EL AGUA EN EL SUELO
Constituye la fase líquida del suelo. Es indispensable para la vida y en especial para las plantas. Interacción agua-suelo “condiciona propiedades físicas del medio para el crecimiento de las plantas”.
Disponibilidad.- depende de la tensión con la que está retenida por las partículas del suelo. DÉFICIT Regar
Rango óptimo óptimo
EXCESO Drenar
El agua y los iones disueltos (minerales) ( minerales) forman la solución del suelo.
FUNCIONES MÁS NOTABLES
Satisface requerimientos de la evapotranspiración (plantas y suelo) Disuelve minerales del suelo y es “alimento de la planta”. En el proceso de Fotosíntesis.- se une al CO 2 del aire para formar sustancias orgánicas. 6CO2 + 6H2O + energía solar --> C6H12O6 + 6O2
Transporta minerales desde las raíces hojas; y, las sustancias orgánicas desde las hojas para su uso. Da consistencia a los tejidos de las plantas. Regula la temperatura de las plantas; evita el enfriamiento o calentamiento excesivo (Ej. El riego nocturno evita las heladas); Si la temperatura ºT temperatura ºT aumenta aumenta demasiado las plantas transpiran para bajar ºT; ºT; por otro lado, al evaporarse absorbe calor. Se absorbe por las raíces y sólo en pequeña parte por los estomas de las hojas. La fuente fuente principal es la lluvia. El almacenamiento en el suelo depende: textura, estructura y profundidad. Tiene relación con la elasticidad, adherencia, compactibilidad, penetrabilidad penetrabilidad y trabajabilidad del suelo.
RETENCIÓN DE HUMEDAD (FASES DEL AGUA AGUA EN EL SUELO)
Los poros del suelo están ocupados por: Aire.- en mayor parte de poros (“macroporos” > 60 micras). Agua.- en poros pequeños (microporos < 60 micras). Permeabilidad: capacidad capacidad del suelo para permitir el paso de H2O y aire. Conceptos a considerar: a. INFILTRACIÓN: movimiento del H2O hacia el suelo. b. PERMEABILIDAD: movimiento del H2O H2O dentro el suelo.
c. HUMEDAD: capacidad de almacenaje, contenido en el suelo. d. TENSIÓN DE HUMEDAD: disponibilidad de agua para las plantas.
LA CANTIDAD DE AGUA PRESENTE EN EL SUELO DETERMINA: 1. SUELO SATURADO
Máxima retención después de una lluvia o riego. El agua ocupa poros grandes y pequeños. El aire es desplazado. Suelo saturado = porosidad total (todos los poros llenos de agua). Si la saturación persiste las raíces no acuáticas se ASFIXIAN .
2. CAPACIDAD DE CAMPO (CC). Límite superior de agua aprovechable
Contenido de humedad que tiene el suelo luego que se ha drenado el exceso. El agua de los poros grandes cae al subsuelo por gravedad. El agua ahora ocupa los microporos y el aire gran parte de los macroporos. En suelos bien drenados ocurre luego de 2-3 días de una lluvia copiosa o riego, siendo más rápida en suelos arenosos. El agua se mueve más lentamente ya que se desplaza o distribuye por capilaridad (microporos). El contenido de H2O que el suelo puede retener a CC depende de la textura y de la estructura que condicionan el tamaño de los poros. Ej.: Suelo arenoso, CC ≡ 10% de su peso en H2O. Suelo Franco Arenoso, CC ≡ 19% de su peso en H2O. Suelo Arcillo-limoso, CC ≡ 30% de su peso en H2O.
En CC la tensión de humedad varía entre 0.1 – 0.5 atmósferas (0.1 – 0.5kg/cm2). CAPACIDAD DE CAMPO
Tensión de humedad 1 3
atmósfera
1 10
atmósfera
0.33kg / cm
2
0.10kg / cm
2
Suelos PESADOS arcillosos LIVIANOS Arenosos
3. COEFICIENTE DE MARCHITEZ (PM). Límite inferior de agua aprovechable Contenido de humedad en el cual las plantas se “marchitan” en el día, pero en la
noche se recuperan, hasta que ya no pueden hacerlo y el suelo llega a su nivel crítico de humedad o PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE (PMP). Se da porque a partir de CC el H2O se va perdiendo por: transpiración, evaporación y absorción de las plantas. Corresponde aproximadamente al 50% del agua aprovechable.
