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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL CURSO : IRRIGACIONES CAPITULO II: RELACION AGUA-SUELO-PLANTA

CAPITULO II RELACIONES AGUA-SUELO-PLANTA 2.1. GENERALIDADES. De todos es conocido que el agua tiene una importancia vital para el crecimiento de las plantas que absorben a través de su sistema radical. Las raíces se encuentran, salvo en los sistemas hidropónicos o sobre sustratos, en suelo que cumple por consiguiente, un doble papel de soporte de las plantas y de contenedor de agua y sustancias nutritivas necesarias para la vida vegetal. La cantidad de agua existente en el suelo determina el “tempero” cuya importancia para las labores agrícolas es por todos conocida. El suelo se encuentra generalmente en estado sub saturado, pero su contenido hídrico varía continuamente. Para la determinación de este contenido despreciaremos los estudios termodinámicos y usaremos los mecánicos. Hay que tener en cuenta que los cultivos no se desarrollan en el agua aplicada con el riego, si no en soluciones de ella en el suelo, siendo las características de estas soluciones las que deben tener en cuenta. En consecuencia un riego eficiente no se puede diseñar sin conocer las relaciones agua-sueloplanta, que describiremos a continuación. 2.2. EL SUELO. El suelo, en general, es un sistema complejo, con tres fases bien diferenciadas: • Sólida, constituida por la matriz del suelo, compuesta por sustancias minerales y orgánicas. • Líquida, constituida por una solución de agua y sales disueltas. • Gaseosa, constituida por una mezcla de aire y vapor de agua.

FIGURA No. 2.1 REPRESENTACION DEL SUELO

Estas dos últimas fases ocupan conjuntamente los poros del suelo. El numero y tamaño de éstos varía con cada tipo de suelo. La relación entre el volumen de poros y el volumen aparente determina la porosidad de un suelo, que suele variar entre el 30 y el 60%. La parte sólida mineral del suelo está constituida por 3 clases de partículas que se clasifican según su tamaño: arena, entre 2 y 0.05mm, limo entre 0.05 y 0.002mm y arcilla, de dimensiones menores. A medida que las partículas son menores, disminuye el tamaño de los poros existentes. La DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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proporción de cada una de ellas determina la textura, que sirve para clasificar los suelos, siendo el sistemas más empleado el del triángulo de texturas.

FIGURA No. 2.2 TRIANGULO DE TEXTURAS

Dicha textura tiene, como ya veremos, gran importancia en el movimiento del agua en el suelo. El arenoso es el suelo más simple, con un contenido superior al 70% de arena. Tiene gran cantidad de poros grandes y, en consecuencia, poca capacidad de retención de agua. Son suelos ligeros, que se pueden considerar químicamente inertes. Los arcillosos son los suelos más complicados, conteniendo más del 35% de arcilla. Son suelos pesados, que tiene abundantes poros de pequeño tamaño, con una gran capacidad de retención de agua. Su complejidad aumenta a medida que lo hace su contenido en arcilla. Cuando ésta supera el 60% se suelen presentar problemas para su uso agrícola. Las partículas arcillosas tiene carácter coloidal y sus micelas poseen cargas eléctricas y, en consecuencia, los suelos no son químicamente inertes, pudiendo intercambiar iones con la solución acuosa del suelo. Entre ambos se encuentra todo tipo de suelos, con diferentes contenidos de arena, limo y arcilla. Lo más adecuados desde el punto de vista agrícola son los que tienen proporciones equilibradas de los 3 elementos, con propiedades medias entre los citados anteriormente. Son los suelos llamados DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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francos que, desde el punto de vista hidráulico tienen una buena distribución en el tamaño de los poros. Los elementos sólidos orgánicos están formados por la materia orgánica, principalmente restos vegetales y humus. Esta materia orgánica tiene gran influencia sobre las propiedades físicas y químicas del suelo. En relación a las primeras tienden a cohesionar los terrenos ligeros, mientras que en los pesados tiende a contrarrestar dicha acción, debida a las arcillas. En cuanto a las segundas, el humus, como la arcilla, puede fijar los cationes necesarios para a alimentación vegetal. La combinación de las partículas elementales de un suelo determina su estructura. Al variar su tamaño, su forma, su cohesión, su porosidad y su modo de agruparse se pueden formar diferentes agregados, con propiedades físicas y químicas diferentes. En la estructura de cada suelo tiene una importancia primordial su fracción arcillosa, debido a las interacciones entre sus partículas y los demás componentes del mismo.

