentaje de volumen de agua- respecto al volumen total de suelo. Vt Por tanto Debido a que la unidad de volumen de agua pesa la Ps. Pss. 100 unidad de peso, es válida la Pv =------------------------- (4) siguiente igualdad: Vt. 100 Va = Pa Pss.Ps Pa = ----------------- = Va ( 3) Por tanto si de (1) se despeja 100 Pa y se sustituye en (2) se tiene: Contenido de humedad Haciendo simplificaciones y tomando en cuenta que la del suelo densidad aparente es igual a la relación entre el peso del suelo seco y el volumen total de dicho L = Ps. Da. Pr (6) suelo, La profundidad que interesa es donde llegan las raíces de las Pss plantas; si se humedece más allá se Da = -------------- estará desperdiciando el agua, por lo que: Vt sustituyendo en (2.48) y simplificando queda: Como puede observarse, el contenido de agua de un suelo expresado en por ciento de volumen respecto al volumen total del suelo, es igual al producto del porcentaje de Pv = Ps Da (5) humedad respecto al peso del suelo seco por su densidad aparente.  Contenido de humedad del suelo El contenido de agua de un suelo Es igual al producto del expresado en por ciento de porcentaje de humedad respecto volumen respecto al volumen total al peso del suelo seco por su del suelo densidad aparente. Para conocer la lámina a una Un volumen unitario de suelo que profundidad diferente de la unidad, sea el producto de un metro bastará con multiplicar el producto cuadrado de superficie por un obtenido por la profundidad, Pr metro de profundidad, el deseada expresa da en metros. porcentaje de agua es una lámina en centímetros igual a dicho La profundidad que interesa es porcentaje fundamentalmente hasta donde llegan las raíces de las plantas; si se humedece más allá se estará L = Ps. Da. Pr (6) desperdiciando el agua, por lo que:  Parámetros de humedad del suelo. La practica consiste en barrenar Los métodos directos para la hasta las profundidades deseadas, determinación de la humedad en el extraer las muestras obtenidas de suelo, aunque laboriosos y costosos suelo húmedo y colocarlas en botes son de gran valor herméticos y llevarlos al laboratorio para pesarlos, antes y después de secarlos. La humedad que la planta puede aprovechar depende de los valores El cálculo del contenido de humedad de Ps en condiciones de capacidad del suelo se realiza con las de campo y porcentaje de ecuaciones (1) y (2). marchitamiento permanente, a estos valores del contenido de humedad se les conoce como Parámetros de humedad del suelo.  Contenido de agua de la porción húmeda del suelo, después que el exceso ha sido drenado y la velocidad del descenso disminuida en grado considerable Es el contenido de agua retenida en el suelo a una tensión de 1/3 de atmósfera aproximadamente Capacidad de Campo CC La capacidad de Campo se obtiene entre los 2 y 5 días después del riego y es una constante característica para cada suelo; Depende fundamentalmente de la textura, contenido de materia orgánica y grado de compactación de éste  Método de campo o Preparar un cuadro de terreno de 1.00 x 1.00 m por lado, bordeado previamente, gravimétrico. se humedece el perfil mediante la aplicación de una lámina de agua de 20 a 30 cm. Determinación de la capacidad de campo (C C) una vez colocada el agua se deja que El agua se mueve se filtre y se cubre el lugar humedecido horizontalmente, produce errores con un plástico, evitar la evaporación. en la determinación. Para evitar esto, mojar la periferia del metro cuadrado Las muestras son obtenidas del El agua termina de infiltrarse, espesor del suelo comprendido en recolectar muestras del suelo, una profundidad de 1.50 m determinar humedad a intervalos de 4 dividido en espesores de 0.30 a 6 horas en suelos ligeros, y 24 m c/u horas en suelos pesados.  1m 60 Curva de secado 50 1m 40 30 20 Área unitaria de terreno (Planta) 10 0 0 12 24 36 48 60 72 84 96 TIEMPO EN HORAS Plástico 1m 0.30 0.60 0.90 suelo 1.20 1m 1.50 Vista transversal del terreno preparado 1m Esquema mostrando área unitaria del terreno mojado en su perifera  Método más desarrollado, permite hacer la Método de la olla determinación de un gran número de muestras en de Presión. corto tiempo SE aplica aire a presión de 1/3 de atmósfera a muestras de suelo previamente saturadas. El por ciento de humedad retenida por un suelo, en una muestra de un cm de espesor contra una fuerza centrífuga de 1 000 veces la de la gravedad, Método de la humedad es el equivalente de humedad. equivalente Se utiliza un aparato llamado centrífuga de humedad, el cual desarrolla una fuerza centrífuga que produce una tensión en el agua de la muestra de poco menos de una atmósfera. Conociendo la textura del suelo puede determinarse la capacidad con la fórmula empírica. Método de la CC = (% de arcilla del suelo) a + (% de limo) b + textura (% de arena) c (7) a, b,c = los valores a, b,c, se determinan en c/región.  