agua suelo planta atmosfera

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EDAFOLOGÍA Y CLIMATOLOGÍA1º INGENIERO TÉCNICO AGRÍCOLA

LECCIÓN 4LECCIÓN 4LAS FASES LÍQUIDA Y GASEOSA DEL LAS FASES LÍQUIDA Y GASEOSA DEL

SUELO: CONCEPTOS Y APLICACIONES EN SUELO: CONCEPTOS Y APLICACIONES EN AGRONOMÍAAGRONOMÍA

ProfesorJosé Álvarez Rogel

Departamento de Producción AgrariaÁrea de Edafología y Química Agrícola

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CARTAGENA

Esquema general1.- Introducción2.- Formas de agua en el suelo. Potencial gravitacional y de succión.3.- Potencial osmótico y potencial matricial: implicaciones agronómicas.4.- Movimiento del agua en el suelo: conductividad hidráulica e infiltración.5.- La solución del suelo: papel en la nutrición vegetal.6.- La atmósfera del suelo.

LECCIÓN 4

LAS FASES LÍQUIDA Y GASEOSA DEL SUELO: CONCEPTOS Y APLICACIONES LAS FASES LÍQUIDA Y GASEOSA DEL SUELO: CONCEPTOS Y APLICACIONES EN EN

AGRONOMÍAAGRONOMÍA

2

L. 4. 1.- IntroducciónFASE GASEOSA

FASELÍQUIDA

10 cm

FASE SÓLIDA:M.O.+Min.

AGUA,SOLUCIONES

ACUOSASGASES

L. 4. 2.- El agua en el suelo. Potencial gravitacional y de succión.

AGUA DE ESCORRENTÍA

Poros>10µm

AGUAGRAVITACIONAL

Poros<10µm

AGUACAPILAR

3

PELÍCULAS ALREDEDORDE PARTÍCULAS

MINERALES


Poros<10µm

AGUACAPILAR

POROS 10- 0.2 µm2.- AGUA NO ABSORBIBLE

POR LAS RAÍCES:

POROS <0.2 µm

1.- AGUA ABSORBIBLEPOR LAS RAÍCES:


AGUA HIGROSCÓPICAAGUA HIGROSCÓPICA

NO UTILIZABLE NO UTILIZABLE POR LAS PLANTASPOR LAS PLANTAS

4

L. 4. 2.- El agua en el suelo. Potencial gravitacional y de succión.ESTADO ENERGÉTICO DEL AGUA EN EL SUELOESTADO ENERGÉTICO DEL AGUA EN EL SUELOESTADO ENERGÉTICO DEL AGUA EN EL SUELO

FUERZA DE GRAVEDAD

MATRIZADHESIÓNADHESIÓNADHESIÓN

COHESIÓN(Capilares)COHESIÓNCOHESIÓN(Capilares)(Capilares)

----

----

DIFUSIÓNDIFUSIÓNDIFUSIÓN

IONES

Cl- , SO42-

H+H+

O2-


POTENCIAL GRAVITACIONAL

POTENCIAL DE SUCCIÓN

POTENCIAL GRAVITACIONAL

POTENCIAL DE SUCCIÓN

(NEGATIVO)

5

L. 4. 3.- Potencial osmótico y de presión

POTENCIAL OSMÓTICO (O DE SOLUTO): POTENCIAL OSMÓTICO (O DE SOLUTO): ψo

SOLUCIÓNSALINA

SOLUCIÓNNO

SALINAPotencialosmótico

ψs

NaCl, MgCl2, etc.


