FISICA DE SUELOS L D. BAVER Departamento de Agronomía de la Universidad del Estado de Ohio WALTER H. GARDNER Departamento de Agronomía del Colegio del Estado de Washington WILFORD R. GARDNER Departamento de Ciencia del Suelo de la Universidad de Wisconsin GRUPO NORIEGA E D I T O R E S UNION TIPOGRAFICA EDITORIAL HISPANO-AMERICANA, S. A. de C.V. Barcelona, Bogotá, Buenos Aires, Caracas, Guatemala, Lima, Montevideo, Panamá, Quito, Río de Janeiro, San José de Costa Rica, San Salvador, Santiago, Tegucigalpa. MEXICO
Contenido 1. EL SUELO *COMO SISTEMA DISPERSO...... 1 Caracteres de la fase dispersa...... 2 Tamaño de las partículas... 2 -Naturaleza química y mineralógica de las partículas...... 3 Forma de las partículas de arcilla... 14 La superficie de las partículas de arcilla... 16 Comportamiento de la superficie de las partículas de arcilla...... 21 Análisis del tamaño de las partículas... 43 Preparación de la muestra...... 43 Fraccionamiento de la muestra... 44 2. VISCOSIDAD E HINCHAZON DE LOS COLOIDES DEL SUELO... 56 Viscosidad de las arcillas coloidales...... 57 Naturaleza de la viscosidad de las suspensiones coloidales... 57 Efecto de los cationes intercambiables y minerales de arcilla en la viscosidad... 59 - Hinchazón de las arcillas coloidales... 64 Factores que afectan la hinchazón... 65 Conceptos de la hinchazón... 67 Cambio potencial de volumen (CPV) de los suelos... 73 3. PROPIEDADES DINAMICAS DE LOS SUELOS... 78 Consistencia del suelo... 78 Formas de consistencia del suelo... 78 Consistencia de los suelos húmedos y mojados... 79 Consistencia de los suelos secos... 88 Plasticidad del suelo... 92 Métodos de determinación..., 92 Teorías peculiares de la plasticidad... 94 Los conceptos de Atterberg... 96 Resistencia de los suelos al esfuerzo cortante...... '105 Principios básicos"......... 105 Métodos para determinar la resistencia al esfuerzo cortante... 107 Relación con la plasticidad..f....v... **... 108 Ó pompresión-compactación...... 110 Resistencia a la compresión... 110 Compactación...... 113 Resistencia a la penetración... 124 Propiedades dinámicas de los suelos en la labranza... 126 xv
XVI CONTENIDO Propiedades dinámicas de los suelos... 127 Física de la acción del arado... 128 Detersión... 131 Requisitos de tiro en la arada... 131 4. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS. CLASIFICACION Y GENESIS... 138 Definición... 138 f Clasificación de estructuras... 140 Génesis de la estructura de los suelos... 148 Efectos catión icos... 150 Interacciones entre las partículas de arcilla... 153 Coloides de hierro y aluminio... 163 Efectos de la materia orgánica... 165 5. ESTRUCTURA DEL SUELO. EVALUACION E IMPORTANCIA EN LA AGRICULTURA... 189 Evaluación de la estructura del suelo*... 189 Agregación...... 189 Porosidad del suelo... 196 Significado agrícola...... 205 -Influencia de los cultivos en la estructura del suelo... 205 Preparación del lecho de las semillas y lecho de las raíces... 209 Labores de cultivo... 218 Degradación de la estructura... 221 Restauración de la estructura... 222 Estructura del suelo y desarrollo de las raíces... 226 Encostramiento del suelo... 232 La estructura del suelo y el crecimiento de las plantas... 236 6. AERACION DEL SUELO...... 243 Tipos de poros que participan de la aeración... 243 Composición del aire del suelo... 244 Intercambio de gases. Renovación del aire del suelo...... 248 Flujo en masa... 248 Difusión...... 250 7. REGIMEN TERMICO DE LOS SUELOS... 267 Fuente térmica y cantidad de calor... 268 Radiación...... 268 Propiedades térmicas de los suelos... 280 Capacidad calorífica... 280 Conductividad térmica y difusividad... 282 Variaciones en la temperatura del suelo... 290 Modificación del régimen térmico del suelo... 294 3. RETENCION DEL AGUA DEL SUELO... 299 Contenido de agua... 299 Agua contigua a la superficie de las partículas... 301 Estado energético del agua en el suelo...... 307
