3_agua_suelo_ambiente_2018_a %5bmodo De Compatibilidad%5d.pdf

07/05/2018

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE AGRONOMÍA

- El agua en el suelo ocupa los espacios porosos de la fase sólida particulada, de manera competitiva y concurrente con la fase gaseosa del suelo. - Los cambios en el contenido de agua del suelo y su estado energético afectan muchas propiedades mecánicas del suelo, incluidas la resistencia, la compactabilidad y la penetrabilidad. - El estado del agua en los suelos se define por:

ASIGNATURA: EDAFOLOGÍA

Ing. Lunsden Coaguila P.

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1) La cantidad de agua en el suelo, o el contenido de agua del suelo (θ). 2) La fuerza por la cual el agua se mantiene en la matriz del suelo, el contenido energético del suelo o el potencial del agua del suelo (ψ).

AREQUIPA – 2018

1. EL AGUA DEL SUELO.

2. CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO 2.1 Contenido de agua del suelo en base de masa (gravimétrico). El contenido de agua del suelo en masa o gravimétrico se expresa en relación con la masa del suelo seco a estufa de acuerdo con:

y tiene unidades de kg kg-1 u otras unidades de masa consistentes. 2.2 Agua del suelo en base al volumen. El contenido volumétrico de agua (θv) se define como el volumen de agua por volumen total de suelo: El ciclo hidrológico global, describe varias etapas de la circulación del agua a través del medio ambiente. La precipitación golpea la tierra, donde puede ser interceptada y evaporada a la atmósfera, se infiltra en el suelo, o se escurre como flujo superficial.

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1. EL AGUA DEL SUELO. - Influye en aspectos de desarrollo y comportamiento de los suelos, la erosión de los minerales, descomposición de materia orgánica, en el crecimiento de las plantas y la contaminación de las aguas subterráneas.

2.3 Factores que influyen en el contenido de humedad. - Textura. - Mineral de arcilla.

- Participa en innumerables reacciones químicas que liberan o inmovilizan nutrientes, influyen en la acidez, y meteorizan los minerales de manera que sus elementos constitutivos, finalmente, contribuyen a la salinidad de los océanos.

- Materia orgánica. - Estructura. - Distribución horizontal del perfil.

- Menos del 1 % del agua en la tierra es "fresca" (no salina), y esa cantidad se distribuye de manera desigual. - Las regiones húmedas están dotadas de abundancia, incluso en exceso, por lo que con frecuencia el problema es cómo deshacerse del exceso de agua. - Las regiones áridas y semiáridas, por otro lado, están afectadas por una escasez crónica de la misma. 08:29:32

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3. RELACIONES CON LAS FASES SÓLIDAS Y GASEOSAS DEL SUELO. - El volumen total de espacios en un suelo no ocupado por la fase sólida se denomina porosidad (φ). - La porosidad indica el volumen de poros en el suelo en relación con el volumen total del suelo y generalmente se encuentra en el rango de 0.3 a 0.6. - Texturas gruesas tienden a tener menos espacio de poroso total que los suelos de textura fina, debido a la naturaleza del empaquetamiento intraparticular que surge de diferentes tamaños de partículas sólidas.

Una ilustración de un dispositivo de sonda de neutrones para medir el contenido de agua en el suelo rD y rw representan diferentes radios de medición en suelos secos y húmedos.

4. MEDICIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO. 4.1 Termogravimetría

4.3 Métodos eléctricos y dieléctricos.

- Este es un método directo y destructivo mediante el cual se obtiene una muestra de suelo por medio de barrena en el suelo; su volumen no necesita ser conocido.

- Métodos de medición basados en cambios en las propiedades eléctricas del suelo debido a cambios en el contenido de agua del suelo, principalmente en el área de exploración geofísica.

- La muestra se pesa en su humedad inicial y luego se seca para eliminar el agua absorbida entre partículas, pero no el agua estructural atrapada dentro de las redes de arcilla conocida como agua de cristalización.

- En la actualidad, los enfoques eléctricos más comunes para la medición del contenido de agua del suelo se pueden agrupar de acuerdo con:

- El protocolo convencional es secar al horno las muestras a 105 °C hasta que la masa del suelo se estabilice; esto generalmente requiere de 24 a 48 horas o más, dependiendo del tamaño de la muestra, la humedad y las características del suelo. - El método gravimétrico se considera el estándar contra el cual se calibran muchas técnicas indirectas.