Se da a una succión de 7 – 32 atmósferas; x 15atmósferas Depende de la textura del suelo: a. Arena 2 – 5 % de su peso H 2O b. Limo 8 – 10 % de su peso H 2O c. Limo arcilloso 15% de su peso H 2O A partir de aquí el agua se pierde sólo por EVAPORACIÓN.
4. COEFICIENTE HIGROSCÓPICO (CH) o o
Agua que permanece en el suelo, después de secado al aire. El suelo en un ambiente saturado con vapor de H 2O pierde el agua líquida aún retenida en los microporos más pequeños, mientras el resto queda “asociada” a
o
o
la fracción coloidal (arcillas y humus). El suelo con más coloides tiene más agua higroscópica. Por tanto, los suelos arenosos poca agua higroscópica. La tensión de humedad del coeficiente higroscópico es de 31 atmósferas. SUELO SATURADO CAPACIDAD DE CAMPO PUNTO DE MARCHITEZ COEFICIENTE HIGROSCÓPICO
Fig. 1. Diagrama que muestra los volúmenes de sólidos, agua y aire en un suelo limoso a diferentes contenidos de humedad. 5. AGUA APROVECHABLE [AA (%)] o
Cantidad de agua que se encuentra entre CC y PM AA = CC - PM
6. AGUA HIGROSCÓPICA o o
o
Contenido de agua que contiene el suelo luego de haber sido secado al aire El residuo de agua que aún queda luego de este proceso está químicamente combinada con las partículas del suelo Esta agua puede ser eliminada sometiéndola a la estufa a 105ºC – 110ºC por 24 horas, hasta peso constante.
RETENCIÓN DEL AGUA EN EL SUELO Varias fuerzas tienden a retener o reducir la cantidad de agua en el suelo.
ADHERENCIA: Atracción entre partículas sólidas y moléculas de agua (relación suelo-agua). Mediante la adherencia las partículas del suelo quedan recubiertas por H2O. COHESIÓN: Atracción de las moléculas de H 2O entre sí. (relación agua-agua). Mediante la cohesión otras moléculas de H 2O se unen a esa película.
Las dos fuerzas controlan el movimiento y la utilización del agua. Una película delgada retenida sobre los sólidos del suelo tiene > fuerza. A medida que se hace más gruesa las fuerzas de retención son menores y el agua puede moverse más fácilmente por gravedad o por atracción de películas de agua vecinas de menor espesor o menor contenido de agua.
En consecuencia: el H2O se mueve desde un nivel de menor energía a otro de mayor energía (fuerza de retención o tensión de humedad).
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Ambas son fuerzas de atracción superficial, por tanto: El agua retenida es función de la tensión superficial de las partículas sólidas. Los suelos finos retienen más agua que los suelos de textura gruesa. La fuerza con la cual el agua es retenida se llama “TE NSIÓ N DE HUMEDAD”, SUCCIÓN O POTENCIAL DE HUMEDAD.
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FUERZAS DE REDUCCIÓN DEL AGUA EN EL SUELO 1. Gravedad. - determina el “potencial gravitacional” que es la fuerza ejercida por la gravedad sobre la energía libre del agua del suelo. En un punto determinado está dado por la elevación de dicho punto respecto a otro punto o nivel de referencia. •
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Determina el movimiento del agua hacia abajo; de mayor a menor potencial gravitacional.
