Guía de ejercicios del contenido de agua en el suelo: Capacidad de campo…y más

14 Diciembre 2016

 CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO

El suelo es una matriz sólida, no rígida, compuesta de aproximadamente 50% de partículas minerales y orgánicas y 50% de espacio poroso ocupado por aire y agua,

Se puede concluir que:

Vt = Vs + Va + Vw

Vt = Vs + Vp

Vp = Va + Vw

En donde Vt es volumen total, Vs es volumen de suelo (partículas), Va es volumen de aire, Vw volumen de agua y Vp Volumen de poros.

La condición hídrica del sistema suelo se describe a través del contenido y energía libre del agua, siendo estos factores los que afectan directamente el comportamiento vegetal. Las propiedades físicas del suelo como densidad aparente, textura y porosidad, entre otras, están relacionadas con la productividad de los cultivos porque modifican el almacenamiento de agua en suelo y su movimiento.

El contenido de agua del suelo puede ser expresado en términos gravimétricos (w) y/o volumétricos (). El contenido gravimétrico es la masa de agua por una unidad de masa de suelo seco. Es el método más simple de medición del agua en el suelo. Su valor se determina secando la muestra de suelo a 105 °C hasta peso constante (alrededor de 24 horas). La determinación gravimétrica del contenido de agua está compuesta por dos mediciones independientes: la masa de suelo húmedo o total (Mt) y la masa de suelo seco (Ms), combinadas de la siguiente forma:

w=Mw/Ms

Donde Mw es la masa de agua del suelo, que se calcula con la siguiente expresión:

Mw=Mt-Ms

El contenido volumétrico de agua del suelo (σ) se expresa en términos de volumen de agua (Vw) por volumen de suelo (Vt). Puede ser calculado a partir del contenido gravimétrico de agua y la densidad aparente (Da) del suelo.

σ=Vw/Vt=W Da

En un balance hídrico, las entradas y salidas de agua del suelo se expresan en términos de altura de agua por lo que el contenido de agua en el suelo es conveniente expresarlo en términos de altura de agua (h) o columna de agua. Esto se logra multiplicando el contenido volumétrico de humedad y la profundidad del suelo:

h=σ x profundidad

Disponibilidad de agua en el suelo

El agua del suelo puede ser clasificada en tres categorías: agua gravitacional, agua disponible para las plantas y agua no disponible.

El agua gravitacional es la que drena libremente por la acción de la fuerza de gravedad mientras ésta sea mayor que la fuerza de retención del suelo, lo que está determinado por el diámetro ponderado de poros. Esta agua puede ser absorbida por la planta (ej. saturación durante un riego), no obstante está poco tiempo en el sistema.

El agua no disponible es aquella que está fuertemente adsorbida a las partículas del suelo y no puede ser absorbida por las plantas. Dentro de esta categoría actúan dos fuerzas: fuerzas capilares y fuerzas debidas a cargas electrostáticas. La primera fuerza, que es menor, actúa mientras el suelo tenga el agua suficiente para ocupar capilares.

Los capilares son tubos de pequeño diámetro en los que el agua tiende a subir por succión. La altura que es capaz de subir depende del diámetro del capilar; a menor diámetro mayor succión y mayor altura. La capilaridad actúa en cualquier dirección, por lo tanto es la clave para entender la retención de agua por los poros del suelo.

Cuando ya no queda agua suficiente para llenar un poro queda el agua higroscópica que está unida a las partículas del suelo por cargas eléctricas. Estas moléculas de agua permanecen cuando el suelo se seca al aire y pueden ser extraídas sólo secando la muestra en una estufa a 105ºC.

El agua disponible para las plantas (Humedad Aprovechable) se encuentra entre el agua gravitacional y el agua no disponible y está retenida por fuerzas capilares. Los límites para la humedad aprovechable son los contenidos de humedad a Capacidad de Campo (CC) y Punto de Marchitez Permanente (PMP) y se expresan en contenido gravimétrico (a menos que se indique lo contrario).