4.2 Dispersión de neutrones. - Es un método no destructivo pero indirecto comúnmente utilizado para la medición en campo del contenido de agua volumétrica.

1) Técnicas de resistencia eléctrica 2) Métodos de capacitancia 3) Métodos de reflectometría de dominio (TDR) 4) Combinaciones de dominio de frecuencia, resonancia y técnicas capacitivas.

5. APLICACIONES DEL CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO. - El uso principal de la información del contenido de agua del suelo es para la evaluación del balance hídrico del agua:

- Se basa en la tendencia de los núcleos H a disminuir los neutrones rápidos de alta energía. - La fuente radiactiva comúnmente contiene una mezcla de 241 Am y Be a 10 a 50 mCi. El 241 Am emite partículas β que golpean al Be y causan la emisión de neutrones rápidos. - Una sonda es bajada hasta la profundidad deseada del perfil, a través de un tubo de acceso de aluminio. - Los neutrones emitidos por la sonda son dispersados hasta una distancia de 30 a 50 cm de la fuente; colisionan con los átomos de H, perdiendo energía y se vuelven lentos. - A través de las colisiones, los neutrones rápidos (de alta energía), pierden energía y se tornan lentos o térmicos (de baja energía,

- Donde P es precipitación, I es riego, ET es evapotranspiración, D es drenaje o filtración profunda, R es escorrentía superficial, y ∆W es cambio en el almacenamiento de agua dentro del perfil (agotamiento de agua en el suelo). - W se define como la profundidad equivalente de agua almacenada en el perfil de suelo bajo consideración, y ∆W = (Winitial - Wfinal). - Estos parámetros están todos asociados con un intervalo de tiempo específico dado.

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5.1 Capacidad de campo, punto de marchitez y agua del suelo disponible para la planta. - Los cambios en el contenido de agua del suelo después de la mojadura (irrigación o lluvia) muestran que la tasa de cambio disminuye con el tiempo. - El contenido de agua alcanza un valor casi constante dentro de 1 a 2 días después de la humectación, después de la redistribución del agua del suelo en respuesta al drenaje interno. - La capacidad de campo es el contenido de agua en el cual el drenaje interno se vuelve esencialmente despreciable. - El contenido de agua casi constante en la capacidad de campo (θvFC) depende de: 1) La profundidad de humectación y el contenido de agua existente (inicial) del suelo (un suelo húmedo al inicio de la humectación, la tasa de redistribución profunda es más lenta). 2) la presencia de capas que obstaculizan o una capa freática que afecta la tasa y el alcance de la redistribución del agua.

Esquema de cálculos de agotamiento de agua del suelo para un perfil de suelo dividido en cuatro incrementos de profundidad. El cambio total en el almacenamiento de agua es la suma del agotamiento en cada capa.

Figure 5.33

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- Punto de marchitez permanente, es el contenido de agua en el que las plantas no pueden extraer el agua del suelo a una velocidad suficiente para satisfacer las demandas fisiológicas impuestas por la pérdida de agua a la atmósfera, irreversiblemente se marchitan y mueren. - Este contenido de agua (θvWP) depende principalmente de la capacidad del suelo para transmitir agua, pero también, hasta cierto punto, de la capacidad de la planta para resistir o mitigar la sequía. - Se toma como θv a –1.5 MPa (-15 bares) de potencial matricial, existe variación entre las especies de plantas en sus habilidades para resistir la sequía del suelo, algunas sobreviven muy por debajo de este índice. - El punto de marchitez permanente no debe confundirse con el fenómeno de marchitamiento transitorio, que se observa comúnmente durante la tarde cuando la demanda de evaporación es mayor.

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- Los conceptos a capacidad de campo y de punto de marchitez permiten determinar un rango de agua del suelo disponible para la planta (PASW). - El cantidad de agua disponible del suelo se calcula como la diferencia entre capacidad de campo y punto de marchitez (θvFC - θvWP); los contenidos de agua superiores a θvFC, generalmente no se mantienen durante largos períodos de tiempo, excepto en circunstancias específicas. - El contenido de agua disponible del suelo para la planta es importante en la determinación de las cantidades de riego para un campo cultivado u otro sistema suelo-planta. - Cantidades de riego superiores a la capacidad de campo se pierden por filtración profunda y, por lo tanto, deben evitarse en interés de la eficiencia de los recursos hídricos y de la posible lixiviación de iones solubles. 08:29:32

- Una regla empírica útil es estimar θFC como θs/2, y θWP como θFC/2; en otras palabras, un suelo que presente esta propiedad habrá perdido el 50 % de su contenido de agua saturada a capacidad de campo, y otro 50 % del agua restante por el punto de marchitez. - También han demostrado que la relación supuesta de 1:1/2:1/4 es una buena aproximación, basada en correlaciones medidas en muchos suelos.