FIGURA No. 2.3 DESARROLLO DE LAS RAÍCES EN SUELOS PROFUNDOS Y EN SUELOS SUPERFICIALES.

En los que se refiere al contenido hídrico de un suelo, la estructura puede modificar el número y tamaño de los poros, que vienen determinados por la textura del mismo. Un suelo puede contener cantidades variables de agua, comprendidas entre unos límites que van desde el encharcamiento total, todos los poros están llenos de agua (suelo saturado), hasta la desecación casi completa. En el primer caso, si la situación no es transitoria, no hay aireación, las raíces no pueden desarrollarse, siendo necesario el drenaje para poder cultivar. En el segundo es necesario el aporte de agua para que las plantas puedan desarrollarse. Se debe tener en cuenta que una gran cantidad de agua en el suelo no sirve de nada si las plantas no puedan aprovecharla. Por esta razón, para estudiar y determinar el momento idóneo del riego es preferible conocer la fuerza con la que el suelo retiene el agua más que su contenido hídrico, ya que DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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es necesario que las plantas puedan extraer el agua del suelo. Pero la cantidad de agua en el suelo puede medir más fácilmente que la tensión de dicha agua, razón por la cual se utiliza dicho dato. 2.3. POTENCIAL DEL AGUA EN EL SUELO. El potencial expresa, de cierta manera, la intensidad de las fuerzas que retienen el agua en el suelo y, por consiguiente, la importancia del trabajo que habrá que efectuar para extraer dicha agua. El potencial total del agua en el suelo es la suma de las potencias parciales debidos a las fuerzas que pueden actuar sobre ella. Considerando un sistema isotérmico en donde el potencial térmico,

φt , no varía, el potencial total es la suma. φ = φg + φp + φm + φo

(Ec. 2.1)

Potencial gravitatorio ( φg ): Es el que corresponde a la altura geométrica del punto considerado, respecto al plano elegido como referencia. Potencial de presión ( φp ): Es la presión hidrostática ejercida por el agua del suelo. Potencial matricial ( φm ): Es el que corresponde a las fuerzas de retención de agua en el suelo. Su valor es negativo y se suele hablar de tensión matricial, que es el potencial cambiado de signo. En suelos saturados,

φm = 0

En suelos sub saturados, φm < 0

φp > 0

φp = 0

Potencial osmótico ( φo ): Es el debido a la existencia de iones disueltos en el agua, que provoca una atracción que tiende a impedir la extracción de agua pura. Se debe tener en cuenta cuando existen membranas semipermeables, como las celulares de las raíces. Es el caso de absorción del suelo es bastante concentrada, las plantas deben efectuar un gran esfuerzo para poder absorber el agua, venciendo la tensión creada entre ambos lados de la corteza radical. Como en el caso anterior se suele utilizar el concepto de tensión osmótica. La suma de ambas tensiones, matricial y osmótica, es la tensión total del agua en el suelo, que deben vencer las raíces para poder absorber el agua necesaria para el desarrollo de la planta. Salvo en el caso de aguas salinas, la tensión osmótica no suele tener gran valor y no se suele tener en cuenta. En este caso se suele hablar únicamente de tensión matricial. En general se suelen englobar en un termino único los potenciales de presión y matricial, llamado también potencial de presión. EL POTENCIAL HIDRÁULICO, φh , SE DEFINE COMO LA SUMA DE ESTE POTENCIAL DE PRESIÓN Y EL POTENCIAL GRAVITATORIO.

