2 RASPA (relacion agua-suelo-planta-atmosfera)

 2.1PROPIEDADES DEL SUELO

Composición del suelo

FIGURA 1 composición mineral de
un suelo franco

El suelo se encuentra constituido por minerales, los cales no están unidos entre si, lo que permite la generación de poros los cuales son ocupados por aire y agua en diversas cantidades, pero siempre manteniendo un equilibrio entre ellas. La Figura 1 muestra la composición en volumen de un suelo de textura franca donde el 50 % del volumen está constituido por la fase sólida formada por partículas minerales y materia orgánica y el espacio restante está formado por el espacio poroso, donde se almacena el agua y aire del suelo.

En medida  de las proporciones que se encuentren estos minerales que se encuentren en el suelo la textura será diferente.

Textura

µ: micrones
FIGURA2: clasificación textural USDA

Los suelos están formados por partículas minerales cuyos tamaños y formas varían ampliamente. Para clasificarlas se las agrupa en función del tamaño. Una de las clasificaciones más usada es la propuesta por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos que se presenta en la siguiente Tabla.

La textura del suelo depende de las proporciones y tamaños en los que se encuentran los minerales estructurados (arena, limo o arcilla). La USDA clasifica a los suelos en 12 clases texturales por medio de un diagrama triangular donde cada textura es representada desde el 0 al 100% en cada uno de los lados y a través de la intersección generada por los porcentajes de las texturas se determina la clase textural del suelo estudiado.

FIGURA 3: triangulo textural (USDA)

El diagrama triangular de textura propuesto por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), muestra las proporciones de cada tipo de textura y en la matriz del mismo las 12 clases texturales en que pueden ser clasificados los suelos.

como se observa en el triangulo los nombres de las clases de suelos básicamente se apoyan en los términos : arena, limo, arcilla y franco, usados ya sea como nombres o adjetivos o ambos. Las clases texturales que se muestran son doce:

1.- arena

2.- arena franca

3.- franco arenoso

4.- franco

5.- franco limoso

6.- limo

7.- franco arenosos arcilloso

8.- franco arcilloso

9.- franco arcilloso limoso

10.- arcilla arenosa

11.- arcilla limosa

12.- arcilla

las clases que llevan el termino areno o arenoso se suelen modificar  

 

Como determinar la textura del suelo

Textura arenosa 

• Presenta en abundancia partículas gruesas, se pueden ver a ojo desnudo y separar con facilidad.
• Al frotar el material entre el dedo índice y el pulgar, se siente su aspereza y tamaño, esta acción cerca del oído es posible escuchar el crepitar de las arenas como resultado de la fricción de las partículas entre sí.
• Se satura con poca cantidad de agua y se seca rápidamente al aire, al secarse, se disgrega fácilmente
• Al mezclar con agua un poco de material en la palma de la mano y frotar con el índice de la mano opuesta, es posible diferenciar cantidades pequeñas de arena entre muestras.
• Presenta ligera plasticidad en un rango de contenido de agua muy estrecho.
• Para que domine cualitativamente, debe presentarse en cantidades elevadas.
• No presenta adhesividad
• 
  

Textura limosa

• Su principal característica es su suavidad en estado húmedo pero una apariencia de polvo en estado seco.
• Al presionar el limo húmedo entre el pulgar y el índice, se nota como se enrolla al secarse, dejando la piel limpia.
• Presenta adhesividad y es muy poco plástico.
• No retiene agua por períodos de tiempo prolongados.
• Es la partícula que domina en los suelos de Loess.

Textura arcillosa

• Con un poco de agua se vuelve jabonoso y resbaladiza.
• Si se manipula y amasa al estado plástico, forma cintas y cilindros finos y firmes.
• Al manipularlo con algo de agua y estrujarlo, se siente suave y liso, adhiriéndose a la piel a medida que se seca.
• Es más adhesivo, cohesivo y plástico que el suelo limoso.
• Retiene mucha agua y demora en secarse.
• Las características cualitativas de plasticidad y cohesión se manifiestan aun con pequeñas cantidades de arcilla.

