1. CONCEPTOS BÁSICOS.

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1 1. CONCEPTOS BÁSICOS. El suelo proporcion un nclje mecánico ls plnts y en él se lmcenn el gu y el oxígeno que bsorben ls ríces, demás de los elementos necesrios pr su nutrición (nutrientes) y un extens poblción microbin y de pequeños inertebrdos (insectos, nemtodos, etc) cuy ctiidd fect ls propieddes físics y químics del suelo. El suelo está constituido por tres fses: Sólid: Prtículs minerles y mteri orgánic. Líquid: Agu con elementos en disolución. Gseos: Aire, fundmentlmente O 2 y CO 2. El espcio no ocupdo por l fse sólid constituye los poros del suelo, que contienen l fse líquid y l fse gseos. Los poros se clsificn según su tmño en mcroporos y microporos. DENSIDAD APARENTE (d ). Se define como el cociente entre l ms de suelo seco (s) y el olumen totl o prente del suelo ( t ), que incluye tnto l prte sólid como los poros. L densidd prente rí entre 0,7 g/cm 3 en suelos olcánicos, muy porosos y ligeros y 1,8 g/cm 3 en suelos renosos, y pr un mismo suelo rí con l compctción. s d = t DENSIDAD REAL (d r ). Es el cociente entre l ms de suelo seco (s) y el olumen ocupdo por ls prtículs sólids (s), es decir, el olumen de suelo descontndo los poros. L densidd rel de los suelos es csi constnte e igul 2,6 g/cm 3 pudiendo disminuir cundo bund l mteri orgánic. s d r = s Se conoce como POROSIDAD (ε) el olumen ocupdo por los poros, expresdo normlmente como porcentje del olumen totl de suelo. s poros t s s s s t d ε = = = 1 = 1 = 1 = 1 t t t s t s d r d ( ) = ε % d r s 1

2 L porosidd rí entre el 25 y el 60%, unque normlmente oscil entre el 40-50%. En suelos con lto contenido en mteri orgánic puede superr el 90% 2. CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO. El contenido de humedd de un suelo se puede expresr como: Humedd grimétric ( g ) Es l relción entre l ms de gu y l ms de suelo un ez seco. g s de gu s suelo seco s (%) = 100 = 100 Humedd olumétric ( ) Es l relción entre el olumen de gu () y el olumen totl o prente del suelo (t) un ez seco. olumen de gu olumen totl del suelo t (%) = 100 = 100 g y están relcionds de l siguiente mner: Como d = t s g t = d = = d = ( 0 ) g g 1 s = g ( 0 ) 1 = d g El contenido de gu se expres frecuentemente en riegos como ltur de lámin de gu, es decir, en olumen por unidd de superficie. Ls uniddes más frecuentes son el [mm] y el [m 3 /h], entre los que existe l relción: 1mm = 10m 3 /h 2

3 Altur de gu = h Profundidd de suelo = p L relción entre l ltur de gu (h), l profundidd del suelo (p) y l humedd olumétric ( ) es l siguiente: = S h = S p = t h p Luego h = p Si iene ddo en tnto por ciento, entonces: h p = 100 De form muy simplificd, el gu del suelo se puede clsificr en función de l fuerz con que es retenid por ls prtículs sólids del suelo en tres tipos: Agu higroscópic: Fuertemente fijd por ls prtículs del suelo. No se encuentr disponible pr ls plnts puesto que ls ríces crecen de l fuerz de succión necesri pr extrerl. Agu cpilr: Se encuentr retenid por los microporos del suelo enciendo l fuerz de gredd. Prte de este gu es proechble por ls plnts. Agu libre o gu de gredd: Ocup los mcroporos del suelo de form trnsitori, hst que es rrstrd por l fuerz de l gredd en suelos correctmente drendos. 3. POTENCIAL DEL AGUA EN EL SUELO (ψ). Desde el punto de ist de l extrcción de gu por ls plnts, tnto o más que el contenido de humedd del suelo interes conocer l energí con que este gu está retenid. El gu del suelo está sometid l cción de un serie de fctores que tienden retenerl o expulsrl. El potencil hídrico (ψ) represent l energí necesri pr seprr l unidd de peso, de ms o de olumen de gu de l mtriz del suelo. 3