φh = φ p + φg = h + z , donde h representa la tensión matricial y la z la cota, ambas medidas en metros. DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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Dichos potenciales tiene especial importancia en el movimiento de agua en el suelo, ya que éste se produce siempre en el sentido de los potenciales decrecientes. La intensidad del movimiento

φ. depende de los gradientes de potencial ∇ φg es siempre 1, con sentido descendente, mientras que ∇φm es variable, desde 0 en El ∇ suelos saturados, hasta valores de varios cientos en suelos muy secos. 2.4. RETENCION DE AGUA EN EL SUELO. Las condiciones normales en un suelo son las de sub saturación, coexistiendo en los poros de aire y agua. En este caso existen unas fuerzas capilares y absorbentes, debidas a las características de las moléculas de agua y de la matriz del suelo, cuyo resultado es que la fase sólida del suelo retiene las partículas de agua con la llamada tensión matricial. Dichas fuerzas de retención aumentan a medida que disminuye la cantidad de agua en el suelo, dificultando la absorción de agua por las raíces, determinando la cantidad de agua que puede recibir la planta.

FIGURA No. 2.4 RETENCION DEL AGUA EN EL SUELO

La retención de agua en suelos arenosos es menor y en suelos arcillosos la retención es mayor. El riego tiene como finalidad aportar el agua necesaria para que la tensión matricial no alcance valores demasiado elevados que dificulten la absorción hídrica de las plantas, provocando en general, una disminución de la producción. Para una misma cantidad de agua en un volumen de suelo, dicha tensión depende de las características físicas y químicas del mismo. Modificando éstas es posible aumentar la cantidad de agua utilizable por la planta. Estas modificaciones se pueden lograr mediante el laboreo, que airea y modifica la estructura del suelo y las enmiendas, siendo la más conocida el estercolado, que aporta elementos vegetales y minerales. Ambas acciones sirven tanto para aumentar el volumen de agua que puede contener

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dicho suelo, como para disminuir las tensiones de retención de dicha agua por el suelo, debido a efectos de la capacidad de cambio, de atracciones micelares e, incluso iones específicos. El estado de energía del agua en el suelo depende de su contenido de agua θ. A medida que dicho contenido disminuye aumenta la tensión con la que el suelo retiene el agua existente. Las curvas representadas en la Fig. No 2.5 se obtienen, experimentalmente modificando la tensión de agua en el suelo y midiendo la cantidad de agua contenida en él. Para ello se utiliza una cámara de presión, en donde se coloca una muestra de suelo, que va siendo sometida a diferentes presiones h. A cada una de ellas se mide, por pesada, la cantidad de agua θ contenida en la muestra. θ

Suelos con poros más finos

Suelos con poros más gruesos

0

-50

-100

h (m)

FIGURA No. 2.5 CURVAS DE RETENCION DEL AGUA

Cuando el suelo está lleno de agua, saturado, el volumen de agua corresponde al volumen total de poros. A medida que el suelo es sometido a tensiones crecientes, θ disminuye. Los poros de mayor tamaño son los primeros en vaciarse. Por ello los suelos arenosos pierden agua más rápidamente que los arcillosos con pequeñas tensiones de succión, disponiendo en consecuencia las plantas de menor abastecimiento hídrico. Por ello, en suelos ligeros, es necesaria una mayor frecuencia de riegos, reponiendo antes el agua consumida. La relación entre h (tensión matricial) y θ (contenido de agua) no es biunívoca, ya que depende del proceso que se esté produciendo: humedecimiento o desecación. Para una misma h, la cantidad θ de agua en el suelo es mayor cuando éste se deseca que cuando se humedece. Este fenómeno se llama histéresis, existe en todos los suelos pero tiene mayor importancia en los arcillosos. Su causa no es bien conocida, existiendo varias teorías al respecto, pero es debido a que los poros del suelo no se vacían, al aumentar la tensión, en el mismo orden en que se llenan cuando se está aportando agua y se reduce la tensión. Por la importancia que tiene para el regante conocer el contenido de agua existente en el suelo, describimos brevemente los aparatos más usados para medir la humedad del suelo. DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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2.5. APARATOS PARA MEDIR EL AGUA EN EL SUELO. Existen muchos métodos para determinar la humedad del suelo, métodos directos y métodos indirectos. Los métodos directos consisten en tomar muestras de suelo, el cual puede hacerse con un barreno, e introducirlo hasta la profundidad deseada, que suele ser por debajo de la longitud máxima de las raíces.

