Unidad iv agua y aire en el suelo

En esta unidad trataremos aspectos relacionado con el contenido del agua y el aire del Suelo

1. Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda” Área de Tecnología Programa Ciencias Ambientales Unidad IV Agua y Aire en el Suelo Prof. Deisy Chirino

2. Aire del Suelo Algunos procesos afectan la aireación del suelo, comenzando con la composición de los gases en la atmósfera

3. Diferencias entre Aire atmosférico y del suelo Aire atmosférico % Aire suelo % Oxígeno 21 10-20 Nitrógeno 78 78,5-80 CO2 0,03 0,2-3 ,5

4. La aireación del suelo como un proceso de ntercambio de O 2 y CO 2 con la atmósfera

5. Aire EN el Suelo

6. Diferencias La diferencia mayor en la composición del aire atmosférico y del suelo está en el contenido de dióxido de carbono y oxígeno El valor de la concentración de nitrógeno es basicamente la misma.

7. La aireación es afectada por: El contenido de agua del Suelo -- Suelos Secos: más poros llenos de aire, más O2 – Suelos Húmedos: más poros llenos de agua, menos O2 y una aireación pobre . I n t e r cambio Gaseoso – Difusión M ovimiento desde áreas de alta concentración hacia áreas de baja concentración . – Flujo de Masas M ovimientos diurnos y estacionales, El cual se deb e a variaciones de temperatura (el aire caliente se expande, el aire frio, se contrae)

8. Efectos de poca aireación Disminuye : Crecimiento vegetal, especialmente el crecimiento de las raíces . La asimilación de Nutrientes ( absorción ) . La asimilación activa de nutrientes requiere de energía, obtenida por las raíces a través de la respiración. Cuando el O2 is limitado, las raíces no pueden respirar para obtener la energía necesaria para movilizar los nutrientes a través de la membrana celular. La absorción de agua . La mayoría de las plantas requieren O2 en la zona radicular. Cando el O2 esta limitado, algunas plantas se marchitan, aun existiendo agua en la cercanía de las raíces. Incrementa: La toxicidad de algunos elementos químicos.

9. Manejo de la Aireación del Suelo L a e stru c t ur a d el su el o p u e d e s er m a n i p u l a d a para mejorar la aireación Mecanización . Incorporación de Materia Orgánica, Adición de arena. La adición de Yeso (CaSO4) a suelos sódicos. Plantas (Hidrofitas obligadas, facultativas, entre otras)

10. Importancia de la aireación en el Suelo Actividad microbiana (los microorganismos necesitan O2). Descomposición materia orgánica. (la población de microorganismos es afectada íntimamente por la aireación del suelo). Reducción del Crecimiento vegetal: afectado adversamente en: Crecimiento raíces Absorción nutrientes (una deficiencia de O2 reduce ambos). Absorción de agua (índice temprano PMP). 4. Procesos de oxido reducción en el suelo. Las condiciones anaeróbicas en el suelo inducen a una serie de reacciones de reducción: desnitrificación NO3- ® NO2- ® N2O® N2.

11. Agua en el Suelo

12. Clases de Agua Físico A. Higróscopica A. Gravitacional A. Capilar A. Capilar absorbible A. Capilar No Absorbible Suelo Capacidad Máxima Capacidad de Retención Capacidad de Campo Punto de Marchitamiento Agua Util

13. Dinámica de Agua en el Suelo

14. Balance Hídrico Ecuación básica del balance hídrico P ± R - U - E +  w =0, donde P: precipitación R: escurrimiento superficial y subterráneo U: Drenaje, percolación E: evapotranspiración (planta + suelo) w: agua almacenada (mm), diferencia entre inicio y el final del periodo en la profundidad principal de raíces. Balance de agua en el suelo (agua almacenada en el suelo): Entradas Precipitación (P) Irrigación (I) Salidas Escorrentía (R) Drenaje (U) Evapotranspiración (ET)