La cantidad de micro y macro poros están relacionada con la capacidad de retención de agua. Los microporos tienen una capacidad de retener el agua aplicada por riego, por otro lado, los macro poros el agua se filtra con facilidad.

FIGURA 4:Características del suelo
ante el agua

Se puede notar como las texturas con mayor grosor tienen un volumen menor en poros, contrario a una textura como la arcilla. Un suelo con texturas gruesas posee menor volumen total de poros contrario a una textura fina en la que el volumen de poros es mayor. Eso explicaría porque los suelos finos tienen mayor capacidad de almacenamiento de agua.

DENSIDAD APARENTE(da)

se define como el cociente entre la masa de suelo seco (Ms) y el volumen total o aparente del suelo (Vt), que incluye tentó la parte solida como los poros. La densidad aparente varia entre 0.7g/cm3 en el suelos volcánicos, muy porosos y ligeros y 1.8g/cm3 en suelos arenosos, y para un mismo suelo varia con la compactación.

da = Ms/Vt 

DENSIDAD REAL (dr)

es el cociente entre la masa de suelo seco (Ms) y el volumen ocupado por las partículas solidas (Vs), es decir, el volumen de suelo desconectando los poros. la densidad real de los suelos es casi constante e igual a 2.6 g/cm3 pudiendo disminuir cuando abunda la materia orgánica.

 

dr = Ms/Vs

Se conoce como porosidad (ɛ) al volumen ocupado por los poros, es cual es expresado como un porcentaje en el volumen total del suelo.

ɛ= V(poros) / Vt = (Vt-Vs)/Vt= 1- [(Vs•Ms)/(Ms•Vt)]=

1-[(Ms/Vt)/(Ms/Vs)]=1- (da/dr)

ɛ(%)=100•(1-(da/dr))

La porosidad varia entre el 25 y el 60%, aunque normalmente oscila entre el 40-50%. En suelos con alto contenido en materia orgánica puede superar el 90%.  

agua 

INFLILTRACION (Conductividad hidráulica)

Se refiere a la velocidad de entrada del agua en el suelo. La velocidad de infiltración es la relación entre la lámina de agua que se infiltra y el tiempo que tarda en hacerlo, se expresa generalmente en cm/hr o cm/min. La cantidad de agua que se infiltra en un suelo en una unidad de tiempo, bajo condiciones de campo, es máxima al comenzar la aplicación del agua en el suelo y disminuye conforme aumenta la cantidad de agua que ya ha entrado en él. Ortiz y Ortiz (1980), mencionan que los factores principales que determinan la magnitud del movimiento del agua por infiltración son:

1. Textura. Los porcentajes de arena, limo y arcilla presentes en el suelo. En un suelo arenoso se favorece la infiltración.

2. Estructura. Suelos con grandes agregados estables en agua tienen proporciones de infiltraciones más altas.

3. Cantidad de materia orgánica. Altas proporciones de materia orgánica sin descomponer propician que una mayor cantidad de agua entre al suelo.

4. Profundidad del suelo a una capa endurecida “hardpan”, lecho rocoso u otras capas impermeables influyen en la infiltración. Los suelos delgados almacenan menos agua que los suelos profundos.

5. Cantidad de agua en el suelo. En general un suelo mojado tendrá una menor infiltración que un suelo seco.

6. Temperatura del suelo. Los suelos calientes permiten mayor infiltración del agua que los suelos fríos.

7. Cantidad de organismos vivos. A mayor actividad microbiológica en los suelos habrá una mayor infiltración. Un caso típico es la elaboración de pequeños túneles por las lombrices, los cuales favorecen la infiltración y la penetración de las raíces, así como la aireación.

FIGURA 5: Calcificación de la magnitud de infiltración 

ESTADOS DE HUMEDAD DEL SUELO.

Cuando todos los poros están ocupados por agua se dice que el suelo está saturado. Entonces, el potencial mátrico es cero (Ψm=0).

Si el suelo drena, el contenido de agua desciende, eliminando primero el agua libre o gravitacional que ocupa los macroporos, hasta que llega un momento en que el suelo no pierde más agua (2 ò 3 dias).