FIGURA No. 2.6 TOMA DE MUESTRAS DEL SUELO

Tensiómetro: Es un aparato muy simple, constituido por un tubo lleno de agua unido por un lado a un manómetro y por el otro, a través de una cápsula porosa, al suelo. Cuando éste no está saturado, la tensión del agua en el suelo y la de la columna alcanzan el equilibrio, que se produce cuando el

φP

de la capsula es igual al

φm del suelo. La lectura del

manómetro nos permite conocer la tensión mátrica. El diámetro de los poros de la citada capsula debe ser muy pequeño, con el fin que los efectos capilares no permitan que la tensión matricial pueda producir la salida del agua y el vaciado del aparato. Teóricamente este aparato sólo sirve para medidas entre 0 y 1 atmósfera, ya que para mayores tensiones se descargaría todo el agua y entraría aire. En la práctica, debido a las pérdidas, no permite medir valores mayores de 0.80 atmósferas. Por ello es muy empleado en riego de alta frecuencia, generalmente localizado, donde la reposición continua del agua consumida permita pequeñas tensiones matriciales en el suelo. Bloques de yeso. Para medir la cantidad de agua en el suelo se puede utilizar el principio según el cual la resistencia al paso de la corriente eléctrica de un material poroso varía según la cantidad de agua que contiene, siempre y cuando no varíen la temperatura ni la composición química del agua. DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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Por esta razón, se suelen utilizar bloques de yeso que actúan como tampón de la solución del suelo, cuando éste no es salino. Midiendo la resistencia eléctrica entre 2 electrodos introducidos en un bloque, se puede estimar la cantidad de agua existente. Los bloques deben dejarse introducido en el suelo a lo largo del tiempo, con el fin de que la estructura del mismo sufra las menores alteraciones. Este método tiene el inconveniente de la necesidad de un calibrado previo, realizado con exactitud. Sonda de neutrones. Este método mide la velocidad de los neutrones emitidos por una fuente radioactiva, que son frenados cuando chocan con partículas de su mismo tamaño. El núcleo atómico más efectivo para frenarlos es el de hidrógeno, que tiene aproximadamente su misma masa. Hay otros núcleos como el carbono, litio y berilio que pueden producir efectos semejantes, pero con menor efectividad por su mayor peso atómico y, además, no suelen abundar en el suelo. De todos estos elementos el que se encuentra en mayor proporción es el hidrógeno, sobre todo como parte del agua y, en pequeña proporción de la arcilla y materia orgánica. Para medir la humedad se coloca a cierta profundidad una sonda de neutrones para evitar que éstos escapen a la atmósfera, y un contador que mide el flujo de los mismos en un cilindro hueco de aluminio que se ha introducido previamente en el suelo. Este método presenta el inconveniente de necesitar una correcta calibración, así como su elevado precio y precauciones de manejo, para evitar problemas de radioactividad. Por estas razones sólo se suele emplear por personal especializado de centros de investigación. Psicrómetro. Es otro aparato que se puede utilizar con el mismo fin, ya que el potencial de agua del suelo está relacionado con la presión de vapor de agua existentes en sus poros. La presión de vapor relativa del aire del suelo, en equilibrio con el agua contenida en dicho suelo, tiene poca variación en el intervalo de cantidad de agua necesaria para el crecimiento de las plantas. Por ello se necesita una medida muy exacta de la presión de vapor, con una variación de temperatura muy pequeña durante la misma, ya que ésta tiene gran psicrómetro sólo es utilizado en centros experimentales, con personal calificado. Sistemas electrónicos. Son los más modernos. Mediante unos sensores, conectados a unos aparatos de medida, introducido en el suelo, permiten conocer la humedad existente de una manera rápida y precisa. Su principal inconveniente suele ser su elevado precio. Uno de los más utilizados en la actualidad es el TDR; Time Domain Reflectometry. El principio teórico utilizado es que la velocidad con la que una microonda eléctrica atraviesa el suelo, entre dos DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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barras metálicas introducidas en él, depende de la constante dieléctrica K del material en contacto con ellas. El suelo está constituido por partículas minerales (K varía entre 2 y 3), aire (K=1) y agua (K=80). Como consecuencia de la gran diferencia del valor de K entre el agua y los otros componentes del suelo, la velocidad de la microonda depende principalmente del contenido hídrico existente. Su medida entre las dos barras metálicas permite determinar la cantidad de agua del suelo.

