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• Mayra Herencia Cazani

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INTRODUCCIÓN

El agua es uno de los componentes fundamentales en la productividad de los ecosistemas en general y por lo tanto en los ecosistemas agrícolas. El agua en el suelo debe ser considerada como retenida en los poros del suelo a diferentes niveles de energía, y que al contener sustancias orgánicas e inorgánicas disueltas constituye la solución del suelo. El agua en el suelo influye en la consistencia, génesis, evolución, movilización y absorción de nutrientes por las plantas, regulación de la temperatura, procesos de óxido-reducción, y problemas de erosión. El agua y el aire ocupan el espacio de poros del suelo. En el estado de saturación los poros están llenos de agua líquida. El agua se halla también en la estructura de los cristales, la mayor parte como componente del cristal estando tan fuertemente ligada que se requieren altas temperaturas para eliminarla. La cantidad y el estado energético del agua en el suelo influyen en las propiedades físicas más que ningún otro factor. De ahí que las relaciones entre el agua y el suelo ocupen considerable extensión en todo estudio de física de suelos.

OBJETIVOS Los objetivos propuestos para la presente práctica fueron: * Aplicar el método gravimétrico para determinar el contenido de humedad en muestras de suelo. * Determinar los coeficientes hídricos del suelo (capacidad de campo y punto de marchitez) a partir de la humedad equivalente (H.E).

MARCO TEORICO Todos los organismos del suelo, y todas las plantas, necesitan agua para vivir. Las plantas necesitan para mantener los tejidos, transportar nutrientes y hacer posibles todas las reacciones de respiración y nutrición. El agua del suelo es la única fuente para los microbios que habitan en él y transporta nutrientes disueltos que pueden ser absorbidos por las plantas. Un exceso de agua desplazará el aire del suelo y afectará negativamente la respiración de las raíces y la absorción de nutrientes. El agua no solo es de importancia directa para las plantas sino que juega muchos papeles en el suelo, actuando como disolvente, reactivo hidrolizante, amortiguador de temperatura, agente dilatador y debilitador de la estructura del suelo, etc. Un alto contenido de humedad facilita el movimiento de agua y solutos (Dalzell, 1991); también reduce la cantidad y velocidad del oxígeno en el suelo, a veces seriamente. El comportamiento del agua en el suelo depende de sus, en cierto modo, particulares propiedades y de las fuerzas que actúan sobre ella, incluyendo aquellas que se oponen al movimiento que dependen, a su vez, de la geometría de los poros, y de la interacción entre el agua, y las superficies sólidas con las que está en contacto. El espacio de los poros del suelo puede contemplarse como un sistema de tubos irregulares interconectados, dentro de los cuales el agua puede ser retenida por fuerzas capilares (tensión superficial y adhesión) y por los que puede ser arrastrada de la misma forma que dentro de un tubo capilar. Conforme se seca el suelo, la planta no solo es menos capaz de extraer agua sino que la velocidad del movimiento hacia a superficie de la raíz desciende rápidamente conforme se vacían poros progresivamente más finos, y cuando el ritmo de suministro baja por debajo de las necesidades de la planta puede darse el marchitamiento. EL AGUA EN LA PLANTA Y EN EL SISTEMA SUELO PLANTA. El sistema suelo-agua-planta es un sistema dinámico puesto que el agua en la planta rara vez se encuentra en equilibrio con el agua del suelo. El

potencial en la planta debe ser menor (más negativo) que el potencial del agua del suelo, provocándose un gradiente, para que el agua se mueva desde el suelo a la planta. Este gradiente de potencial entre la planta y el suelo depende de la demanda atmosférica impuesta sobre la planta y de las propiedades conductoras del suelo y de la planta. La velocidad de pérdida de agua de un suelo mojado está controlada por el poder evaporante del aire y la energía calorífica que incide sobre él (Willd, 1992), y en tanto el suelo pueda aportar agua a la superficie con suficiente rapidez para mantenerla húmeda, esta velocidad persiste. La velocidad baja rápidamente, sin embargo, tan pronto como el ritmo de pérdidas excede lo suficiente del ritmo de aporte como para que la superficie se seque; pues entonces, en lugar de producirse el vapor de agua en la superficie y difundirse inmediatamente en la atmósfera para ser eliminado fácilmente por las corrientes de aire, se produce debajo de la superficie y debe difundirse a través del espacio de poros del suelo, con un pequeño gradiente de concentración, antes de alcanzar la atmósfera. Incluso una capa seca de 1 a 2 mm. De espesor puede reducir apreciablemente la intensidad de la evaporación.