Las muestras de suelo se colocan en tubos de plástico transparente, de 30 cm de largo por 3.7 cm de diámetro interior, se coloca un papel filtro o una malla de alambre con un tapón perforado en el extremo inferior del tubo. Para lograr una compactación o acomodo similar a la del campo, al llenar el tubo se tiene cuidado Método de las de picar el suelo con un punzón, se agrega agua columnas de suelo destilada a la columna, cuya cantidad varía de acuerdo con la textura del suelo, 30 a 25 ml de agua destilada para suelo arenosos y de 50 a 60 ml para suelo arcilloso. Estos valores se obtienen con la ecuación: L = Pscc - psact x Da x Pr.............................(8)  contenido de humedad del suelo en el cual las plantas no pueden reponer el agua suficiente para recobrar su turgencia, y la planta se marchita permanentemente. el contenido de humedad retenido a una tensión Porcentaje de equivalente a la presión osmótica en las raíces de marchitamiento las plantas y que dicha tensión es permanente. PMP. aproximadamente de 15 atmósferas. El punto de marchitamiento permanente depende del consumo de agua del vegetal, profundidad de la zona radicular, del agua utilizada por el vegetal y de la capacidad de retención del terreno.  Determinación del Se llenan una serie de botes de lámina-con punto de 500 gr de tierra aproximadamente dejando 2 marchitamiento cm de libre bordo en la superficie de dichos permanente botes. Se hace una determinación inicial de humedad para calcular la cantidad de suelo Método del girasol seco agregado a cada bote Se deja que esta se marchite Se siembran 4 a 5 semillas de girasol enano y cuando no se recupere al (Helianthus annus) a una profundidad de 1.5 a llevarla a una cámara obscura 2 cm. con una atmósfera saturada se calcula el contenido de humedad se riegan para aumentar el contenido de humedad hasta llegar a capacidad de campo Cuando presente 4 pares de hojas, se deja de regar y se cubre el tallo para que no germinada la semilla se selecciona la mejor hayan pérdidas por planta eliminando las demás. evaporación El PMP se calcula con la siguiente fórmula: Ps1 - (Pp + 0.4 Pp + Ps) PMP = ----------------------------------- (9) Ps - (0.1 Pp) Método de la membrana de presión. Se usa para obtener una estimación de la humedad retenida en muestras de suelo a una tensión de 15 atmósferas. Este es uno de los métodos más usados para determinar el PMP y se le conoce también como el método de Richards La diferencia de contenido de humedad entre la Se considera que a capacidad de campo la capacidad de campo y el humedad aprovechable es de 100%, y a porcentaje de punto de marchitamiento será 0%. marchitamiento permanente Humedad La lámina máxima que se puede aplicar aprovechable por las para humedecer un suelo a una plantas profundidad Pr, sin desperdiciar agua será: Se hace la consideración de que L = (PsCC - Pspmp)x Da x Pr (10) la humedad se ha dejado descender hasta PMP antes de aplicar el agua.  Métodos para La tensión de la humedad del suelo es una medida de la tenacidad con que el agua es retenida por el suelo y estimar el representa la fuerza por unidad de área que debe contenido de aplicarse para extraerla. humedad del suelo Por lo general, se expresa en atm, o sea la presión del aire al nivel del mar a una temperatura de 21ºC los arcillosos retienen una gran cantidad de humedad incluso a tensiones altas al 1 atmósfera = 1 Kg/cm2 = 14.7 lb/pulg2 grado de que las 1 atmósfera = 76.39 cm de altura de una columna de plantas en mercurio crecimiento llegan 1 atmósfera = a una columna de agua de 10.36 m a marchitarse Esta expresión no indica la cantidad de agua que el suelo contiene ni la cantidad que puede extraerse con suelos arenosos se dicha tensión; ya que esto depende de la textura, drenan por completo estructura y contenido de materia orgánica. a una tensión baja  Para medir la humedad del suelo se utilizan varios métodos entre los que están: Métodos directos, como: Métodos Indirectos, como: 1. Método al tacto 1. Tensiómetros 2. Método Gravimétrico 2. Bloques de yeso 3. Aspersor de neutrones 4. Medidor