CONTENIDO XVII Capitulo Terminología y medida del potencial......309 Combinaciones de potenciales para aplicación especial......317 Agua en fase de vapor.........319 Histeresis en el contenido de agua. Relaciones de energía......329 9, MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO...335 Principios generales del movimiento.,...... 335 Ecuaciones de flujo......335 Aplicación de la teoría a los problemas de flujo......... 347 Problemas de flujo saturado...... 347 Problemas de flujo no saturado...... 352 Flujo de agua en sistemas de suelo estratificado......... 363 10, EL AGUA DEL SUELO. REGIMEN DE HUMEDAD DEL CAMPO......372 Balance del agua en el campo.........373 Casos de estado estacionario y de equilibrio...... 375 Movimiento del agua......... 377 Filtración.........385 Ecuaciones de flujo...386 Casos de filtración...... 391 Redistribución y drenaje......399 Redistribución del agua en perfiles de suelo......^ 399 El concepto de capacidad de humedad del campo...402 Drenaje y filtración profunda......405 Evaporación..... 408 Resumen......413 11, RELACIONES ENTRE LAS PLANTAS Y EL AGUA DEL SUELO...416 Relaciones internas del agua en las plantas.........416 Respuesta de las plantas al déficit de agua en las hojas... 420 Relación entre el potencial de agua de las hojas y el agua del suelo.. 421 Transpiración de las hojas de la planta.....423 Transporte a través de la planta........424 Movimiento üel agua hacia las raíces de las plantas...... 427, Relación entre el crecimiento de las plantas y el agua del suelo... 431 Relaciones entre el agua y los microorganismos del suelo... 431 Riego... 433 Riego de superficie... 433 Riego subterráneo... 434 Programación de riego... 434 12, MANEJO DEL AGUA DE LOS SUELOS... 438 Manejo del agua de la superficie..... 438 Cobertura y barbecho...... 439 Sombreado y cubrimiento de la superficie... 441 Escurrimiento inducido...... 441 Drenaje..... 442 Especificación del sistema de drenaje......... 443
XVIII CONTENIDO Necesidad de lixiviación...... 444 Problemas de drenaje..... 445 Factores de flujo en relación con el diseño del sistema de drenaje... 460 Diseño de sistemas de drenaje en relación con las propiedades del suelo 462 Medición in situ de la conductividad hidráulica... 463 Lixiviación y recuperación........ 464 Ecuaciones de transporte de solutos...... 465 Transporte de sustancias absorbidas...... 465 Desplazamiento de miscibles... 466 Recuperación de suelos afectados por la salinidad...... 467 Eliminación de aguas de desecho y recarga de agua subterránea... 469 Recarga........... 470 Eliminación de aguas de desecho... 470 13. EROSION DEL SUELO. EROSION CAUSADA POR EL AGUA... 473 Análisis del problema de escurrimiento y erosión...... 473 Mecánica del proceso de erosión... 474 Factores que contribuyen a las pérdidas por erosión... 479 Factores climáticos..... 479 El factor topográfico...... 481 El factor vegetación... 482 El factor suelo........ 486 Control de la erosión del suelo........... 490 Prácticas agronómicas...... 490 Prácticas de ingeniería... 494 Ecuaciones de pérdida de suelo..... 499 14 EROSION DEL SUELO CAUSADA POR EL VIENTO... 504 Mecánica de la erosión eòlica...... 505 El factor viento............ 505 El factor suelo......... 509 El factor superficie... 511 Control de la erosión eòlica...... 511 Ecuación de la erosión eòlica... 514 Indice de autores...... 517 Indice alfabético.................. 525