MATERIALES Y MÉTODOS DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD: MÉTODO GRAVIMÉTRICO La humedad gravimétrica es una herramienta para determinar o expresar la humedad del suelo. Es la forma más simple y básica. Para su práctica se empleó: Materiales    

Lampa Cilindros metálicos Latas de aluminio Martillo balanza con aproximación de0.1 g.

Procedimiento En primer lugar, se procedió a determinar las medidas de altura y diámetro de los cilindros para la obtención del volumen. Luego se realizó una calicata de 40 cm de profundidad y se extrajo las muestras de suelo (en esta parte se prosiguió de igual forma que la práctica pasada). Se transfirió dichas muestras a las latas de aluminio previamente pesadas y se colocó en la estufa a una temperatura de 105°C por un promedio de 24 a 48 horas. Luego de este tiempo se procedió a retirarlas y dejarlas enfriar. Por último se registró el peso seco y con los otros datos tomados se determinará el porcentaje de humedad.

DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD EQUIVALENTE (HE) Es un método indirecto para determinar el contenido de humedad en el suelo. Además proporciona otros medidas como la capacidad de campo y el punto de marchitez. Para este se empleó: Materiales Cajitas estándar de centrifugación y papel filtro Centrifuga Cajitas de aluminio con sus respectivas tapas Balanza de aproximación 0.1 g. Muestras de suelo Procedimiento Primero se procedió a pesar 30 g. de suelo y colocarlos en las cajitas estándar de centrifuga y dejarlas por un tiempo de 24 horas saturas con agua. Siguiendo se centrifugó las muestras por 30 minutos a 2400 rpm. Después de la primera parte se llenó cada cajita de aluminio previamente pesadas con una porción del suelo centrifugado y se prosiguió a pesarlas. Prontamente se colocó las cajitas a la estufa a una temperatura de 105°C por 24 horas y después se las retiró a un desecador y dejó enfriar. Por último, se anotó los datos y comparó los resultados con los valores del Triángulo Textural.

RESULTADOS TABLA 1. Determinación de la Humedad Equivalente (HE) Pe so de la lat a

Peso de la lata + peso del suelo centrifuga do

Peso del suelo centrifug ado

(g) (g)

(g)

15. 0

23.5

8.5

H . E .=

Peso de la lata + peso del suelo seco a estuf a (g) 22.1

Peso del suelo seca a estuf a

(g)

7.1

H. E

(% )

19. 7

CC

PM

(% )

(% )

19. 6

10. 7

Agua aprovech able

Textur a al tacto

(%)

8

8.5−7.1 x 100 =19.718 7.1

TABLA 2. Determinación del porcentaje de humedad: Método Gravimétrico

Arena muy fina

Profun didad Del muest reo

(cm) 40

Vol. Cilind ro

(cm3) 102.4 36

Peso de la lata

Peso de la lata + peso del suel o húm edo

Peso del suelo húme do

(g) 198. 1

(g) 154.7

Peso de la lata + peso del suelo seco a estufa

Pes o del sue lo sec oa est ufa

D.A

Hd V

Po ro s

(%)

(% ) 57

Tex tur a al tact o

(%)

(g) 43.4

Hd G

(%) (g) 161.8

(g) 118. 4

30.7

1.1 5

35. 4

DISCUSION Las fuerzas de atracción entre el agua y las partículas individuales del suelo juegan un papel clave en la determinación de como la humedad del suelo es retenida, pérdida o usada por la plantas (Gliessman, 2002). En ese sentido, el porcentaje de humedad disponible en el suelo para el uso de las plantas ha sido tradicionalmente determinado recolectando muestras de suelo, pesándolas y secando el suelo a 105 ºC por 24 horas, y determinando su peso seco. Sin embargo, este procedimiento no es el adecuado para determinar la cantidad de agua real en el suelo disponible para las plantas, debido a que no se considera como variable importante el agua adherida a las partículas del suelo. Es así, que cuando se incrementan, tanto los contenidos de arcilla como los de materia orgánica en el suelo, el agua es atraída con mayor fuerza a las partículas del suelo y es mucho más difícil para las raíces de las plantas extraerlas.