rápido de humedad Speedy El Esfuerzo de Conforme se va humedeciendo un suelo seco, el Humedad del agua va ocupando sus poros hasta que llega a la Duelo (EHS) saturación Es cuando empieza a escurrir el Se dice que está a capacidad de agua debido a la acción de la campo, y entre sus partículas que da gravedad principalmente, pero retenida el agua debida a la acción una vez escurrido el exceso de de dos fuerzas agua el suelo queda a su máxima capacidad de retención La tensión superficial, fenómeno físico del que ya se habló Estas fuerzas de tensión se oponen a las fuerzas de absorción de las raíces de las plantas, pero estas a Fuerzas de absorción. su vez para absorber el agua del suelo tienen que vencer otra fuerza Fenómeno físico de superficie y cuya fuerza es la naturaleza eléctrica, ocurre principalmente a nivel coloidal A la suma de estas dos fuerzas se por presentar una gran superficie en le llama tensión de humedad del un volumen relativamente pequeño suelo, THS  3o.-La presión osmótica. El Esfuerzo de Es la presión necesaria para contrarrestar el paso de Humedad del agua pura al interior de una solución acuosa a través Duelo (EHS) de una membrana semipermeable, evitando así un incremento en el volumen de la solución. La raíz para absorber el agua tiene que vencer además de la fuerza de tensión, las osmóticas La suma de las fuerzas de tensión, más la presión osmótica se le llama Esfuerzo de Humedad del Suelo, EHS, el cual define el potencial de humedad. El esfuerzo de humedad del suelo se expresa en unidades de presión EHS = PO + T (11)  Curva de tensión de humedad del suelo. Un sistema de ejes coordenados se llevan como ordenadas los valores de la tensión en atmósferas y como abscisas los valores del Ps, para el caso de un suelo arcillo arenoso tendrá la curva 15 Los valores de la curva se obtienen de la siguiente manera, se pone el suelo a 0.3 diferentes tensiones y para cada una de ellas 0 ps% 100 Forma aproximada de la curva de tensión de humedad del se obtiene su contenido de humedad suelo en un suelo arcillo-arenoso Determinación de El procedimiento consiste en obtener datos la curva de de humedad a diferentes tensiones partiendo de 0 3 atmósferas, hasta 15 humedad del suelo atmósferas. Como resultado se obtiene una Palacios (1963) propuso una curva de forma hiperbólica, la que ecuación de tipo exponencial que puede ajustarse por medio de una se puede utilizar cuando se regresión simple. dispone de pocos datos. El parámetro C se adicionó debido a que, al probar con curvas de texturas Tomando en cuenta que los de suelo diferentes se encontró que puntos que se pueden considerar tan solo para algunos suelos era conocidos son la CC y el PMP, ya aceptable la ecuación que estos valores de porcentaje de humedad, correspondientes a la tensión del suelo son k aproximadamente constantes; T = ----------------------- + C (12) expreso dicha ecuación de la Psn manera siguiente:  El mismo Palacios, analizando varias curvas Determinación de de tensión de humedad de suelos cuya textura la curva de varia desde franco-arenoso hasta la arcilla humedad del suelo encontró una ecuación de regresión entre la CC y la Constante C Ya conocidos los parámetros de la ecuación se puede calcular con C = - 0.000014 CC2.7 + 0.3.............(13) cierta aproximación la tensión del suelo para valores conocidos de Ps, o viceversa, Log k = Log (Tpmp - C) + n Log Pspmp (15) Para mayor facilidad en el cálculo la ecuación que relaciona la tensión del suelo con el porcentaje de Para conocer el parámetro k se puede humedad se puede expresar en utilizar la siguiente ecuación. forma logarítmica Log (T-C) = Log k - n Log Ps Log (Tpmp - C) - Log (Tcc - C) n = ---------------------------------------------. Log Pspmp - Log PsCC El valor de n se puede indicar de igual manera:  Determinación de la curva de humedad del suelo Como se indicó en incisos anteriores, el valor de PMP es aproximadamente 0.5 de CC por lo que para conocer en forma aproximada la ecuación de las curvas de retención de humedad cuando se conoce solo la capacidad de campo se recurre a las gráfica de la figura (gráfica para la obtención de los parámetros K, n y c de la ecuación de tensión de humedad). En la cual se pueden obtenerlos valores de los parámetros k y c entrando con el argumento capacidad de campo. Este procedimiento es aproximado pero sirve para conocer la relación tensión- humedad, cuando no se tienen los medios adecuados para obtener las curvas en el laboratorio.