POTENCIAL DE PRESIÓN: POTENCIAL DE PRESIÓN: ψP

Expresa el conjunto de fuerzas que actúan sobre el agua independientemente de la presencia de sales y de la

fuerza de la gravedad

Expresa el conjunto de fuerzas que actúan sobre el agua independientemente de la presencia de sales y de la

fuerza de la gravedad

POTENCIAL MATRICIAL ψm

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PARTÍCULASSÓLIDAS

POROS <10µm

PARTÍCULAS DE SUELO



g cm2

A

kPa

altura

pF= - Log ψm

pF=4.2

15484.84 cm

- 15 A

- 1500 kPa

1 bar=0.99A = 100kPa= 1022 cm de agua

7

L. 4. 3.- Potencial osmótico y de presiónpF

pF

pF

pF H2O

H2O

H2O

H2OCUANTO MÁS SECO ESTÁ EL

SUELO,MÁS TRABAJO CUESTA EXTRAER

AGUA

CUANTO MÁS SECO ESTÁ EL CUANTO MÁS SECO ESTÁ EL SUELO,SUELO,

MÁS TRABAJO CUESTA EXTRAER MÁS TRABAJO CUESTA EXTRAER AGUAAGUA


AGUA ÚTILAGUA ÚTIL


kPa

- 1500

- 33

pF

4.2

2.7

0 10 20 30 40 50 % agua

SUELO ARENOSOSUELO ARCILLOSO

Punto de marchitamiento

permanente

Capacidad de campo

DEPENDE DE LA GRANULOMETRÍADEPENDE DE LA DEPENDE DE LA

GRANULOMETRÍAGRANULOMETRÍA

DEPENDE DE LA DISTRIBUCIÓN Y

TAMAÑO DE POROS

DEPENDE DE LA DEPENDE DE LA DISTRIBUCIÓN Y DISTRIBUCIÓN Y

TAMAÑO DE POROSTAMAÑO DE POROS

8

AGUA ÚTIL


permanente

Capacidad de campo

pF

4.2

2.7

0 10 20 30 40 50 % agua

kPa

- 1500

- 33


INTERMEDIO

SUELO ARENOSOSUELO ARCILLOSO

AGUA ÚTIL


permanente

Capacidad de campo

pF

4.2

2.7

0 10 20 30 40 50 % agua

kPa

- 1500

- 33

L. 4. 3.- Potencial osmótico y de presiónINTERMEDIO

SUELO ARENOSO

SUELO ARCILLOSO

NECESITAMOS APORTAR MAYOR CANTIDAD DE AGUA PARA CONSEGUIR AGUA ÚTIL EN UN SUELO

ARCILLOSO QUE EN UNO ARENOSO

NECESITAMOS APORTAR MAYOR CANTIDAD DE AGUA NECESITAMOS APORTAR MAYOR CANTIDAD DE AGUA PARA CONSEGUIR AGUA ÚTIL EN UN SUELO PARA CONSEGUIR AGUA ÚTIL EN UN SUELO

ARCILLOSO QUE EN UNO ARENOSOARCILLOSO QUE EN UNO ARENOSO

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AU

PMP

CC

pF

4.2

2.7

0 10 20 30 40 50 % agua

kPa

- 1500

- 33


CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE AGUA ÚTIL

LA M.O. LA M.O. MEJORA LA MEJORA LA

CRAUCRAULA ADICIÓN DE MATERIA ORGÁNICAAUMENTA LA CAPACIDAD DEL SUELO PARA RETENER AGUA, ASÍ

COMO LA CAPACIDAD DEL SUELO PARA SUMINISTRAR AGUA A LAS PLANTAS

LA ADICIÓN DE LA ADICIÓN DE MATERIA ORGÁNICAMATERIA ORGÁNICAAUMENTAAUMENTA LA CAPACIDAD DEL SUELO PARA LA CAPACIDAD DEL SUELO PARA RETENER AGUA, RETENER AGUA, ASÍ ASÍ

COMOCOMO LA CAPACIDAD LA CAPACIDAD DEL SUELO PARADEL SUELO PARA SUMINISTRAR SUMINISTRAR AGUA A LAS AGUA A LAS PLANTASPLANTAS


HISTÉRESIS

pF

1

2

3

4

5

0 10 20 30 40 50 % agua

HUMECTACIÓN

DESECACIÓN

10


TENSIÓMETROSTENSIÓMETROSTENSIÓMETROS Bujía porosa cerrada herméticamente: el Bujía porosa cerrada herméticamente: el suelo succiona parte del agua de la bujía suelo succiona parte del agua de la bujía y la tensión de vacío que se origina se y la tensión de vacío que se origina se

mide en el manómetromide en el manómetro

VARIACIONES DE POTENCIAL DE SUCCIÓN

IN SITU

VARIACIONES DE VARIACIONES DE POTENCIAL DE SUCCIÓN POTENCIAL DE SUCCIÓN

IN SITUIN SITU


OBTENCIÓN DEL % AGUA ÚTILPRESIÓN0.33 ATM.