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Relación general entre las características del suelo y la textura del suelo. El coeficiente de marchitez aumenta a medida que la textura se hace más fina. La capacidad de campo aumenta hasta que llegamos a los franco limosos, luego se nivela. Recuerde que estas son curvas representativas; Los suelos individuales probablemente tendrían valores diferentes de los mostrados.

Esquema del contenido estimado de agua disponible del suelo para las plantas (PASW) para una variedad de clases de texturas del suelo.

ESTIMACIÓN DE LOS LÍMITES DE AGUA DISPONIBLE. Hz A de textura media a pesada: Suelos arenosos:

Suelos arenosos:

horizontes A.

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CC: Capacidad de campo en %. Ac: Contenido de arcilla en %, en base a suelo seco. L: Contenido de limo en %, en base a suelo seco. Ar. Contenido de arena en %, en base a suelo seco. 08:29:32

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Se seleccionó el límite superior drenado gravimétrico (Wd) como la primera variable dependiente a estimar, para hacer el modelo sensible a la densidad aparente, y para evitar el error asociado con la medición de la densidad aparente. El modelo de Wd fue

Donde Wd es el contenido de agua gravimétrico y ''arena'' y ''arcilla'' son el porcentaje de arena y arcilla. A continuación, se puede calcular el

Donde θd es el contenido volumétrico de agua, ρb es la densidad aparente del suelo, y ρw es la densidad del agua. Comparación de las tasas de movimiento del agua de riego en una franco arenosa y una franco arcillosa. Obsérvese la velocidad mucho más rápida de movimiento en la marga arenosa, especialmente en dirección descendente.

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La segunda variable dependiente que estimamos fue θp, el contenido de agua volumétrica, potencialmente extraíble. Escogimos el contenido de arena como la variable independiente una vez que nos dimos cuenta de que θp es aproximadamente el mismo a través de los suelos, a excepción de los suelos con alto contenido de arena. El modelo fue

6. ENERGÍA DEL AGUA DEL SUELO - El agua en los suelos se caracteriza por la cantidad de agua presente y por su estado energético. - El agua del suelo está sometida a fuerzas de origen e intensidad variable, adquiriendo así diferentes cantidades y formas de energía.

Donde 0.132 es la media para los suelos con menos de 65% de arena.

- Las formas de energía del agua son cinéticas y potenciales.

Luego, modificamos las estimaciones de θd y θl para el contenido de fragmentos gruesos (partículas mayores de 2 mm de diámetro) y para un contenido de C orgánico inusualmente alto.

- La energía cinética se adquiere en virtud del movimiento del agua en los suelos; es relativamente lento, siendo su energía cinética insignificante.

Las ecuaciones se ensayaron con un conjunto limitado de datos independientes con buenos resultados. El θl puede calcularse como la diferencia entre θd y θp . El agua extraíble de la planta para el perfil del suelo se puede calcular como el producto de θp veces la profundidad del suelo, en unidades de profundidad del suelo.

- La energía potencial se define por la posición del agua del suelo dentro del mismo y por las condiciones internas. - El agua del suelo se mueve desde donde la energía potencial es alta hacia donde es más baja, buscando un estado de equilibrio con su entorno.

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7. POTENCIAL TOTAL DEL AGUA DEL SUELO.

Valores de capacidad de campo y punto de marchites, de acuerdo a la textura del suelo.

Textura

CC (%)

PM (%)

Arenoso Franco Arcilloso

8 – 10 17 – 20 27 - 35

3–5 8 – 10 15 - 19

- El agua del suelo está sujeta a campos de fuerza cuyos efectos combinados producen una desviación en la energía potencial relativa al estado de referencia denominado potencial hídrico total del suelo (Ψt). - Las fuerzas primarias que actúan sobre el agua del suelo mantenidas dentro de un suelo se pueden agrupar: 1) Fuerzas matriciales resultantes de las interacciones de la fase sólida con las fases líquida y gaseosa. 2) Fuerzas osmóticas debido a las diferencias en la composición química de la solución del suelo. 3) Fuerzas inducidas por campos gravitacionales y otros campos de fuerza inercial.