2. Capilaridad.- determina el movimiento del agua en “todas direcciones”. El agua que se dirige hacia arriba se evaporará. Se expresa como succión capilar o potencial capilar, que es: “el trabajo que se requiere para mover una unidad o masa de agua contra las fuerzas capilares desde la superficie del agua hasta el punto sobre ésta ”. Describe el efecto que tienen las fuerzas capilares sobre la energía libre del agua del suelo. • •
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3. Absorción por las plantas .- determina la fuerza que ejercen las plantas para absorber el agua que rodea a las raíces y se expresa: en tensión de humedad o potencial de presión que se indica en: • • • •
Atmósfera= 1,033 kg/cm 2 = 1.033,6 g/cm 2 Bar = 0,987 atmósferas Altura de columna de agua cuya base es 1 cm 2 1 atmósfera = 1033,6 cm de columna de agua. En la absorción la facilidad para que las plantas “tom en” el agua depende de la
mayor o menor fuerza con que ésta es retenida Suelos arenosos: menor fuerza de retención que los arcillosos: CC: 1/10 atmósferas = a 0.1 y CC= 1/3 atmósferas = 0.33 (Arenosos) (Arcillosos)
El potencial de presión está en relación con: Succión capilar: trabajo que se requiere para mover una unidad de masa de agua contra fuerzas capilares. Presión hidrostática bajo un nivel freático, es el lugar en el que se encuentra el agua subterránea. En este nivel la presión de agua del acuífero es igual a la presión atmosférica. También se conoce como capa freática, manto freático, napa freática, napa subterránea, tabla de agua o simplemente freático. Presión de agua inducida por un flujo de agua. Presión inducida, ej.: aire comprimido, esfuerzos mecánicos o espacios vacíos. ◦
◦
◦
Potencial osmótico: efecto de las sales solubles del suelo en la energía libre del agua del suelo y el efecto de iones sobre los coloides del suelo (arcilla, materia orgánica). Se debe a las diferencias de concentración a ambos lados de una membrana semipermeable; el flujo se produce hacia la solución más concentrada Al disminuir la energía potencial del agua del suelo, el movimiento del H 20 hacia las raíces es limitado puesto que éstas tienen una membrana selectiva permeable. Agua con < contenido de sales MAYOR Energía Potencial. Agua con > contenido de sales MENOR Energía Potencial. ◦
Potencial matriz: atracción capilar y fuerzas moleculares que retienen el agua de hidratación en los coloides del suelo. Cuanto más seco está un suelo, mayor será el potencial mátrico y es mayor la presión necesaria para extraer agua.
CURVA CARACTERÍSTICA DE LA HUMEDAD DEL SUELO
El agua del suelo es retenida por las partículas con > o < intensidad según la cantidad de H2O existente. A medida que el suelo pierde agua ésta es retenida con > intensidad, así: Suelo a CC=1/3 atmósferas ó 1/10 de atmósferas. Suelo a PM=15 atmósferas.
a: suelo Fco – Ao fino b: suelo Ac – Lo
Energía de H2O retenida por el suelo: pF= logaritmo de la altura de columna de H2O expresada en cm. “ pF= log 10 lhl ”
Capacidad de aireación: %Qv saturación- %Qv CC Agua Aprovechable: CC-PM Volumen Físicamente Inerte (VFI): Volumen de sólidos + volumen de poros inefectivos VFI = Vs + VPI VFI = Vs + % Qv PMP Volumen de sólidos: 100 – % Qv saturación Volumen de humedad (Vh): CC Volumen de aire: Porosidad total - Vh
Ejercicio: Graficar la curva, determinar los puntos de humedad y más constantes, a partir de los siguientes datos. CC = 25% PM = 10% CH = 8% CH saturación = 50% Hallar:
Porosidad total: Agua aprovechable: Capacidad de aireación: Volumen físicamente inerte:
Fases del suelo:
Volumen de sólidos: Volumen de humedad: Volumen de aire:
APLICACIONES DE LA CURVA DE pF. Riego: Para saber el AA y, Volumen de H2O que se puede dejar consumir antes de volver a regar.
NH=50% AA (generalmente). Para determinar el máx. umbral de sequedad permitido ( pm). Drenaje: Conocer el espacio poroso drenable capacidad de aireaci ón del suelo
Porosidad efectiva % Qv saturación - % Qv. Cc. Determinar el contenido de humedad en el punto de saturación.
CLASI F I CACIÓN DEL AGUA DEL SUEL O
CLASIFICACIÓN FÍSICO – BIOLÓGICA DEL AGUA DEL SUELO “método para medir la humedad del suelo”
SEGÚN LA TENSIÓN DE HUMEDAD 1. AGUA GRAVITACI ONAL: aquella retenida con una tensión de humedad inferior a 1/3 de atmósferas. Se elimina por “gravedad” o drenaje. 2. AGUA CAPIL AR: Retenida entre 1/3 de atmósfera y 31 atmósferas (CH ). Se elimina secando al aire una muestra de suelo. Contenida en los microporos, forma la solución del suelo 3. AGUA H I GROSCÓPI CA: Agua retenida a una tensión > a 31 atmósferas. Se elimina introduciendo el suelo, TFSA, a la estufa a 105 – 110°C x 24 horas o hasta “peso constante”.