El contenido de humedad del suelo cuando ha drenado el agua de gravedad se conoce como capacidad de campo o capacidad de retención, que se define como “el contenido de humedad del suelo cuando la redistribución del agua se hace lenta”. En esta situación los macroporos están ocupados en gran parte por aire y los microporos por agua. Esta situación es favorable para las plantas ya que facilita su absorción.

Ψm en c.c (orientativo):

0,1 bar suelos ligeros

0,3 bar suelos pesados

el contenido de humedad del suelo a partir del cual se produce irreversible de la planta se conoce como punto de marchitamiento. se define como el Ψm ≤-15 aunque no es muy tomado en cuenta ya que el punto de marchitez en muchas plantas puede verse antes o después de esta cifra.

Por lo cual la humedad aprovechable o disponible  será entre la capacidad de campo y el punto de marchitamiento. si se considera que capacidad de campo se refiere a una humedad del 100%y punto de marchitez en un 0%, entonces para saber la lamina máxima que se puede aplicar a un suelo a una profundidad Pr, sin exceder la cantidad de agua se obtendría de la siguiente manera.

 Lr = ((Pscc - Pspmp) x Da x Pr)/ 100

donde:

Lr: lamina de retención máxima (cm)

Pscc: porcentaje de humedad a capacidad de campo (%)

Pspmp: porcentaje de humedad a punto de marchitez permanente (%)

Da: densidad aparente (adimensional)

Pr: profundidad de enraizamiento (cm) 

Contenido de humedad en el suelo

el contenido de humedad en el suelo esta muy ligado a la clase textural del suelo y a su contenido de materia orgánica: en suelo con un alto contenido de arcilla y de materia orgánica aumenta la retención total de agua, aunque por otro lado aumenta en gran medida la cantidad de  agua estrechamente retenida por adhesión, en suelos de textura franca pueden retener grandes cantidades de agua disponible, por otro lado en suelos arenosos la cantidad de agua retenida es mucho menor por lo cual e agua disponible es mucho menor.

FIGURA 6: parámetros de humedad según tipo de suelo 

Medida del contenido de humedad

La principal razón por la que interesa medir el contenido de humedad en un suelo es por la de saber cuando se requiere regar. El contenido de humedad de un suelo puede ser medio por varios métodos entre los que destacan los:

Métodos directos:

Son métodos de campo y/o laboratorio con muestreo y/o secado. Su exactitud depende de la experiencia y habilidad por parte de quien los realiza. Ellos son:

1.- Método al tacto

2.- Método gravímetro

Métodos indirectos:

son métodos basados en dispositivos utilizados en campo que se han ido perfeccionando e innovando tratando con ellos de ser mas precisos y de fácil operación. Como lo  son:

1.- tensiómetro

2.- bloques de yeso

3.- aspersor de neutrones

4.- termómetro infrarrojo 

Métodos directos

1.- método al tacto

según Israelsen y Hansen (1965) este método es uno de los mas antiguos y el mas sencillo. la precisión depende en gran medida de la destreza y experiencia que quien lo realiza. consiste en inspeccionar muestras de suelo en forma ocultar y al tacto, utilizando una barrera par determinar la humedad a diferentes profundidades. Este método es similar al de la determinación de la textura al tacto, sin embargo, en este nos interesa conocer el contenido de humedad en el instante de muestreo, se toma la muestra a la profundidad deseada se amasa entre los dedos, se comprime y se intenta hacer bolas o cordones, según el estado que guarde será el contenido de humedad aprovechable que le falte al suelo.

 FIGURA 7:Guía para determinar cuánta humedad en mm/m puede agregarse para que el suelo quede a capacidad de campo. 

 Requerimientos de agua en plantas y los suelos.

Evaporación

La evaporación se refiere a la perdida de partículas de agua en forma de vapor en la planta o suelos cercanos. esta se puede ver afectada principalmente por:

1.- factores climáticos (radiación solar)

2.- superficies evaporantes

la evaporación esta en función de la radiación solar, latitud, estación del año, hora del día y nubosidad. También esta en función de la temperatura del aire, presión de vapor, viento y presión atmosférica. también esta en función de la temperatura del aire, presión de vapor, viento y presión atmosférica.

