Propiedades de suelo y su función en el almacenamiento de agua. Oscar Seguel S.

Transcripción

1 Propiedades de suelo y su función en el almacenamiento de agua Oscar Seguel S.

2 Los componentes del balance de agua y energía R Es S Superficie del suelo Sección de control Límite inferior Allen et al. Documento FAO Nº56 (Crop evapotranspiration)

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4 ETc = Kc ETo Allen et al. Documento FAO Nº56 (Crop evapotranspiration)

5 P + R F Es S = ETc Allen et al. Documento FAO Nº56 (Crop evapotranspiration)

6 Textura Hidrómetro de Bouyoucos Pipeta Tamizaje

7 Densidad Aparente: Masa del suelo (seco) en el volumen total de suelo (sólidos+espacio poroso). Cilindro Terrón Excavación

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9 (Casanova, M. et al The Soils of Chile. Springer. 185 p.)

10 Densidad aparente: Método del cilindro

11 Agua (cm 3 cm -3 ) Retención de agua 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Testigo Guano superficial Guano mezclado con suelo Tensión (log hpa)

12 Descripción energética del agua del suelo

13 Plato: kpa Olla: kpa

14 Contenido de agua (%) Datos de Retención & Curva ajustada Presión aplicada Potencial mátrico (kpa)

15 Agua (%bm) Retención de agua según clase textural Clase textural CdeC (%) PMP (%) a 9 (6-12) 4 (2-6) Fa 14 (10-18) 6 (4-8) F 22 (18-26) 10 (8-12) FA 27 (23-31) 13 (11-15) Aa 31 (27-35) 15 (13-17) A 35 (31-39) 17 (14-19) CC = 0,5905x + 12,904 R 2 = 0,7957 La lógica funciona con los suelos de una región (Casanova, M. et al The soils of Chile) y con los suelos dentro de un mismo cuartel PMP = 0,2909x + 6,0648 R 2 = 0, Arcilla (%)

16 Resistencia mecánica (H. M. Taylor and G. S. Brar Effect of soil compaction on root development. Soil & Tillage Research 19: ).

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18 (Casanova, M. et al The Soils of Chile. Springer. 185 p.)

19 Resistencia a la Clase penetración (MPa) <0,1 Baja 0,1 a 2 Media 2 a 8 Alta > 8 Muy Alta (Díaz, 2013)

20 Infiltración acumulada (cm) Capacidad de flujo (agua, aire) Testigo Avena Estiércol Estiércol+mostaza Tiempo (min) y la textura? VI (cm h -1 ) <0,1 Muy lenta 0,1 a <0,5 Lenta 0,5 a <2,0 Moderadamente lenta 2,0 a <6,3 Moderada 6,3 a <12,7 Moderadamente rápida 12,7 a <25,4 Rápida >25,4 Muy rápida Tratamiento VI estabilizada (cm h -1 ) Testigo 14,6 c Avena 24,5 bc Estiércol 24,0 b Estiércol + mostaza 32,8 a

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22 (Casanova, M. et al The Soils of Chile)

23 La relación de los cationes y la mineralogía. Coloide de arcilla (Proporcionalmente, esto podría ser 1 μm) Dominancia de cargas negativas en la lámina de arcilla: Capacidad de Intercambio Catiónico

24 CIC depende de: Cantidad de arcillas y materia orgánica (coloides) Tipo de mineral de arcilla presente

25 Saturación de bases BaseSaturaSB tion Ca 2 2, Mg, K, NH Na + 4 CEC CIC, cationes ácidos (H +, Al 3+ ) cationes básicos (Ca +2,Mg +2, Na +, K +, NH 4+ )

26 Reacción del suelo - ph Concentración del ion H+ en la solución suelo. Si la concentración de iones H + en una solución es de 0,00003 mol/l, entonces el ph es : ph = -log (0,00003) = -(-4,5) = 4,5 ph = 4,5 1 mol de H + = 1 gramo

27 Medición del ph del suelo 1. Indicadores o método colorimétrico 2. Método potenciométrico 2.1 Suspensión en agua destilada 2.2 Suspensión en solución de CaCl 2 0,01 M 2.3 Suspensión en solución de KCl 1 M Mezclas suelo- agua 1:1 1:2 1:2.5 1:5 1: 10

28 Retención de cationes Serie liotrópica: Fuerte débil H + Al 3+ > Ca 2+ > Mg 2+ > NH 4+ = K + > Na + ph = 5 - Al 3+ - NH NO H + - H + - H + ph = Ca 2+ - Na + - NH Na + - Na + - Ca 2+ La disponibilidad de nutrientes depende de los otros cationes y de las condiciones de precipitación