4 Hy que tener en cuent que: Lo que import son ls riciones de potencil y no los lores bsolutos. El gu se muee de myor menor potencil. El potencil se puede medir como trbjo diidido por ms (normlmente ergio/grmo) o como trbjo diidido por olumen, es decir, como un presión *. L equilenci entre el potencil y l presión permite un más fácil comprensión de l situción del gu en el suelo. El gu está sometid un presión que tiene rios componentes, unos que tienden expulsr el gu del suelo (presión positi) y otros que tienden retenerl (presión negti). L sum lgebric de estos componentes es el potencil totl, y el gu del suelo tenderá desplzrse desde los puntos de myor potencil los de menor potencil. 4. COPONENTES DEL POTENCIAL HÍDRICO DEL SUELO Los componentes del potencil hídrico son los siguientes: ψ m = Potencil mátrico ψ o = Potencil osmótico ψ g =Potencil gritcionl ψ p = Potencil de presión ψ = ψ + ψ + ψ + ψ m o g p El potencil mátrico (ψ m ) sólo se present en suelos substurdos, siendo nulo en suelos sturdos, y se debe los mecnismos de retención del gu en el suelo (fuerzs cpilres de trcción entre moléculs de gu y de suelo, es decir, fuerzs de dhesión y cohesión). Su lor siempre es negtio, y que l presión que origin se opone l expulsión de gu del suelo. Cunto más seco está un terreno, ms bjo es el potencil mátrico y myor será l presión necesri pr extrer gu. El potencil osmótico (ψ o ) se debe ls diferencis de concentrción mbos ldos de un membrn semipermeble (membrns celulres de ls ríces), produciéndose un flujo de gu hci l solución más concentrd (xilem). Este potencil es siempre negtio. El potencil gritcionl (ψ g ) se debe l ltur geométric del punto considerdo respecto l plno de referenci, coincidiendo su lor con est distnci. * 1 br= 10 5 P = 10 5 N/m 2 =1 tm 10 m.c. 1 br= 100 Julios/Kg (Julio=N m) 1 cbr= 10 cm.c. 4

5 El potencil de presión (ψ p ) sólo prece en suelos sturdos y se debe l presión ejercid por el gu que stur el suelo sobre el punto considerdo. Su lor es siempre positio, liendo ψ p = 0 en suelos substurdos. Entonces, ψ m y ψ p son excluyentes: Suelo sturdo: ψ m = 0, ψ p > 0 Suelo substurdo: ψ m < 0, ψ p = 0 Se entiende por POTENCIAL HIDRÁULICO (ψ H ) l sum de los potenciles mátrico y gritcionl, y el gu se muee en el suelo en el sentido de los potenciles hidráulicos decrecientes. ψ = ψ + ψ H m g 5. CURAS CARACTERÍSTICAS DE HUEDAD. (CURAS DE RETENCIÓN DE HUEDAD) Pr un mismo contenido de humedd, los distintos suelos retienen el gu con distint energí, es decir, l relción humedd-potencil mátrico ( -ψ m ) rí pr cd tipo de suelo. L representción gráfic de est relción se conoce como cur crcterístic de humedd o cur de retención de humedd. -ψ m -ψ m Suelo rcilloso Suelo compcto Suelo renoso Suelo con gregdos rición de l relción -ψ m con l textur rición de l relción -ψ m con l estructur 5

6 L textur influye de form muy importnte en l cpcidd de retención de gu en los suelos. Pr un mismo peso de suelo, ls rcills presentn un superficie mucho myor que ls demás prtículs minerles (1000 cm 2 /g l ren grues frente 800 m 2 /g l rcill), y demás presentn crgs negtis que se unen l polo positio de ls moléculs de gu estbleciendo puentes de hidrógeno. En el suelo rcilloso, l rición del potencil mátrico es pultin, mientrs que en el renoso, cundo l humedd bj de un cierto lor, se produce un cmbio brusco que corresponde l pso de mcroporos microporos. Los suelos con buen estructur tienen un myor porosidd y por tnto sturción (ψ m = 0), contienen más gu. Cundo el potencil mátrico se proxim cero (ψ m = 0), el efecto de l estructur domin sobre el de textur, y lo contrrio ocurre pr lores ltos de ψ m. HISTÉRESIS Pr un mismo lor de ψ m, l humedd del suelo es myor durnte el proceso de desección que durnte l humectción, es decir, que pr un mismo lor de ψ m existen dos contenidos de humedd, siendo myor en el proceso de desección que durnte l humectción. Este fenómeno se denomin histéresis. -ψ m Desecdo Proceso de desección-humedecimiento del suelo (HISTÉRESIS). Humectción Sturción Ddo que nos interes el comportmiento del conjunto suelo-gu frente l bsorción hídric del sistem rdiculr, el lor que interes es el correspondiente l desecdo. 6. EDIDA DEL CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO ) étodos directos: Se tom un muestr, se pes, se desec en estuf 105ºC hst peso constnte ( 24 hors) y se uele pesr. L diferenci de peso es debid l gu que tení inicilmente y h perdido. No es un método de cmpo. b) étodos indirectos: Tensiométricos: iden el potencil hidráulico, es decir, ψ H = ψ m +ψ g. Un tensiómetro se compone de un cápsul de cerámic poros llen de gu, que se entierr en el suelo l profundidd de medición desed, y que está 6