SEGÚN LA APROVECHABILIDAD POR LAS PLANTAS AGUA SOBRANTE O SUPERFLUA: La que está por sobre la capacidad de campo. No es útil para las plantas. Mientras más se acerca al punto de saturación es más perjudicial “las plantas se
asfixian” .
Se produce el arrastre de nutrientes por lixiviación a capas más profundas.
AGUA DISPONIBLE O ASIMILABLE: AA. La que puede ser absorbida por las plantas. Comprende la > parte del agua capilar. AA= CC – PM
AGUA NO DISPONIBLE O NO ASIMILABLE: Agua adherida al suelo. Está por debajo del PM. Las plantas no pueden absorberla con rapidez para compensar pérdidas por transpiración. Hay aquí agua higroscópica + H2O capilar.
FACTORES QUE AFECTAN LA CANTIDAD Y USO DE LA H UM EDAD DI SPONIBL E DEL SUELO. o o o
De la planta; Hábito de enraizamiento, resistencia a sequía, edad. Climáticos.- temperatura y humedad. Del suelo.- Tensión de Humedad: succión, CC, PM Textura: fina > almacenaje de H2O y viceversa. Estructura: buena agregación (granular, migajosa) + disponibilidad. Contenido de Materia Orgánica: > MO > humedad disponible. : Mejor estructura y porosidad. Concentración de sales: > concentración > presión osmótica; < humedad disponible; se incrementa el coeficiente de marchitez. Profundidad y estratificación: > profundidad > retención. Se debe medir la humedad en función de la profundidad de la raíz. Las capas duras e impermeables reducen el movimiento del H2O y la penetración de las raíces (ej. cangahuas). Capas de arcilla determinan el flujo lento del H2O.
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LECTURA: El agua en el suelo Como el suelo tiene partes ocupadas por agua y por aire, en términos generales, el agua es retenida en los poros más pequeños del suelo y el aire atmosférico en los poros más grandes. El agua edáfica proviene de la precipitación pluvial o de depósitos subterráneos y contiene concentraciones de sustancias disueltas que llegan a las raíces y son absorbidas por éstas. El agua edáfica que no se une a las partículas de suelo o que no es absorbida por las raíces arrastra a través del suelo a los materiales disueltos en ella. Al proceso mediante el cual el suelo pierde a los minerales disueltos en el agua se le llama lixiviación. También es posible que el agua de los depósitos subterráneos al ascender arrastre consigo materiales disueltos. El agua y los minerales disueltos que entran al córtex (su principal función es de almacenamiento y está formado principalmente por células parenquimatosas de disposición laxa con grandes espacios intercelulares, comprende el grueso de la raíz de una dicotiledónea herbácea) radicular desde la epidermis se desplazan en solución por dos rutas: el apoplasto (pasa por las paredes celulares porosas interconectadas) y el simplasto (va del citoplasto de una célula al de la siguiente a través de los plasmodesmos). El agua y los minerales disueltos se transportan en el xilema y el azúcar (sacarosa) disuelta se transporta en el floema. El agua después de pasar por las células endodérmicas ingresa en el xilema radicular. Tras entrar en el xilema, el agua es transportada en dirección ascendente a través del xilema radicular hasta el xilema del tallo y de ahí al resto de la planta.
Término en Inglés
Término equivalente en Español
Field capacity (FC) Permanent wilting point (PWP) Plant available water (PAW) Management allowable depletion (MAD) TDR (Time-Domain Reflectometry) probes Capacitance (C-Probes, Frequency-domain Reflectometers [FDR]) Evapotranspiration (ET)
Capacidad de campo (CC) Punto de marchitamiento permanente (PMP) Agua disponible para la planta (ADP) Déficit Permitido en el Manejo del Riego (DPM) Sondas TDR (reflectancia en el dominio del tiempo) Sondas-C (capacitancia eléctrica) Evapotranspiración (ET)