15. Balance Hidrico Balance Hídrico Mes PP(real) PP e Evap (mm) ETP (mm) ETR (mm) Alm Def Exc ENERO 42,6 34,08 157,3 118,7615 34,08 84,6815 FEBRERO 29 ,9 23 , 9 2 172 ,4 130 , 16 2 23 , 9 2 106 , 24 2 MARZO 7,5 6 205,4 155,077 6 149,077 ABRIL 24,8 19,84 180,9 136,5795 19,84 116,7395 MAYO 24,1 19,28 186,1 140,5055 19,28 121,2255 JUNIO 30 24 187,6 141,638 24 117,638 JULIO 18,1 14,48 204,2 154,171 14,48 139,691 AGOSTO 30,9 24,72 214,9 162,2495 24,72 137,5295 SEPTIEMBRE 32 25,6 180,9 136,5795 25,6 110,9795 OCTUBRE 95,3 76,24 155,8 117,629 76,24 41,389 NOVIEMBRE 71,4 57,12 131,3 99,1315 57,12 42,0115 DICIEMBRE 47 37,6 144,1 108,7955 37,6 71,1955 453,6 362,88 2120,9 1601,2795 362,88 1238,3995 1601,2795 Formula Gabaldon Kev= 4,64 - log evap/1,74 Kev= 0,755

16. Metodo:1 Regimen de humedad Mes PP(real) PP e PP estimada CPA Calificación ENERO 42,6 34,08 30,8199452 1,10577744 humedo FEBRERO 29,9 23,92 27,8373699 0,85927658 seco MARZO 7,5 6 30,8199452 0,19467913 seco ABRIL 24,8 19,84 29,8257534 0,66519694 seco MAYO 24,1 19,28 30,8199452 0,62556893 seco JUNIO 30 24 29 , 825753 4 , 8046737 2 seco JULIO 18,1 14,48 30,8199452 0,46982562 seco AGOSTO 30,9 24,72 30,8199452 0,802078 seco SEPTIEMBRE 32 25,6 29,8257534 0,85831864 seco OCTUBRE 95,3 76,24 30,8199452 2,47372276 muy humedo NOVIEMBRE 71,4 57,12 29,8257534 1,91512346 muy humedo DICIEMBRE 47 37 ,6 30 , 819945 2 1 , 2199891 9 humedo 453,6 362,88 362,88

17. Clim O diagra ma 100 80 60 40 20 50 40 30 20 10 Precipitaciones (mm) Temperaturas (ºC) Temperatura Vs Precipitaciones E F M A M J J A S O N D Meses Temperatura Precipitaciones 280 240 200 160 120 80 40 280 240 200 160 120 80 40 Evaporación (mm) Precipitación (mm) E F M A M J J A S O N D Meses Precipitaciones Evaporación Precipitación Vs Evaporación

18. Movimiento del Agua en el Suelo

19. Estados Enérgetico del Agua Ep Eg Ec Ecal Eq Ea Ee

20. Fuerzas Responsables de la Retención del Agua en el Suelo Pm Po Pg Agua en el Suelo A tr a cc ión p or lo s iones y otros sólidos Po Iones Di s ue ltos Pm Pg Atracción por por las partículas del suelo Atracción por las raices de las plantas

21. Fuerzas responsables de la ret e nción de agua en el suelo

22. Métodos de Medidas de Humedades y Potenciales Gravimétrico Tensiometro Unidades de Bloque de resistencia eléctrica (Bloque de yeso) Sondas de neuctrones Olla y plato Placa de Presión ó Membrana de Richards

23. Penetración del Agua en el Suelo Infiltración I. Acumulada I. Instantanéa I. Básica

24. Factores que inciden en el contenido de Agua en el Suelo La cantidad de agua que posee un suelo esta determinada por: Clase Textural Contenido de Materia Orgánica Composición de sus fracciones coloidales Arreglo de medio fisico Aporte de agua de lluvia y/o riego Consumo por ev a pot r a ns pi r a c ión