7 conectd medinte un tubo que se llen de gu un mnómetro o un indicdor de cío (cuómetro). El suelo ejerce un tensión (tensión mtricil, ψ m ) sobre el gu de l column, que desciende, psndo l suelo y proocndo por tnto un presión negti, que es registrd por el cuómetro. Por tnto, puesto que los tensiómetros miden l succión o fuerz que ejerce el suelo sobre el gu, dn directmente el lor del esfuerzo que deben relizr ls ríces pr extrer el gu. El tensiómetro se entierr en el suelo, y es necesrio llenrlo de gu eliminndo culquier burbuj de ire, ntes de cerrrlo herméticmente. En ests condiciones, el gu que llen l sond está l presión tmosféric y el cuómetro mrc cero. A medid que el suelo pierde gu l succión ument, es decir, el suelo ejerce más fuerz pr retener el gu. Por lo tnto, obserndo cómo rí el lor de l succión podemos sber l eolución del gu en el suelo. Normlmente se instln dos tensiómetros distints profundiddes, midiendo de est form grdientes hidráulicos y por tnto conociendo l dirección de los flujos de gu en el suelo. Como l cápsul cerámic es permeble l gu y ls sles disuelts, el gu del interior de l sond cb dquiriendo l mism concentrción slin de l solución del suelo. Por est rzón no sire pr medir el potencil osmótico, menos que y equipd con lgún tipo de sensor slino uxilir. Ls medids de presión hidrostátics están limitds potenciles mtriciles inferiores 1 tm. Pr tensiones superiores, puede penetrr ire en el interior de l sond trés de l cápsul poros y se romperí l continuidd de l column líquid. Bloques de yeso (Wtermrk): iden ψ m +ψ o 7

8 Son más decudos pr suelos secos que pr húmedos. Consisten en pequeños bloques de yeso dotdos de un electrodo. Los bloques se entierrn en el suelo y dquieren un humedd que depende de l del terreno y que se puede medir en función de l resistenci l pso de l corriente, y que los suelos húmedos conducen l electricidd mejor que los secos. Es preciso clibrr el prto con el lor 100 pr el estdo de cpcidd de cmpo y el 0 pr el punto de mrchitmiento permnente, con lo que miden el porcentje de gu útil del suelo. Sond de neutrones: Determin. Componentes: Tubo de cceso de luminio permeble los neutrones, que se entierr en el suelo, fuente rdicti y detector de neutrones lentos. L fuente rdicti se introduce en el suelo trés del tubo de luminio l profundidd desed y emite neutrones, que se reflejn más o menos dependiendo del contenido de gu del suelo. Los neutrones que chocn con núcleos de hidrógeno del gu pierden energí y se trnsformn en neutrones lentos. El detector cuent estos neutrones reflejdos y trnsform l señl en contenido de gu. TDR (Time Domin Reflectometry): Determin. L técnic de l reflectometrí en el tiempo es un método que mide l constnte dieléctric del suelo por medio del tiempo de recorrido de un pulso electromgnético que se introduce en el suelo trés de dos rills de cero inoxidble. El tiempo de recorrido es proporcionl l constnte dieléctric del suelo y únicmente rí con el contenido de gu en el mismo. Es un sistem preciso y de fácil mnejo cuyo principl problem es su lto coste. 8