Arcil loso

En este sentido, el empleo del contenido volumétrico presenta ciertas ventajas frente al gravimétrico, puesto que se encuentra directamente relacionado con la porosidad llena de agua y a las situación reales, seas estas en campo o laboratorio (Martínez, 2000). Asimismo, como se mencionó anteriormente, debido a que el agua es retenida mucho más en clases del suelo que en otros, se necesitan de otras medidas para determinar los contenidos reales de los porcentajes de humedad, que reflejen mejor las fuerzas de atracción entre las partículas del suelo y el agua. Es asi, que algunos términos especiales son usados para describir los contenidos de humedad del suelo y su disponibilidad en términos de fuerzas de atracción, ya sea definiciones como capacidad de campo, punto de marchitez y agua disponible. En la mayor parte de los suelos, el crecimiento óptimo se obtiene cuando los contenidos de humedad del suelo se encuentras justo debajo de la capacidad de campo, sin embargo, según los resultados obtenidos, la humedad de nuestro suelo supera a la de capacidad de campo, lo cual no favorecería el desarrollo de especies vegetales en este sustrato. Asimismo, con respecto al agua disponible, esta se debería determinar para cada cultivo, puesto que la respuesta al agua, es diferente para cada uno (Valverde, 2007), además es necesario recalcar que el agua disponible no es completamente aprovechable por las plantas, ya que a medida que disminuya el contenido de humedad por efecto de la evapotranspiración será mayor, el esfuerzo que tienen que ejercer las raíces de las plantas para absorber agua. Investigadores recientes, han encontrado que la disponibilidad depende de las propiedad de las plantas, como profundidad, extensión, densidad de raíces, las propiedad del suelo, como almacenamiento, potencial matriz y también de las condiciones microclimáticas prevalecientes, que determinan la tasa de transpiración. Por último, según el triángulo textural modificado para la estimación de la capacidad de campo, nuestra muestra efectivamente, corresponde a la clase textural: Franco arcillo arenoso.

CONCLUSIONES Se aplicó el método gravimétrico para determinar el contenido de humedad en muestras de suelo, siendo la humedad gravimétrica hallada 30.7% Se determinó los coeficientes hídricos del suelo, como la capacidad de campo y punto de marchitez a partir de la humedad equivalente, siendo estos, 19.6% y 10.7%

ANEXOS

TABLA N°1 Cálculo para la determinación de la Humedad Equivalente

H . E .=

8.5−7.1 x 100 =19.718 7.1

Cálculo para la determinación de la Capacidad de campo Para suelos arenosos CC ( ) =0.774 x 19.718+ 4.41=19.6174 Cálculo para la determinación del Punto de Marchitez

PM ( )=

19.718 =10.713 1.84

Cálculo para la determinación del agua aprovechable Agua aprovechable=19.6174−10.713=8.0944

TABLA N°2 Cálculo para la determinación de la humedad gravimétrica

HdG ( )=( 154.7−118.4 ) 118.4 x 100=30.659 Cálculo para la determinación de la densidad aparente ¿ ¿ DA=118.4 =1.15 g Cálculo para la determinación de la humedad volumétrica HdV ( )=( 36.3 ) 102.436 x 100=35.437

Cálculo para la determinación del porcentaje de poros ¿ 1−1.15 ) x 100=56.929 P ( )=¿

CUESTIONARIO 1. ¿Qué factores afectan los valores de las constantes de humedad en el suelo? Según diversos estudios realizados mundialmente, los requerimientos de agua por las plantas, con respecto a las condiciones del suelo son influenciados por la cantidad de humedad, o la ausencia de esta, teniendo poco efecto la textura de los suelos (Prieto, 2004). Asimismo, es necesario mencionar, que las constantes de humedad comprenden a la la humedad gravimétrica, la humedad volumétrica, humedad equivalente, la capacidad de campo, el punto de marchitez y el agua aprovechable. En ese sentido, el coeficiente de marchitez se ve modificado por las condiciones atmosféricas. 2. Una muestra que al secarse a la estufa eliminó 6 cm3 de agua se determinó que contenía 15% de humedad gravimétrica. ¿Cuál era su peso original en húmedo? Por la fórmula de la humedad gravimétrica: %Hg = Msuelo húmedo

-

Msuelo seco *100

Msuelo seco Y los datos obtenidos: Agua del suelo: 6 cm3 = 6 ml pero como la densidad del agua es 1 esto equivale a 6 g. Masa húmeda: 6 + x Masa seca: x Se obtiene: 0.15 = 6 + x - x / x Por lo tanto nuestra muestra pesa 46 g.