MEMBRANA DE RICHARDSMEMBRANA DE RICHARDS

PESADO ENHÚMEDO

P1PESADO EN SECO: P2

ESTUFA 105ºCESTUFA 105ºC

P1- P2Agua retenida

a 0.33 At

P1P1-- P2P2Agua retenidaAgua retenida

a 0.33 a 0.33 AtAt

11


OBTENCIÓN DEL % AGUA ÚTILPRESIÓN15 ATM.


PESADO ENHÚMEDO



P1- P2Agua retenida

a 15 At


a a 15 15 AtAt

AGUA A 0.33MENOS

AGUA A 15

AGUA A 0.33AGUA A 0.33MENOSMENOS

AGUA A 15AGUA A 15

L. 4. 3.- Potencial osmótico y de presiónOBTENCIÓN DEL % AGUA ÚTILOBTENCIÓN DEL % AGUA ÚTILOBTENCIÓN DEL % AGUA ÚTIL

PRESIÓN15 ATM.


PESADO ENHÚMEDO



P1- P2Agua retenida


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MUESTRAS INALTERADAS: CONSERVAN LA ESTRUCTURA

MUESTRAS ALTERADAS: NO CONSERVAN LA ESTRUCTURA

MUESTRAS INALTERADAS: CONSERVAN LA ESTRUCTURAMUESTRAS INALTERADAS: CONSERVAN LA ESTRUCTURA

MUESTRAS ALTERADAS: NO CONSERVAN LA ESTRUCTURAMUESTRAS ALTERADAS: NO CONSERVAN LA ESTRUCTURA


OBTENCIÓN DEL % AGUA ÚTILOBTENCIÓN DEL % AGUA ÚTIL

CAPACIDAD DE CAMPOCAPACIDAD DE CAMPOINALTERADASINALTERADASESTRUCTURAESTRUCTURA

PUNTO MARCHITAMIENTOPUNTO MARCHITAMIENTOALTERADASALTERADASTEXTURATEXTURA

L. 4. 4.- Conductividad hidráulica e infiltración

AGUAS SUBTERRÁNEAS

REDISTRIBUCIÓN

ASCENSO CAPILAR

INFILTRACIÓN

ABSCORCIÓN

EVAPORACIÓN

Procesos implicados en el movimiento del agua en el sueloProcesos implicados en el movimiento del agua en el suelo

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FLUJO NOSATURADO

FLUJOSATURADO

LEY DE DARCY CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICACONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA


MENORTENSIÓN

MAYORTENSIÓN

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CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA:MEDIDA DE LA CAPACIDAD DEL SUELO PARA

CONDUCIR EL FLUJO DE AGUATª


CONDUCTIVIDADHIDRÁULICA A VARIAS

PROFUNDIDADES

CONDUCTIVIDADCONDUCTIVIDADHIDRÁULICA A VARIASHIDRÁULICA A VARIAS

PROFUNDIDADESPROFUNDIDADES

EL SUELO DEBE TENER UN ELEVADO % DE AGUA ÚTIL Y, ADEMÁS, ESTA AGUA DEBE MOVERSE A TRAVÉS DEL

SISTEMA DE POROS DE FORMA QUE LLEGUE A LAS RAÍCES EN CANTIDAD SUFICIENTE

EL SUELO DEBE TENER UN ELEVADO % DE AGUA ÚTIL Y, EL SUELO DEBE TENER UN ELEVADO % DE AGUA ÚTIL Y, ADEMÁS, ESTA AGUA DEBE MOVERSE A TRAVÉS DEL ADEMÁS, ESTA AGUA DEBE MOVERSE A TRAVÉS DEL