9 EniroScn: Determin. El EniroScn utiliz l cpcitnci pr medir l humedd del suelo. Alrededor de cd sensor se cre un cmpo eléctrico de lt frecuenci, y l frecuenci medid es función del contenido de gu del suelo. Un equipo está compuesto por ris sonds conectds por cble un lector de dtos (dtlogger) donde se lmcenn ls lecturs. Cd sond está compuest de rios sensores colocdos distints profundiddes dentro de un tubo de PC. El EniroScn proporcion un gráfico continuo del moimiento del gu en l zon rdiculr, sí como el uso del gu por el cultio. En este gráfico se registr l eolución del contenido del gu en el suelo entre dos límites, permitiendo tomr l decisión de cuándo y cuánto regr. El límite superior se fij cundo el sensor más profundo, colocdo debjo de l zon rdiculr, registr un umento de humedd, lo cul indic que existe drenje. El límite inferior se fij cundo los sensores instldos en l zon rdiculr indicn un disminución en l ts de bsorción de gu, momento prtir del cul el cultio puede sufrir estrés. L cntidd de gu de riego plicr qued definid por estos dos límites, y el momento del riego, cundo el contenido de gu en el suelo es menor que el límite inferior. 9

10 El principl inconeniente de este sistem es su lto coste. 7. INFILTRACIÓN Es el pso del gu trés de l superficie del suelo. L elocidd de infiltrción (mm/hor, cm/min) limit el ritmo de plicción de gu l terreno pr que no hy escorrentí y depende, entre otros fctores, del tiempo de infiltrción y del contenido de humedd inicil del suelo. Infiltrción Infiltrción 1 < 2 < Curs de elocidd de infiltrción pr diferentes contenidos iniciles de humedd 3 t 8. ESTADOS DE HUEDAD DEL SUELO Los poros del suelo pueden estr ocupdos por ire y por gu en distints proporciones según el estdo de humedd del suelo. Cundo todos los poros están ocupdos por gu se dice que el suelo está sturdo. Entonces, el potencil mátrico es cero (ψ m = 0). Si el suelo dren, el contenido de gu desciende, eliminndo primero el gu libre o gritcionl que ocup los mcroporos, hst que lleg un momento en que el suelo no pierde ms gu (2 ó 3 dís). El contenido de humedd del suelo cundo h drendo el gu de gredd se conoce como cpcidd de cmpo o cpcidd de retención, que se define como el contenido de humedd del suelo cundo l redistribución del gu se hce lent. En este estdo, los mcroporos están ocupdos en grn prte por ire y los microporos gu. Es un situción muy forble pr ls plnts, y que es fácil l bsorción rdiculr (se precis poc energí). ψ m en c.c. (orienttio) 0,1 br suelos ligeros 0,3 br suelos pesdos El contenido de humedd del suelo prtir del cul se produce l mrchitez irreersible de l plnt se conoce como punto de mrchitmiento. Se define como el contenido de humedd del suelo cundo ψ m -15 br, unque 10

11 esto no es rigurosmente cierto, y que lguns plnts mrchitn ntes y otrs gotn el suelo lores inferiores de potencil. Por lo tnto, l RESERA ÚTIL o INTERALO DE HUEDAD DISPONIBLE, es decir, el gu disponible pr ls plnts, será l comprendid entre l cpcidd de cmpo y el punto de mrchitmiento. Ls plnts cd ez tienen más dificultd pr extrer gu conforme l reser útil se proxim l punto de mrchitmiento, por lo que desde el punto de ist del mnejo de gu medinte el riego, únicmente se deberá dejr gotr un prte de l reser útil (normlmente entre el 30% y el 65%) ntes de oler regr. L porción que podemos gotr se conoce como DÉFICIT PERISIBLE DE ANEJO (DP), y el contenido de gu del suelo cundo se lcnz el DP se conoce como NIEL DE AGOTAIENTO PERISIBLE (NAP). L florción y fecundción suelen ser períodos críticos en que el DP será menor que en los períodos no críticos, como l implntción del cultio y l mdurción, donde puede gotrse más el gu sin que repercut negtimente en l producción finl. El cultio de que se trte y su estdo fenológico son importntes fctores tener en cuent l hor de considerr el DP y el NAP. 11

12 Estdos de gu en el suelo. Cpcidd de retención del gu Disponibilidd de gu pr ls plnts Estdos de fijción Cpcidd máxim pr el gu Cpcidd de retención Cpcidd en el punto de mrchitmiento Reser útil 55% 15% (rible) Reser fácilmente utilizble 30% Agu dsorbid por ls prtículs sólids Agu poco móil, utilizble solmente por contcto de los pelos bsorbentes Agu poco móil, difícilmente utilizble Agu móil fuente esencil de limentos de ls plnts Agu higroscópic Agu cpilr Agu muy móil rrmente utilizd por ls plnts Agu libre 12