29 Suelos afectados por sales Contenido de sales solubles (ppm) Porcentaje de sodio intercambiable (PSI) Relación de adsorción de sodio (RAS) Se estima mediante algoritmo que considera contenidos de Ca, Mg, Na (int) Contenido de elementos tóxicos (Boro, Cloruro, Sodio)

30 Contenidos de sales en los suelos Salinidad (CE, ds/m) Respuesta de cultivos Efecto de la salinidad despreciables (porotos) Pueden disminuir rendimientos de cultivos muy sensibles Disminución de rendimiento. En muchos cultivos (maíz) Solo tolerantes (trigo, remolacha) Muy tolerantes (cebada)

31 Porcentaje de Sodio intercambiable PSI Na CIC Se considera crítico PSI > 15%

32 Relación de adsorción de sodio El Calcio tiene un efecto contrario sobre la dispersión del suelo. Favorece los enlaces El Sodio tiene un efecto dispersante RAS Na 2 2 Ca Mg 2 Se considera crítico RAS > 13

33 BALANCE HÍDRICO DEL SUELO Vf Va FASE GASEOSA Ma Vw FASE LÍQUIDA Mw Vt Mt Vs FASE SÓLIDA Ms Conceptos de contenido de agua, densidad aparente, porosidad..

34 Condición térmica Condición de aireación Régimen hídrico Condición mecánica

35 Métodos directos Gravimétrico (basado en la masa): Masa agua / Masa suelo [g g -1 ] Volumétrico (basado en el volumen): Volumen agua / Volumen de suelo [cm 3 cm -3 ] Métodos indirectos

36 Contenido de agua C de C PMP La Curva Característica del suelo y su relación con el suministro de agua para los vegetales Agua aprovechable Arcilloso arenoso Tensión ( )

37 Cantidad de agua almacenada por el suelo Profundidad Textura Estructura (compactación) M.O. Capas limitantes (NF, discontinuidades) Pendiente Gravas

38 (Shaxon et al., 1989)

39 Resistencia Mecánica Capacidad de campo Rango de agua no limitante para el desarrollo vegetal Aireación pobre Contenido de agua Resistencia Mecánica Rango de agua no limitante para el desarrollo vegetal Contenido de agua Aireación pobre Resistencia Mecánica Aireación pobre Contenido de agua Aumento de compactación

40 SEQUÍA Cantidad (monto, momento) Eficiencia de uso Aumentar productividad por unidad de agua Disminuir pérdidas de agua desde el suelo Incrementar el uso efectivo de agua Manejo del suelo para mejorar relaciones hídricas

41 Hasta qué punto podemos hacer (ab)uso de la tecnología de suelo?

42 Resistencia bajo la zona arada en un campo con monocultivo de maíz.

43 Efecto de la MO en la estabilidad estructural ANTES DE HUMEDECER DESPUÉS DE HUMEDECER Alta MO Baja MO Alta MO Baja MO (Brady and Weil. 2000)

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45 Retención de agua Disponibilidad de agua en el suelo (aumenta) No disponible Disponible Agua Higroscópica Agua capilar Agua gravitacional PMP Capacidad Campo Saturación Agua Gravitacional

46 Contenido de agua (cm 3 /cm 3 ) Agua disponible o aprovechable Capacidad de campo 33 kpa Marchitez permanente 1500 kpa Agua aprovechable Potencial del agua del suelo (kpa)

47 Capacidad de campo Agua en macroporos Agua en microporos

48 Agua -33 kpa (%) y = x R 2 = Agua terreno (%)

49 Agua (%bm) CC = 0,5905x + 12,904 R 2 = 0, PMP = 0,2909x + 6,0648 R 2 = 0, Arcilla (%) OJO: Criterios de frecuencia y monto de riego

50 Inf. acumulada (cm) En suelos pedregosos, necesariamente se requiere el uso de enmiendas sólidas T1 T3 T5 T7 T2 T4 T ºººº Tiempo (min) Tratamiento Da CC PMP (Mg/m 3 ) (% base volumen) T1 Testigo (sin enmienda) T2 25 m 3 / ha de guano T3 50 m 3 / ha de guano T4 100 m 3 / ha de guano T5 4 m 3 / ha de compost T6 8 m 3 / ha de compost T7 12 m 3 / ha de compost

51 Efecto en el crecimiento de raíces: Testigo 25 m 3 ha -1 guano 50 m 3 ha -1 guano 100 m 3 ha- 1 guano 4 m 3 ha -1 compost 8 m 3 ha -1 compost 12 m 3 ha -1 compost Nº de raíces por dm 2

52 Profundidad (cm) Profundidad (cm) PDR (cm 3 cm -3 ) PAU (cm 3 cm -3 ) 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0, Testigo Rotación 1 Guano Rotación Testigo Rotación 1 Guano Rotación 2

53 Flujo aire (cm h -1 ) Infilt. acumulada (cm) Rendimiento (kg planta -1 ) T3 T4 6 NS Testigo Avena Estiércol Estiércol+mostaza T1 Tiempo (min) (T1) (T2) (T3) (T4) T2 a ab Temporada 20 y = 6,5549x - 32,197 R 2 = 0, ab b T1 T2 T3 T4 NS (Valenzuela, 2012) Poros gruesos (>10 μm, %)

54 En suelos de textura fina, las opciones de enmienda son mayores, pero no existe una que destaque por sobre las otras. Agua (cm 3 cm -3 ) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 C de C Testigo Guano superficial Guano mezclado con suelo Tensión (log hpa) (Suelo franco arcilloso en Copiapó, muestras superficiales. Bajo 20 cm de profundidad el efecto desaparece).