25. Comportamiento de la humedad del suelo con respecto a su contenido de materiales coloidales Suelo Horizonte Espesor A M. O C.C PMP A. A Andisol Ap Bs – 20 55 – 76 14 10 10.58 3.10 63.3 34.6 34.6 17.4 28.7 17.2 Alfisol E Bt – 22 32 – 60 14 19 1.74 0.81 32.6 31.4 8.8 16.6 23.8 14.8 Inceptisol Ah Bs – 28 37 - 58 14 14 13.72 3.36 55.1 43.9 30.5 27.4 24.6 16.5 Fuente: Jaramillo, 2000

26. Contenido d e Humedad Y Contenido de Coloide

27. Constante de Humedad del Suelo Coeficiente Higroscopico: Contenido de humedad retenida a un potencial de 3000 Kpa PMP: Contenido de humedad retenida a 1500 Kpa CC: Contenido de humedad que queda despues de drenado sus macroporos, el agua esta retenida a poteciales entre 10 y 30 Kpa. Agua Disponibles: Humedad retenida entre la CC y PMP

28. Constante de Humedad

29. Curva de Retención de Humedad Ag u a Ag u a Libre Agua Aprovechable no útil 0.01 0.05 0.1 1.0 10 300 60 30 0.3 0.2 5 10 15 20 25 40 35 30 50 45 Macro poros Ca p ac i dad de campo Punto de Marc hi t ez Mesoporos Microporos Arc ill oso Franco Arenoso 3 Diamétro equivalente  m Tensión (bares) % Humedad Volumétrica Ag u a Libre Agua Aprovechable Ag u a no útil

30. Curva de Retención de Humedad 0.01 0.05 0.1 1.0 10 300 60 30 0.3 0.2 5 10 15 20 25 Arc ill oso Franco Arenoso 3 Diamétro equivalente  m Tensión (bares)

31. Curva de Retención de Humedad 10 50 Perfil antes 40  v Perfil después de la irrigación % Humedad Volumétrica 20 30 de la irrigación (PMT) Perfil 3 días después de la irrigación (CC)

32. Métodos de Medidas de Humedades y Potenciales Placa de Presión ó Membrana de Richards Gravimétrico Tensiometro Unidades de Bloque de resistencia eléctrica (Bloque de yeso) Sondas de neuctrones Olla y plato

33. Permeablilidad

34. Determinación de la Humedad del Suelo Puede evaluarse midiendo el contenido de agua, la fuerza a la cual esta retenida o midiendo otras propiedades relacionada co la humedad como la capacidad de transmitir calor de una corriente eléctrica. Se puede expresar como porcentaje: Con base al peso (Gravimetrico) En base a un volumen (Volumetrico) W (%)= Psh – Pss * 100 Pss Donde: W=Porcentaje de humedad, con base seca Psh= Porcentaje de suelo humedo y Pss= Porcentaje de suelo seco

35. Si se conoce la densidad aparente ((Da) el valor de la humedad gravimetrica puede ser expresado en términos de humedad volumetrica (θ) . θ (%)= W (%) * Da Pw Pw= Densidad del agua 1 La humedad gravimétrica se puede expresar como la lámina de agua (L), es decir, espesor que tendria la cantidad de agua. L= θ (%) * h 100 Donde h es el peso de suelo

36. Ejemplo E s p e s or (cm) Da ( m g *m - 3 ) Pc (g) Pcsh (g) Pcss (g) Psh (g) Pss (g) 15 (w1) 1.0 8.7 16.1 14.0 7.4 5.3 25 (w2) 1.20 8.2 26.3 23.0 18.1 14.8 40 (w3) 1.30 8.5 20.3 19.3 11.8 10.8 W1= 39.6 % L1 = 5.9 cm W2= 22.3 % L2= 5.6 cm W3= 9.3 % L3= 3.7 cm LH2O (ΔC)= (5,9 + 5.6 + 3.7) cm = 15.2 cm