Esquema del contenido de humedad del suelo

Capacidad de Campo (CC)

Es el contenido de agua de un suelo, después que ha sido mojado abundantemente y se ha dejado drenar libremente, evitando las perdidas por evapotranspiración. Corresponde aproximadamente al contenido de agua del suelo a una tensión o potencial mátrico del agua de -0,33 bares. Normalmente este contenido de agua se toma alrededor de 24 a 48 horas después de un riego o lluvia abundante, teniendo la precaución de cubrir el suelo con un plástico para evitar la evaporación.

Punto de Marchitez Permanente (PMP)

Es el contenido de agua de un suelo al cual la planta se marchita y ya no recobra su turgencia al colocarla en una atmósfera saturada durante 12 horas. Por convención corresponde al contenido de agua a una tensión o potencial mátrico de -15 bares.

El PMP puede ser estimado a partir de la CC:

PMP=CC/1,85

Como se observa en el Cuadro  el contenido de agua a CC y a PMP cambia dependiendo la textura del suelo, siendo mayor en suelos con textura arcillosa y menor en suelos con textura arenosa.

Contenido de agua a CC y PMP en distintas clases texturales

Los suelos arenosos, que poseen un mayor porcentaje de poros de mayor diámetro, drenan más rápido que los suelos arcillosos, que tienen un mayor porcentaje de poros de menor diámetro equivalente.

Curva característica del suelo

La curva característica de un suelo es aquella que se obtiene al graficar el contenido de agua del suelo (eje de las Y) versus la tensión o potencial mátrico (eje de las X). Esta curva es propia de cada suelo y varia con la textura y estructura. Esta curva se obtiene en laboratorio, sometiendo el suelo a a presiones de 0,33 y 15 bares mediante una de olla y plato de presión, respectivamente.

La Figura muestra curvas características para un suelo arcilloso y uno arenoso. Ambos suelos a CC tienen distinto contenido de agua, siendo mayor en el suelo arcilloso que en el arenoso, sin embargo, la tensión o potencial mátrico a que esta retenida esta agua es el mismo, -0,33 bares. De igual forma ambos suelos a PMP tienen distinto contenido de agua, siendo mayor en el suelo arcilloso que en el arenoso, esto implica que las plantas que se encuentran en suelos arcillosos se marchitan con un contenido de agua mayor del suelo que las plantas que se encuentran en un suelo arenoso, sin embargo la tensión o potencial mátrico a que esta retenida esta agua es el mismo, -15 bares.

Curva característica de suelo arcilloso y suelo arenoso

Umbral de Riego (UR)

Cerca de un tercio de la humedad aprovechable es fácilmente disponible. A medida que se va secando el suelo es más difícil para las plantas extraer agua, por la que comúnmente se riega antes que el contenido de agua llegue a PMP, de esta forma, se fija un “Umbral de Riego” que es un porcentaje de la Humedad Aprovechable que tiene que consumirse antes de que se riegue de nuevo. Este umbral de riego se fija dependiendo de la especie y del estado de desarrollo del cultivo. La humedad disponible para las plantas es la altura de agua de la humedad aprovechable que se permite perder antes de regar.

Humedad disponible en el suelo (Hd)

Hd = Ha x UR

Hd = (CC -PMP) x Da x prof x UR

Si Pw es el contenido de agua para un umbral de riego dado, se puede expresar de la siguiente manera:

Hd = (CC-Pw) x Da x prof

Por otra parte la altura de agua que tiene el suelo antes del momento del riego (Pw) se puede calcular mediante la siguiente formula:

Pw = CC – Hd

El agua necesaria para llevar desde un contenido de agua cualquiera a saturación es Hsat:

Hsat = (E – Pw x Da) x prof

Para ver los ejercicios y otros conceptos:

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Editores: Paola Silva C. Herman Silva R. Marco Garrido S. Edmundo Acevedo H.

MANUAL DE ESTUDIO Y EJERCICIOS RELACIONADOS CON EL CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO Y SU USO POR LOS CULTIVOS

Fuente: Universidad de Chile

www.portalfruticola.com

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