FIGURA No. 2.7 VIGILAR SI LA FRECUENCIA DE RIEGO APLICADA ES LA CORRECTA

2.6. AGUA UTILIZABLE POR LAS PLANTAS. No toda el agua del suelo puede ser absorbida por las raíces. Además, el agua está en continuo movimiento hacia zonas de menor potencial. Por ello tiene especial interés conocer los límites, máximo y mínimo, de la cantidad de agua utilizable por las plantas. Cuando el suelo está saturado, como ya se ha dicho, el potencial matricial es nulo y el gradiente de potencial gravitatorio, igual a 1, produce el descenso del agua desde las capas superiores. Al cabo de un cierto tiempo de estos procesos se dice que el terreno está a CAPACIDAD DE CAMPO CC, que se puede definir como el máximo contenido de agua en un suelo bajo condiciones de drenaje libre. La Capacidad de Campo es la máxima cantidad de agua que un suelo puede retener.

FIGURA No. 2.8 CAPACIDAD DE CAMPO

Este concepto se utiliza para conocer la máxima cantidad de agua en el suelo utilizable por las plantas. Pero debe quedar bien claro que esto no quiere decir que si hay más agua, suelo completamente saturado por ejemplo, las plantas no aprovechen dicha agua. DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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La CC se produce un cierto tiempo después de una lluvia o riego abundante, y tanto el momento como la cantidad exacta de agua no son fáciles de medir y calcular, pues dicha CC depende de una serie de factores propios del suelo, el clima y del cultivo, que hacen difícil su determinación exacta. Por estas razones no tiene gran validez su determinación en laboratorio. Ésta debe hacerse en el campo, con las dificultades de experimentación que ello conlleva. En ciertos casos se ha tratado de relacionar la CC con el contenido de agua de un suelo sometido a un cierto potencial matricial. Pero este potencial varía según el tipo del suelo, por lo que se suelen utilizar valores entre 1/3 y ½ atmósfera. También se ha pretendido abandonar este concepto, por la dificultad de definirlo. Si embargo, por el momento, no se ha hecho y deben comprenderse sus limitaciones, utilizándolo como orientación o bien considerándolo como un cierto intervalo en el contenido hídrico del suelo. A medida que disminuye la cantidad de agua en el suelo, aumenta la tensión con que es retenida y que, recordemos, deben vencer las raíces para absorber agua. Llega un momento en que éstas no pueden extraer suficiente agua y el cultivo se marchita irreversiblemente. Es el punto de marchitez permanente, PM. El valor de la tensión en dicho punto es variable según el perfil del suelo, las condiciones de crecimiento de la planta, la densidad de raíces y la demanda atmosférica, que varía según humedad y viento. Al igual que la CC es difícil de determinar con exactitud.

FIGURA No. 2.9 PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE DEL SUELO

Experiencias realizadas con girasol determinaron un valor de 15 atmósferas para el PM. Ese valor, en muchos casos, se utiliza para cualquier suelo y cultivo. Aunque, por las razones ya citadas, no es exacto, se puede considerar orientativo, pues (ver Fig. No 2.5) a dichos altos valores de h la variación de θ es muy pequeña y se puede aceptar dicha aproximación. Además hay que tener en cuenta que al producirse el marchitamiento no existe equilibrio entre los potenciales de agua en suelo y planta. El agua aprovechable, es la cantidad de agua en el suelo que la planta puede aprovechar, que se encuentra entre la capacidad de campo y punto de marchites. DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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FIGURA No. 2.10 HUMEDAD APROVECHABLE