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- La diferencia del nivel de energía del agua determina la dirección y la velocidad del movimiento del agua en los suelos. - En un suelo húmedo, el agua se retiene en grandes poros o películas de agua, lejos de superficie de la partícula sólida del suelo. Agua tienen una gran libertad de movimiento, mayor energía. - En un suelo seco, se encuentra en pequeños poros y películas de agua delgada y por lo tanto se mantiene firmemente unida a los sólidos del suelo. Su nivel de energía es mucho menor. - El contacto de muestras de suelo húmedo y seco, hace que el agua se mueva desde el suelo húmedo (mayor nivel de energía) hacia el suelo seco (menor energía).

- En soluciones diluidas, el potencial de soluto es proporcional a la concentración y temperatura de acuerdo con:

Donde Ψs está en kPa, R es la constante universal de los gases [8.314×10-3 kPa m3 mol-1 K-1), T es la temperatura absoluta (K), y Cs es la concentración de soluto (mol m-3). - Una aproximación útil que puede usarse para estimar Ψs en kPa a partir de la conductividad eléctrica de la solución de suelo en saturación en dS m-1 es:

- Varias fuerzas son implicadas en el potencial de agua en el suelo, cada una es un componente del potencial total de agua Ψt.

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- El potencial total puede expresarse como la suma algebraica de los potenciales componentes que corresponden a los diferentes campos que actúan en el agua del suelo:

- El Ψm es el potencial matricial resultante de los efectos combinados de la capilaridad y las fuerzas de adsorción dentro de la matriz del suelo, incluyen: 1) Adhesión de moléculas de agua a superficies sólidas debido a fuerzas de corto alcance (London-van der Waals) y extensión de estos efectos por cohesión (enlaces H, en el líquido). 2) Capilaridad causada por interfaces liquidas y gases, líquido-sólido que interactúan dentro de la geometría irregular de los poros del suelo, 3) hidratación iónica y unión del agua en capas dobles difusas. - El valor de Ψm varía desde cero cuando el suelo está saturado a valores negativos cuando el suelo está seco.

- El Ψs es el soluto o potencial osmótico determinado por la presencia de solutos en el agua del suelo, que reducen su energía potencial y su presión de vapor. Los efectos de Ψs son importantes en presencia de: 1) Cantidades apreciables de solutos, y 2) Una membrana selectivamente permeable o una barrera de difusión que transmite agua más fácilmente que las sales.

- El Ψp es el potencial de presión, que es la presión hidrostática ejercida por agua no soportada (es decir, saturando el suelo) que se encuentra sobre un punto de interés. - El uso de unidades de energía por unidad de peso proporciona una definición simple y práctica de Ψp como la distancia vertical desde el punto de interés hasta la superficie libre del agua (elevación ilimitada de la capa freática). - La convención utilizada es que Ψp siempre es positivo debajo de una capa freática, o cero si el punto de interés está en o encima de la capa freática. - Por lo que, las magnitudes distintas de cero de Ψp y Ψm son mutuamente excluyentes; o bien Ψp es positivo y Ψm es cero (condiciones saturadas), o Ψm es negativo y Ψp es cero (condiciones insaturadas), o Ψp = Ψm = 0 en la elevación libre de agua. - Se puede combinar Ψm y Ψp en un componente único que adopta una magnitud negativa en condiciones no saturadas y una magnitud positiva en condiciones saturadas.

- El Ψz es el potencial gravitacional, que es la energía potencial asociada con la posición vertical, determinado únicamente por la elevación de un punto relativo a un punto de referencia arbitrario. - Cuando se expresa como energía por unidad de peso, el potencial gravitacional es simplemente la distancia vertical desde un nivel de referencia hasta el punto de interés. - El valor numérico de Ψz en sí mismo no es importante (se define con respecto a un nivel de referencia arbitrario); lo importante es la diferencia o gradiente en Ψz entre dos puntos de interés cualquiera.