55 Profundidad (cm) Temperatura (ºC) Agua (%bv) Testigo Rotación Guano Batea Contenido de agua después de un riego Testigo Cultivo 1 Estiércol Cultivo 2 y = -0,173x + 27,8 R 2 = 0, Agua (%)

56 30 Monitoreo como criterio de riego PINTA Contenido de agua (%bv) T1 T2 T3 28 DAP 27 DAP 26 DAP 24 DAP 23 DAP 22 DAP 21 DAP 19 DAP 18 DAP 17 DAP 16 DAP 12 DAP 10 DAP 9 DAP 8 DAP 7 DAP 11 DAP 6 DAP 5 DAP 4 DAP 3 DAP 2 DAP PINTA 1 DDP 2 DDP 3 DDP 4 DDP 5 DDP 7 DDP 8 DDP 10 DDP 11 DDP 12 DDP 13 DDP 14 DDP 15 DDP Días antes y después de pinta T1 T2 T3 umbral de riego T2 16 DDP 17 DDP 18 DDP 19 DDP CDC 21 DDP 22 DDP CdeC Riegos T1: Criterios fisiológicos de la planta; T2: Según agua del suelo; T3: Criterio del campo

57 (a) b Producción (kg *ha -1 ) a a a a T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3 Producción total Producción comercial descarte (por color y forma) b a a b T1: Criterios fisiológicos de la planta T2: Según agua del suelo T3: Criterio del campo (b) a a b T1 T2 T3 Fruta cosechada (%) b a 0 19/01/10 28/01/10 a Fechas de cosecha

58 Cuadro 2. Cantidad de agua utilizada en el ensayo, peso de poda, calibre de baya y sólidos solubles al momento de la cosecha. Tratamiento Agua utilizada Peso de poda Calibre de baya Sólidos solubles m 3 ha -1 kg/planta mm Brix ,2 ± 0,1a 23,2 ± 0,10a 19,2 ± 0,36a ,3 ± 0,2a 23,7 ± 0,13b 18,5 ± 0,18a ,0 ± 0,7a 24,2 ± 0,19c 19,1 ± 0,55a T1=criterio fisiológico; T2= criterio suelo; T3= testigo campo. Cuadro 3. Eficiencia del uso del agua de riego (EUAr) para distintos tratamientos de riego, expresado en kg m -3 de producción total y exportable. Tratamiento* Producción total Cantidad de agua utilizada EUAr prod. total EUAr prod. exportable (kg ha -1 ) (m 3 ha -1 ) (kg m -3 ) (kg m -3 ) T ,6 4,5 T ,7 8,3 T ,3 3,0

59 Y cuál es el efecto de las sales en el suelo? CE baja (1 ds/m) -36 kpa CE alta (5 ds/m) -180 kpa

60 Resistencia costra (Nt) VI (cm min -1 ) Suelo original: PSI 40%; CE 6,7 ds m -1 (Jebary, 2014) T0 : Testigo, suelo sin enmienda. Y : Suelo con Yeso en dosis de 3,2 ton ha -1. Cp : Suelo con compost en dosis de 7,5 ton ha -1. Ca : Suelo con óxido de Ca en dosis de 80 kg ha -1. H : Suelo con ácido húmico en dosis de 30 kg ha -1. PSI (%) PSI (20 cm) PSI (40 cm) T0 Y Ca Cp H Tratamientos T0 Y Ca Cp H T0 Y Ca Cp H Tratamientos Tensión (hpa)

61 Gracias por su atención

62 1 Rendimiento relativo Producción umbral 0,5 0 Palto Poroto Avena Alfalfa Uva Espárrago CEe (ds m -1 ) 1 Funciones de producción 0, ph

63 Calidad (respuesta del cultivo) 1 1 Rendimiento relativo Rendimiento relativo limitante 0,5 Calidad 0,5 excluyente excluyente 0 Excluy. Limitante Óptimo Prof. efectiva 0 W6 W5 W4 W3 W2 W1 Clase de drenaje 1 Déficit hídrico 1 0,5 Texturas francas Déficit de oxígeno 0, Arcilla 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Pedregosidad