Entre ambos valores de CC y PM se encuentra el agua disponible para las plantas, pero toda el agua de dicho intervalo no es utilizable por las plantas con la misma facilidad, pues al disminuir θ aumenta la fuerza de retención por el suelo y las plantas tienen mayor dificultad de absorber dicha agua. Se llama agua fácilmente utilizable AFU, aquella parte del agua a disposición del cultivo sin que éste sufra merma en su producción. Su valor es variable, depende del cultivo (resistencia al estrés hídrico), del suelo (textura y estructura) y de las condiciones climáticas (intensidad de transpiración). Diferentes autores han propuesto valores del AFU en función del agua disponible. De forma general se puede decir que para cultivos poco sensibles al estrés hídrico alcanza el 50% de dicha agua y para cultivos sensibles no supera el 25% de la misma. A título meramente orientativo se dan unos valores prácticos de retención de agua, entre los valores estimados de CC y PM, según diferentes terrenos, pero repitiendo una vez más, que para obtener resultados exactos es necesario la determinación en cada caso concreto. Es importante recordar: • Cuanto más húmedo está el suelo el potencial del agua es más pequeño, ésta es más “móvil” y más fácilmente aprovechable por las plantas. • A medida que el suelo se seca, independientemente de la cantidad de agua existente, ésta es cada vez menos “disponible” para las plantas, pues aumenta la fuerza con la que el suelo la retiene. • Conviene tener claro que dos suelos diferentes con la misma humedad, no ofrecen a las plantas la misma posibilidad de absorción de agua 2.7. MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO. Darcy fue el primero que estudió el movimiento del agua en el suelo, efectuándolo en situación de saturación. En estas condiciones la velocidad de filtración viene determinada por la fórmula:

U = K∇φh

(Ec. 2.2)

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φh = h + z

(Ec. 2.3) potencial hidráulica (altura piezometrca)

El factor K de proporcionalidad es la conductividad hidráulica en saturación, que se considera constante en aquella época. Estudios posteriores han comprobado que dicha ecuación se puede aplicar al suelo subsaturado, situación que se presenta habitualmente, si el valor de K se expresa en función del contenido de agua en el suelo hace

θ . La conductividad hidráulica decrece a medida que lo

θ , ya que, conforme disminuye el agua en los poros, el espesor de la capa de agua alrededor

de las micelas del suelo es menor y éstas la retienen con mayor tensión, dificultando su movimiento. TABLA No 2.1 AGUA RETENIDA POR DIFERENTES SUELOS SUELO CC% PM% AGUA ÚTIL% Arcilloso 48 19 29 Arcillo- limoso 45 18 27 Franco-arcilloso 41 17 24 Franco- limoso 38 16 22 Limoso 36 15 21 Franco 31 13 18 Limo - arenoso 27 11 16 Areno - limoso 18 8 10 Franco - arenoso 16 17 9 Arenoso- franco 14 6 8 Arenoso 12 5 7

INFILTRACION: Infiltración es el flujo del agua desde la superficie del suelo hacia la zona de raíces en primer lugar y posteriormente hacia capas más profundas, mientras dura el aporte de agua. El agua penetra en el suelo por los poros, grietas u orificios entre partículas y agregados del mismo. Se produce un frente de humedecimiento del terreno que inicialmente avanza con gran velocidad, velocidad que suele ir disminuyendo con el paso del tiempo.

FIGURA No. 2.11 INFILTRACION DEL SUELO

La velocidad de infiltración depende principalmente de la porosidad y permeabilidad del suelo. Esta permeabilidad depende de su textura y estructura, de la materia orgánica existente y de las prácticas culturales efectuadas, sobre todo laboreo. DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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Hay que distinguir la infiltración instantánea, I i , que es la cantidad de agua que penetra en la unidad de tiempo y la infiltración acumulada I a , que es la suma de las infiltraciones instantáneas, medidas en el período de tiempo t. I a = ∫ I i dt

(Ec. 2.4)

La infiltración instantánea inicialmente es elevada y progresivamente va disminuyendo a medida que se van llenando los intersticios del suelo con el agua aportada, hasta llegar a un valor asintótico, correspondiente a la conductividad en saturación K ( θ ). La diferencia de energía entre el agua del riego, prácticamente libre y la existente en el suelo, retenida por la matriz porosa y sometida a las fuerzas gravitatorias, es la fuerza que provoca la infiltración. En suelos muy secos el gradiente de potencial mátrico es muy elevado y el gradiente de potencial gravitatorio se puede despreciar:

∇ (h + z) #∇ (h)

(Ec. 2.5)