Las dos barreras de difusión más importantes en el suelo son: 1) Las interfaces de la raíz suelo-planta (membranas celulares son selectivamente permeables), y 2) Las interfaces suelo-agua-aire; por lo tanto, cuando el agua se evapora, las sales se quedan atrás.

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- El agua del suelo está en equilibrio cuando la fuerza neta sobre un cuerpo infinitesimal de agua es igual a cero en todas partes, o cuando el potencial total es constante en el sistema. - La diferencia en los potenciales químicos y mecánicos entre el agua del suelo y el agua pura a la misma temperatura se conoce como el potencial hídrico del suelo (Ψw):

8.2 Angulo de contacto - Si el líquido se pone en contacto con un sólido en presencia de un gas (sistema trifásico), el ángulo medido desde la interfaz sólido-líquido a la interfaz líquido-gas es el ángulo de contacto. - Cuando se atrae líquido al sólido (adhesión) más que a otras moléculas líquidas (cohesión), el ángulo es pequeño y se dice que el solido es humectable por el líquido. - Cuando el cohesivo excede la fuerza adhesiva, el líquido repele el sólido y el ángulo es grande.

- El componente gravitacional (Ψz) está ausente en esta expresion. - El potencial hídrico del suelo es el resultado de las propiedades inherentes del agua del suelo, y de sus interacciones físicas y químicas con su entorno, mientras que el potencial total incluye los efectos de la gravedad (un campo de fuerza externo y ubicuo).

- El ángulo de contacto del agua sobre el vidrio limpio es muy pequeño, y comúnmente se toma como 0°. - El ángulo de contacto del agua del suelo con los minerales del suelo también se asume comúnmente ≈ 0°.

8. FUERZAS INTERFACIALES. Ángulo de contacto pequeño El líquido "moja" el sólido

8.1 Tensión superficial - En la interface entre el agua y los sólidos, las moléculas de agua están expuestas a diferentes fuerzas que las moléculas dentro del agua. - Las moléculas de agua dentro del líquido son atraídas por fuerzas de cohesión iguales para formar enlaces H, mientras que las moléculas en la interface aire-agua sienten una atracción neta al líquido, porque la densidad de moléculas de agua en el lado de la interface aire es mucho más bajo y todos los enlaces H están hacia el líquido.

Ángulo de contacto grande El líquido "repele" el sólido

- El resultado es una superficie de agua similar a una membrana que tiene tendencia a contraerse; así la energía se almacena en forma de tensión superficial.

Ángulos de contacto líquido-sólido-gas.

9. EL MODELO CAPILAR. - Capacidad del agua para moverse hacia arriba contra la gravedad o hacia el exterior. - Al sumergir un pequeño tubo de vidrio cilíndrico (capilar) en agua libre, se forma un menisco como resultado del ángulo de contacto entre el agua y las paredes del tubo y de la consideración de la energía superficial mínima. - Cuanto más pequeño es el tubo, mayor es el grado de curvatura, lo que resulta en una mayor diferencia de presión a través de la interfaz aireagua (gas-líquido). - La presión en el lado del agua (PW) será menor que la presión atmosférica (P0). Fuerzas comparativas que actúan sobre las moléculas de agua en la superficie y debajo de la superficie. Las fuerzas que actúan por debajo de la superficie son iguales en todas las direcciones ya que cada molécula de agua es atraída igualmente por moléculas de agua vecinas. Sin embargo, en la superficie, la atracción del aire por las moléculas de agua es mucho menor que la de las moléculas de agua entre sí. En consecuencia, hay una fuerza descendente neta sobre las moléculas superficiales, y el resultado es 08:29:32 algo así como una película o membrana comprimida en la superficie.

- Esta diferencia de presión hará que el agua suba al tubo capilar hasta que la fuerza hacia arriba a través de la interfaz agua-aire se equilibre con el peso del agua en el tubo.

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- La capacidad del agua para moverse hacia arriba contra la gravedad o hacia el exterior, es causada por dos fuerzas (1) La atracción de agua con un sólido (adhesión o adsorción), y (2) La tensión superficial del agua, debido a la atracción de las moléculas de agua entre si (cohesión).

9.1 Modelos conceptuales del agua en el espacio poroso del suelo

- Las fuerzas capilares actúan en suelos húmedos.