SISTEMA DE POROS DE FORMA QUE LLEGUE A LAS RAÍCES SISTEMA DE POROS DE FORMA QUE LLEGUE A LAS RAÍCES EN CANTIDAD SUFICIENTEEN CANTIDAD SUFICIENTE

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Permeámetrode cargaconstante


MEDIDA DE LA CONDUCTIVIDADHIDRÁULICA

MEDIDA DE LA CONDUCTIVIDADMEDIDA DE LA CONDUCTIVIDADHIDRÁULICAHIDRÁULICA

FUNDAMENTAL CONSERVARLA ESTRUCTURA DEL SUELO

Hasta que la cantidad de agua que pasa por un tiempo es cte.

2 cm/horalenta

12.5 cm/horamuy rápida

2 cm/horalenta

12.5 cm/horamuy rápida

SISTEMAS DE DRENAJE

ARENOSOS,NO COMPACTADOSARENOSOS,ARENOSOS,NO COMPACTADOSNO COMPACTADOS

ARCILLOSOS,COMPACTADOSARCILLOSOS,ARCILLOSOS,COMPACTADOSCOMPACTADOS


DRENAJE EXCESIVODRENAJE EXCESIVODRENAJE EXCESIVO DRENAJE DEFICIENTEDRENAJE DEFICIENTEDRENAJE DEFICIENTE

La INFILTRACIÓN es el proceso de entrada vertical de agua en el suelo La INFILTRACIÓN es el proceso de entrada vertical de agua en el suelo

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EFECTO DE LA PENDIENTE Y LA CUBIERTA VEGETALEFECTO DE LA PENDIENTE Y LA CUBIERTA VEGETALSOBRE LA INFILTRACIÓN Y LA ESCORRENTÍASOBRE LA INFILTRACIÓN Y LA ESCORRENTÍATEXTURA, POROS, HUMEDAD INICIAL, ETC.TEXTURA, POROS, HUMEDAD INICIAL, ETC.


MEDIDA DE LA INFILTRACIÓNMEDIDA DE LA INFILTRACIÓNMEDIDA DE LA INFILTRACIÓN

100 cm

mm hmm h--11

1- 5 mm h-1: lenta20- 60 mm h-1: moderada>250 mm h-1: muy rápida

11-- 5 mm h5 mm h--11: lenta: lenta2020-- 60 mm h60 mm h--11: moderada: moderada>250 mm h>250 mm h--11: muy rápida: muy rápida

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EVAPORACIÓNEVAPORACIÓNEVAPORACIÓN

Tª

L. 4. 4.- Conductividad hidráulica e infiltraciónEFECTO DE LA

DESECACIÓN SUPERFICIALEFECTO DE LA EFECTO DE LA

DESECACIÓN SUPERFICIALDESECACIÓN SUPERFICIAL

ψmψm

ψmψm

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ψmψm

ψmψm

EL SUELO COMIENZA A SECARSE EN SUPERFICIE

EL SUELO EL SUELO COMIENZA A COMIENZA A SECARSE EN SECARSE EN SUPERFICIESUPERFICIE




ψmψm

ψmψm

EL AGUA TIENE CADA VEZ MÁS DIFICULTAD EN ASCENDER POR CAPILARIDAD

EL AGUA TIENE EL AGUA TIENE CADA VEZ MÁS CADA VEZ MÁS DIFICULTAD EN DIFICULTAD EN ASCENDER POR ASCENDER POR CAPILARIDADCAPILARIDAD

EL AGUA VA QUEDANDO EN LOS POROS MÁS

PEQUEÑOS

EL AGUA VA EL AGUA VA QUEDANDO EN QUEDANDO EN LOS POROS MÁS LOS POROS MÁS

PEQUEÑOSPEQUEÑOS

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ψmψm

ψmψm

EL FLUJO CAPILAR

ASCENDENTE SE INTERRUMPE Y EL AGUA DEJA DE EVAPORARSE O LO HACE CON

MUCHA LENTITUD

EL FLUJO EL FLUJO CAPILAR CAPILAR

ASCENDENTE SE ASCENDENTE SE INTERRUMPE Y EL INTERRUMPE Y EL AGUA DEJA DE AGUA DEJA DE EVAPORARSE O EVAPORARSE O LO HACE CON LO HACE CON