X = 46

3.-¿Qué cantidad de agua debe agregarse 100 g de suelo para saturarlo completamente si su densidad aparente es de 1.3gr/cm3 y su densidad real de 2.6gr/cm3? cantidad de agua=? %porosidad=%Hg =100gr/1.3cm3=76.9gr/cm3 (

1−

Vt=Mt/da

da Vw x 100 )x 100= dp Vt

1.3

Vw

(1- 2.6 )x100= 76.9 Vw= 38.45 cm

x 100

3

4. Haga un esquema o gráfico del agua en el suelo indicando: formas, coeficientes hídricos, tensión de retención en atmósferas, clasificación biológica, clasificación física, apariencia del suelo



FORMAS

Agua gravitacional: Es el agua que pierde un suelo saturado por gravedad. ̶ De escurrimiento rápido (poros < 50 micras). ̶ De escurrimiento lento (poros de 10 – 50 micras). Agua retenida: Es el agua retenida por el suelo e los poros más finos (< 10 micras). ̶ Higroscópica: atraída iónicamente por coloides e iones. - No higroscópica: agua capilar. 

COEFICIENTES HÍDRICOS



RETENCIÓN HÍDRICA



CLASIFICACIÓN BIOLÓGICA

Agua superflua o gravitante: Es la que se elimina del suelo en virtud que los poros que contienen el agua son demasiado grandes para contrarrestar la acción de la gravedad. Se estima que la succión con que es retenida es menor de 0,3 atmósferas, considerándose de poca utilidad por el corto tiempo de permanencia en el suelo. Agua útil (disponible): Es la que está retenida en el suelo con una succión de 0,3 a 15 atmósferas, considerándose que es aprovechable por los vegetales. Agua no útil: Es la sujeta a una succión mayor de 15 atmósferas y no aprovechable por la mayoría de las especies cultivadas. A continuación, se presenta un diagrama esquemático, el cual muestra las tres clases de agua contenida en el suelo, cuyos límites son definidos por los llamados puntos de equilibrio constantes de suelo

Fuente: El agua: sus formas, efectos, abastecimientos, usos, daños, control y conservación(Prieto, 2004)

5. Complete el cuadro anexo, en base al gráfico referente a curvas características de humedad. SUELO

Hd v SATURAC IÓN (%)

Hd v Cc (%)

Hd v PM (%)

POROSI DAD (%)

ESPACI O AÉREO (%)

AGUA ÚTIL (%)

A(Areno so)

71.8

10

4

43.4

28.4

6

B(Arcill oso)

55.6

40

18

52.8

2.8

22

BIBLIOGRAFIA 

DALZELL. H. 1991.Manejo del suelo: producción y uso del compostaje en ambientes tropicales y subtropicales. Boletín de la FAO Nº 56. Roma



WILLD. 1992. Condiciones del suelo y desarrollo de las plantas. Ediciones Mundi-Prensa. Madrid



GIUFFRÉ, L. 1998. Principios de edafología: con énfasis en suelos argentinos. Orientación Gráfica Editora



PRIETO, C. 2004. El agua: sus formas, efectos, abastecimientos, usos, daños, control y conservación. Segunda Edición. Ecoe Ediciones. Bogotá.



GLIESSMAN, S. 2002. Agroecología: procesos ecológicos en agricultura sostenible.Primera edición. Costa Rica.



MARTINEZ, E. 2000. Estudio de propiedades hídricas del suelo mediante medidores de actividad de agua en la zona regable de terraChá. Tese de doutoramento. EscolaPolitecnica Superior. Universidad Santiago de Compostela.



VALVERDE, J. 2007. Riego y drenaje. Primera edición. Editorial San José. Costa Rica.



Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Agronomía y Zootecnia. Catedra de Edafología. Acceso: 19 Mayo 2014. Disponible en: www.edafologia.com.ar