- La compleja geometría del espacio de poros del suelo crea numerosas combinaciones de interfaces, capilares y porciones alrededor de las cuales se forman películas de agua, lo que da como resultado una variedad de ángulos de contacto aire-agua y sólido-agua.

- La cantidad, velocidad de movimiento y el aumento de altura, depende del tamaño de poros del suelo (poros del suelo no son uniformes).

- Por lo que el agua es movida y/o retenida por estos intersticios en proporción a las fuerzas capilares resultantes.

- Poros del suelo se llenos de aire, ralentiza o previene el movimiento del agua por capilaridad.

- Los modelos conceptuales comunes para la retención de agua en medios porosos y potencial matricial se basan en una imagen simplificada del espacio de poro del suelo como un conjunto de capilares.

- La abundancia de poros capilares de gran tamaño en suelos arenosos permite el ascenso capilar inicialmente rápido, pero limita la altura máxima de elevación. - En arcillas el ascenso capilar es lento, pero con el tiempo es superior a la de las arenas.

- La representación de los poros del suelo como capilares cilíndricos equivalentes simplifica enormemente el modelado y la parametrización del espacio poroso del suelo.

- Las arcillas tienen una alta proporción de poros capilares muy finos, pero fuerzas de fricción reducen la velocidad de movimiento.

las 08:29:32

Movimiento capilar ascendente de agua a través de tubos de diferentes diámetros y suelos con diferentes tamaños de poro. (a) La ecuación capilar se puede representar gráficamente para mostrar que la altura de elevación h se duplica cuando el tubo dentro del radio se divide por la mitad. La misma relación se puede demostrar utilizando tubos de vidrio de diferente diámetro. (b) El mismo principio también se refiere a los tamaños de poros en un suelo y altura de ascenso capilar, pero el ascenso de agua en un suelo es bastante irregular debido a la forma tortuosa y la variabilidad de tamaño de los poros del suelo. (c) Cuanto más fina sea la textura del suelo, menor será el diámetro medio de los poros, por lo tanto, mayor será el ascenso final del agua por encima de una capa freática libre. Sin embargo, debido a las fuerzas de fricción (mayor en poros pequeños), el ascenso capilar es mucho más lento en el suelo de textura más fina que en la arena.

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Concepto de capilar cilíndrico equivalente para representar los espacios de poro del suelo.

10. MEDICIÓN DE POTENCIALES DEL AGUA DEL SUELO. 10.1 Tensiómetro para medir el potencial matricial del suelo. - Consiste en una copa porosa (muy finos), usualmente hecha de cerámica, conectada a un medidor de vacío a través de un tubo lleno de agua. - La copa porosa se coloca en contacto íntimo con el suelo en la profundidad de medición. - Cuando el potencial matricial del suelo es más bajo (más negativo) que la presión equivalente dentro del vaso tensiómetro, el agua se mueve desde el tensiómetro a lo largo de un gradiente de energía potencial al suelo a través de la copa porosa saturada, creando así succión detectada por el medidor. - El flujo de agua en el suelo continúa hasta que se alcanza el equilibrio y la succión dentro del tensiómetro es igual al potencial matricial del suelo. 08:29:32

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- Cuando el suelo está mojado, el flujo puede ocurrir en la dirección inversa, es decir, el agua del suelo ingresa en el tensiómetro hasta que se alcanza un nuevo equilibrio.

10.3 Psicrómetro para medir el potencial hídrico. - En condiciones de equilibrio, el potencial hídrico del suelo es igual al potencial del vapor de agua en el aire del suelo circundante.

- La ecuación del tensiómetro es:

- Un psicrómetro mide la humedad relativa (HR) del vapor de agua que está relacionada con el potencial hídrico del vapor (Ψw).

- La distancia vertical desde el plano del medidor (zmedidor) a la copa (zcopa) debe agregarse al potencial matricial medido por el medidor (expresado como una cantidad negativa) para obtener el potencial matricial en la profundidad de la copa, cuando se expresan los potenciales por unidad de peso.

10.4 Membrana de succion. 4.4.5 Membrana de succión.

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10.2 Piezómetro para medir el potencial de presión hidrostática.

*

- En un suelo saturado, como debajo de una capa freática, el agua del suelo está bajo presión hidrostática positiva.

El aparato de placa de presión se aplica para la presión (potencial de la matriz) comprendidos entre -10 y -50 m.