Transpiración

la perdida de agua de las plantas en forma de vapor se le conoce como transpiración.

tipos de transpiración:

raíces --- xilema --- mesófilo de las hojas --- estomas (transpiración estomatical)

raíces --- xilema --- corteza del tallo --- epidermis (transpiración cuticular)

la transpiración esta en función de factores climáticos: viento, humedad atmosférica, temperatura y radiación solar.

Consumo de agua por las plantas

evapotranspiración ↔ uso consuntivo ( consumida )

evapotranspiración, es la cantidad de agua utilizada por las plantas para realizar funciones de transpiración mas el agua que se evapora de la superficie del suelo en el cual se desarrollan.

Diferencia entre evapotranspiración y uso consuntivo

Et=UC= uso consuntivo = agua que se evapora del suelo + agua transpirada por las plantas + agua utilizada  para construcción de los tejidos 

Factores que afectan la evapotranspiración

hídricos.- disponibilidad y calidad de agua de riego, eficiencia de riego, drenaje.

 

Edáficos.- propiedades físicas y químicas del suelo:

textura

estructura

materia orgánica

salinidad

profundidad

fertilidad

estratificación

vegetales. _variedad, especie, ciclo de cultivo, edad, características morfológicas de los estomas

  

climáticos._ temperatura, humedad relativa, precipitación, viento, radiación solar.

Las características del clima que afectan la cantidad de agua que necesitan las plantas son en forma mas esquemática la radiación, la temperatura, el viento y las precipitaciones; por lo que  los días con temperaturas altas, vientos fuertes y aire seco, provocan mayores pérdidas de agua desde el suelo y mayor consumo por las plantas, por lo que los riegos deben ser más frecuentes. Al contrario, los riegos deben ser más distanciados si los días son más frescos, con vientos suaves, temperaturas más bajas y aire húmedo.

Radiación. A mayor radiación o luminosidad mayor evaporación, por lo tanto, los riegos deben ser más frecuentes.

Viento. A mayor velocidad del viento, el suelo se seca más rápido y las plantas transpiran más, requiriendo riegos más frecuentes.

Temperatura. En los días calurosos, las plantas transpiran más y los riegos deben ser más frecuentes.

Humedad del aire. Mientras más seco es el aire, las plantas pierden más agua y los riegos deben ser más frecuentes.

Precipitaciones. Influyen directamente en la cantidad de agua que necesitan las plantas. Para los efectos de riego, un criterio práctico menciona que son útiles sólo las lluvias sobre 15 mm. Es decir, si cae una lluvia de 20 mm, se considera como riego sólo 5 mm.

También existen factores dependientes de cada cultivo que afectan en la cantidad de agua necesaria para su optimo desarrollo como lo son el sistema radicular y el follaje:

Sistema radicular: 

La raíz de la planta absorbe el agua y los nutrientes que necesita la planta para su desarrollo, el tamaño de esta es muy dependiente de el estado de desarrollo de la planta, asi como también existen factores que alteran el desarrollo normal de las raíces  como lo son:

capas de suelo compactadas o pie de arado:

Una solución puede ser el uso de cincel que rompa la capa compactada y cuando la capa se ve mas compactada se puede recurrir al arado subsolador

capas de suelo muy arcillosas o arenosas

No se tiene una solución como tal por lo que se debe de adaptar el sistema de riego y cultivo a la textura de el suelo

capas de piedras

aguas subterráneas

Se pude solucionar construyendo drenes profundos

Follaje:

Sobre el 90% del agua que absorbe la planta vuelve a la atmosfera por la transpiración y respiración de las hojas. A mayor desarrollo del cultivo las plantas necesitan mayor cantidad de agua.

 
Coeficiente de cultivo

Durante el proceso de desarrollo del cultivo, la variación del coeficiente del cultivo Kc expresa los cambios en la vegetación y en el grado de cobertura del suelo. Esta variación del coeficiente Kc a lo largo del crecimiento del cultivo está representada por la curva del coeficiente del cultivo. Para describir y construir la curva del coeficiente del cultivo se necesitan solamente tres valores de Kc:

etapa inicial (Kc ini),

etapa de mediados de temporada (Kc med)

etapa final (Kc fin).

uso consultivo 

cromwat y evapotranspiracion pag 110