MUCHA LENTITUDMUCHA LENTITUD

1 2T T

Efecto de la cobertura vegetal sobre la Tª del

suelo

Efecto de la Efecto de la cobertura vegetal cobertura vegetal sobre la Tª del sobre la Tª del

suelosuelo

EVAPORACIÓNEVAPORACIÓNEVAPORACIÓN


20

L. 4. 5.- La solución del suelo

COMPOSICIÓN DE LA SOLUCIÓNCOMPOSICIÓN DE LA SOLUCIÓNCOMPOSICIÓN DE LA SOLUCIÓN

SALES EN ESTADO IÓNICO: Cl- SO42-

Na+ K+

Mg2+

PARTÍCULAS COLOIDALES (<0.1µm):

ARCILLAS, COLOIDES DEL HUMUSCOMPLEJOS ARCILLO- HÚMICOS


PAPEL DE LA SOLUCIÓNPAPEL DE LA SOLUCIÓNPAPEL DE LA SOLUCIÓN

NUTRICIÓN MINERAL DE LAS PLANTAS

TRANSPORTE DE SUSTANCIAS EN EL

PERFIL

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SOLUTOS EN LA SOLUCIÓNSOLUTOS EN LA SOLUCIÓNSOLUTOS EN LA SOLUCIÓN

Ca2+, Mg2+, Na+, K+

H+, Al+3

pH=7pH = 3 pH = 12

TIPO Y SOLUBILIDAD DE LA ROCATIPO Y SOLUBILIDAD DE LA ROCACLIMA: CUANTO MÁS LLUVIOSO MÁS ALTERACIÓN Y MÁS

LAVADO DE COMPONENTES SOLUBLESCLIMA: CUANTO MÁS LLUVIOSO MÁS ALTERACIÓN Y MÁS

LAVADO DE COMPONENTES SOLUBLES

ACCIÓN ANTRÓPICA: FERTILIZANTES, CONTAMINANTESACCIÓN ANTRÓPICA: FERTILIZANTES, CONTAMINANTES

CICLOS ESTACIONALES Y CAMBIOS DE SOLUBILIDADCICLOS ESTACIONALES Y CAMBIOS DE SOLUBILIDAD

CATIONES MÁS ABUNDANTES

L. 4. 6.- La atmósfera del suelo

COMPOSICIÓNCOMPOSICIÓNCOMPOSICIÓN

O2

CO2

N2

OXIDACIÓN CON OXÍGENO LIBRERESPIRACIÓN AEROBIA

OXIDACIÓN SIN OXÍGENO LIBRERESPIRACIÓN ANAEROBIA

M.O.

HIDROMORFÍA

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M.O.O2

Org. Aerobiosobligados

CO2 + H2O

M.O.NO3

Org. Anerobios

NO2- + H2O

L. 4. 6.- La atmósfera del suelo OXIDACIONESOXIDACIONESOXIDACIONES

M.O.SO4

2-

Sol.

Org. Anerobios

HS- + 4H2O

M.O.CO2Gas

Org. Anerobios

CH4 (gas)+2H2O

L. 4. 6.- La atmósfera del suelo OXIDACIONESOXIDACIONESOXIDACIONES

23

H2O


RENOVACIÓNRENOVACIÓNRENOVACIÓN O2 = 18- 20%

5%

CO2 = 5- 10%

CO2

CO2

O2

O2

N2 = 78%


RELACIÓN CON LOS MICROORGANISMOSRELACIÓN CON LOS MICROORGANISMOSRELACIÓN CON LOS MICROORGANISMOS

INVIERNO PRIMAVERA VERANO

ACT.MICRO.

CONSUMO O2

DESPRENDIMIENTO CO2

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