- El potencial de presión (Ψp) es igual a la distancia vertical desde un punto en el suelo hasta la superficie de la capa freática libre (recuerde que uno expresa el potencial en términos de distancia, longitud o altura cuando la energía potencial se expresa por unidad de peso).

Placa porosa con Muestras

- El piezómetro es un tubo hueco que se coloca en el suelo a profundidades por debajo de la capa freática. Se extiende a la superficie del suelo y está abierto a la atmósfera. - La parte inferior del piezómetro está perforada para permitir que el agua del suelo bajo una presión hidrostática positiva ingrese al tubo.

Muestra de suelo cámara de Presión Presión atmosférica

- El agua ingresa al tubo y se eleva a una altura igual a la de la capa freática libre. - El nivel de agua dentro del piezómetro se puede determinar usando

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placa porosa

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Ejemplo de relaciones de retención de agua del suelo para tres texturas de suelo.

11.2 Histeresis. - El contenido de agua y la energía potencial del agua del suelo no están relacionados de forma exclusiva porque la cantidad de agua presente en un potencial matricial dado depende de la distribución del tamaño de poro y las propiedades de las interfaces aire-aguasólido. - Una relación θ (ψ) puede obtenerse: 1) tomando una muestra inicialmente saturada y aplicando succión o presión para desaturarla (desorción), o 2) Humectando gradualmente un suelo inicialmente seco (sorción). - Se producen curvas que en la mayoría de los casos no son idénticas; el contenido de agua en la curva de secado es más alto para un potencial matricial dado que en la curva de humectación. - Esto se llama histéresis, que es el fenómeno exhibido por un sistema en el que la reacción del sistema a los cambios depende de sus reacciones pasadas para cambiar.

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11. CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO-RELACIONES ENERGÉTICAS. 11.1 Características del agua del suelo. - Una curva característica del agua del suelo (SWC) describe la relación funcional entre el contenido de agua del suelo (θm o θv) y el potencial matricial en condiciones de equilibrio.

- La histéresis en SWC esta relacionada con varios fenómenos: 1) El efecto botella que resulta de la falta de uniformidad en la forma y tamaños de los poros interconectados; el drenaje se rige por el menor radio de poro r, mientras que la humectación depende del radio R mayor;

- La SWC es una propiedad importante del suelo relacionada con la distribución del espacio poroso, que se ve fuertemente afectada por la textura y la estructura, así como por factores relacionados, incluido el contenido de materia orgánica.

2) Diferentes ángulos de contacto líquido-sólido para el avance y retroceso del menisco de agua;

- La SWC es una propiedad hidráulica primaria necesaria para modelar el flujo de agua, para la gestión del riego y para muchas aplicaciones adicionales relacionadas con la gestión o predicción del comportamiento del agua en el sistema poroso.

(4) Hinchamiento y contracción del suelo bajo humedecimiento y secado que pueden alterar la porosidad y la distribución del tamaño de poro.

3) Aire atrapado en un suelo recién humedecido;

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La tabla de agua que cae en un poro del suelo (canal) de diámetro variable. Tenga en cuenta la diferencia en las escalas vertical y horizontal. El nivel freático está indicado por el "delta" griego invertido.

Concepto de histéresis en las relaciones características suelo-agua.

El efecto de "botella de tinta" (a) y el efecto de ángulo de contacto (b).

12. MOVIMIENTO DEL AGUA DEL SUELO. - El movimiento del agua en los suelos se produce bajo condiciones tanto saturadas como insaturadas. - Las condiciones saturadas ocurren debajo del nivel freático, donde el movimiento del agua es predominantemente horizontal, con componentes menores de flujo en la dirección vertical. - Los suelos saturados ocurren cuando los poros del suelo están completamente llenos de agua, en este caso, el contenido de agua (θ) es igual a la porosidad total (φ) y la porosidad rellena de aire (θa) es cero. - Mientras que las condiciones no saturadas generalmente predominan sobre el nivel freático (la zona vadosa), pueden existir zonas de saturación localizadas especialmente después de la precipitación o el riego. - Como regla general, el movimiento del agua en la zona no saturada es vertical, pero también puede tener grandes componentes laterales. Una curva característica de humedad del suelo para un suelo franco.