La infiltración tiene prácticamente las mismas características en todas las direcciones, salvo que la humedad del terreno aumente con la profundidad, en cuyo caso la infiltración horizontal es mayor que a vertical. Cuando llueve o en caso de aspersión, mojado toda la superficie del suelo, la velocidad de infiltración del agua depende de la pluviometría, siempre que ésta sea moderada. Si es muy alta se forma una capa de agua sobre el suelo, como ocurre con el riego por gravedad, que determina la velocidad de infiltración. En esta situación la infiltración es unidimensional, vertical descendente. Cuando sólo se moja parte del suelo se distinguen dos casos: •

Riego por surcos. Se moja una franja longitudinal de terreno. La infiltración es bidimensional, en sentido descendente y lateral, perpendicular a la dirección del surco. Su valor depende de la forma y de la anchura del surco. Su determinación experimental se suele efectuar instalando dos aforadores, separados una distancia L, y determinando el volumen que atraviesa cada uno de ellos en la unidad de tiempo elegida. La infiltración producida en la longitud L del surco será la diferencia entre las medidas efectuadas en cada aforador. En general se colocan uno en cabeza y otro en cola, para conocer la infiltración a lo largo de todo el surco.

• Riego localizado. Se mojan pequeños bulbos con superficies más o menos circulares, alrededor del emisor. La infiltración es tridimensional, ya que se produce en las tres direcciones alrededor de la fuente puntual de agua. Su estudio se efectuará en el los siguientes capítulos. Ambas infiltraciones, instantánea y acumulada, se pueden representar mediante gráficas, como las indicadas en la Fig. No 2-11. DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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FIG. No 2-11 CURVAS DE INFILTRACION

La Tabla No 2.2 proporciona unos valores aproximados de la permeabilidad o infiltración instantánea, según diferentes tipos de suelo.

TABLA No 2.2 INFILTRACIÓN INSTANTÁNEA (PERMEABILIDAD) EN MM/H SEGÚN DIFERENTES TIPOS DE SUELO. SUELO Infiltración instantánea Arcilloso 4,0 Arcillo- limoso 5,0 Franco-arcilloso 6,5 Franco- limoso 7,5 Limoso 8,0 Franco 9,0 Limo – arenoso 11,0 Areno – limoso 14,0 Franco – arenoso 16,0 Arenoso- franco 18,0 Arenoso 20 o más

REDISTRIBUCION DEL AGUA. La redistribución se inicia después de un riego o lluvia, cuando la superficie del terreno ya no está cubierta por el agua, que se ha infiltrado en su totalidad. En estas condiciones el potencial matricial se puede suponer prácticamente nulo y sólo actúa el potencial gravitatorio, cuyo gradiente, como ya se ha visto la unidad, es el que provoca el descenso vertical del agua. En este movimiento el flujo de agua hacia el interior del suelo hace que las capas superiores vayan quedando con menor cantidad de agua. En consecuencia en ellas se va produciendo un aumento de la tensión matricial, lo que provoca que el gradiente que causa el movimiento vaya disminuyendo. Si a lo anterior añadimos que, en circunstancias normales, suele producirse evaporación desde la superficie del terreno y absorción por las raíces de las plantas, se comprende fácilmente que esta redistribución de carácter gravitatorio tiene poca importancia, en el movimiento del agua en el suelo, el potencial matricial.

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Se puede decir que al cesar el aporte de agua, el máximo potencial hidráulico se encuentra en la superficie del terreno. A medida que la evaporación, la absorción por las raíces y la filtración se van produciendo, dicho máximo se va desplazando hacia zonas más profundas, alejándose de la superficie. En ciertos casos estos factores pueden provocar que la parte superior de un terreno cultivado se esté desecando, mientras que todavía, en zonas profundas siga fluyendo el agua desde capas superiores. La alternancia de días y noches puede complicar todavía más dicho movimiento. No sólo las características del suelo influyen en la redistribución. También lo hacen las condiciones ambientales, las del cultivo (densidad de raíces, necesidades de agua, prácticas culturales, especialmente aporte de fertilizantes). Es difícil describir o conocer con exactitud el desarrollo del proceso.

DOCENTE: ING. ABEL A. MUÑIZ PAUCARMAYTA

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