12.1 Infiltración. - El proceso por el cual el agua entra en los espacios de los poros del suelo y se convierte en agua del suelo, y la velocidad a la cual el agua puede entrar al suelo se denomina la capacidad de infiltración. - La tasa de infiltración no es constante en el tiempo, pero en general disminuye durante un riego o lluvia. - En suelos secos, cuando comienza la infiltración es rápida, todos los macroporos conducen el agua en el suelo. - En suelos arcillosos, la tasa de infiltración inicial puede ser particularmente alta, el agua ingresa a red de grietas generadas por contracción. Sin embargo, a medida que avanza de infiltración, muchos macroporos se llenan de agua, y las grietas por contracción se cierran, disminuyendo la infiltración.

Una curva característica de humedad del suelo para un suelo franco.

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- La infiltración es un proceso que determina la cantidad de agua proveniente de la lluvia, el riego o un derrame de contaminantes que ingresa al suelo y la cantidad que se convierte en escorrentía.

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13. APLICACIONES DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL SUELO. - Durante la infiltración, un frente humedecido de mayor contenido de agua se mueve hacia abajo a través del suelo con el tiempo.

- El agua fue considerada desde siempre como factor que más influye en la producción de alimentos en el mundo.

- La brusquedad del frente de humedecimiento depende de la distribución del tamaño de poro y la forma de la función K (h).

- Es el medio donde están en solución todos los aniones y cationes que serán absorbidos por la raíces.

- Para suelos de textura gruesa con una distribución estrecha del tamaño de los poros, el frente de humedecimiento será más abrupto y en un suelo de textura fina, el frente de humedecimiento será más difuso.

- Una forma práctica de expresar y visualizar la cantidad de agua existente o almacenada en el suelo es en términos de altura o Lámina

- El frente de humedecimiento es una combinación de agua nueva añadida por la lluvia y agua vieja desplazada a profundidades más bajas.

de agua (La).

- La expresión volumétrica del contenido de agua de un suelo se convierte fácilmente a lámina de agua, mediante la siguiente expresión:

La = Lamina de agua (mm). CC = Capacidad de campo (%) PM = Punto de marchites (%) Da = Densidad aparente (gr/cm3) 08:29:32

Pr = Profundidad de raíz (mm)

Cultivo de papa Etapa de crecimiento inicial: 0,45 Eto= 9 mm/dia Etc = Kc * Eto = 0,45*9 = 4.05 mm/dia

Infiltración de agua en un suelo relativamente seco después de una y tres horas de una lluvia constante. Los frentes humectantes indican la profundidad de penetración del agua. Después de tres horas, la parte superior de 30 a 40 cm de suelo se satura con agua. Hay una zona de transición de saturación cercana con agua por encima de la zona de humectación que, a su vez, está por encima de la zona seca. 08:29:32

12.2 Percolación - Proceso posterior al infiltrado, el agua se mueve hacia abajo en el perfil. - Los flujos saturados e insaturados intervienen en el movimiento del agua en el perfil, y la velocidad de percolación se relaciona con la conductividad hidráulica del suelo. - En lluvias ligeras, la infiltración y percolación ocurren principalmente por flujo no saturado, el agua se extrae por las fuerza matricial en los poros finos sin acumularse en la superficie del suelo o en los macroporos.

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07/05/2018

A fin de considerar el aporte de agua de lluvia para las plantas y para el agua subterránea como un hecho secuencial, es importante retener mentalmente sus movimientos. Después de pasar a través de la atmósfera en

08:29:32 respuesta a la fuerza de gravedad, el agua de lluvia o de riego viaja a alguno o a todos los destinos descritos.

Cultivo Maíz Alfalfa Pastos Granos Remolacha Algodón Papa Hortalizas Cítricos Leguminosas Tabaco Arroz

Profundidad cm 105 150 60 45 90 180 60 30 180 45 60 60

Tasa de uso cm/día 0.68 0.63 0.72 0.53 0.65 0.55 0.72 0.50 0.48 0.70 0.63 0.43

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14. PERDIDAS DE AGUA EN EL SUELO. Las diversas perdidas de aguas de los suelos, tanto antes como después de la infiltración, pueden ser agrupadas en dos clases generales, y son las siguientes: - Perdidas de agua por vapor. Por la evaporación del agua en la superficie del suelo. Por la transpiración de las superficies de las hojas. - Perdida de agua en forma liquida. El movimiento descendente del agua libre (percolación). El desagüe por escurrimiento superficial del exceso de agua de la superficie del suelo.

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