AGUA EN EL SUELO

INGENIERIA AGRICOLA IIICURSO DE RIEGO

Ing. Agr. (MSc) Pablo Moralespmorales@fagro.edu.uy

BIBLIOGRAFIA

Pizarro, F. 1990. Riegos localizados de alta frecuencia. Capitulo 1

Rovira, L. 2001. Orientaciones Básicas para el uso deriego en la producción granjera. PREDEG

Conceptos básicos

• El suelo desde el punto de vista agrícola, constituye la principal reserva de agua parael crecimiento de las plantas.

• El suelo esta compuesto por :material solidóaguaaire

• La capacidad de almacenaje de agua de un suelo depende:

TexturaEstructuraPorosidadDensidad aparenteProfundidad del perfil

Composición del suelo

45%

5%

25%

25%

materia mineral

materia organica

agua

aire

Material mineral

• La porción mineral del suelo esta formado por partículas:

Arena (2 a 0.05 mm)

Limo (0.05 a 0.002 mm)

Arcilla (inferior a 0.002 mm)

Textura : Es la proporción relativa de arena, limo y arcilla que contiene un suelo

Determinación de la textura del suelo

a) Análisis granulométrico (laboratorio) y utilización del triangulo textural

b) Tacto manual en el campo

Triángulo textural según clasificación del USDA

Estructura

• Es la disposición de las partículas del suelo para formar otras unidades de mayor tamaño llamados agregados.

• Los poros se encuentran ubicados entre los agregados (macroporos ) y dentro de estos (microporos).

• Esta propiedad es modificada por el manejo del suelo:

Ciclo de cultivosIntensidad de laboreoNivel de materia orgánica Compactación por pasaje de maquinaria pesada

Porosidad del suelo

• El agua y el aire del suelo se encuentran ocupando los poros de la fracción mineral del suelo.

La porosidad del suelo varia de 40 a 50 % .

Poros

Macroporos

Microporos

aire

agua

Poros de tamaño intermedio

Densidad aparente

• Es el cociente entre el peso seco del suelo y el volumen que ocupa la muestra del

suelo incluyendo el volumen de los poros.

• Densidad aparente = peso del suelo seco / volumen de la

muestra

Métodos para determinar la Densidad Aparente

a) Método de excavación

b) Cilindro muestreador

a) Método de excavación

• Se excava un hoyo juntando toda la tierra en una cápsula o bolsa para

posteriormente secarla y pesarla

• Se coloca una bolsa en el hoyo y se llena con agua hasta enrasar con la

superficie

• El volumen que ocupaba el suelo originalmente es igual al volumen de agua

vertida

b) Cilindro muestreador

• Se extrae una muestra con un cilindro de dimensiones conocidas

• Se enrasan bien los bordes del suelo con los bordes del cilindro

• Se seca la muestra de suelo y se obtiene el peso seco.

Valores de densidad aparente en función de la textura

Textura Densidad aparente

Arenoso 1.5 – 1.8

Franco Arenoso 1.4 – 1.6

Franco 1.3 – 1.5

Franco-arcilloso 1.3 – 1.4

Arcilloso 1.2– 1-3

Profundidad del suelo

• Suelos mas profundos sin limitantes físicas permiten alcanzar una mayor

profundidad radicular.

• En los suelos de Uruguay las raíces se concentran en los primeros 40 cm

de profundidad del suelo.

• Suelos con presencia de horizonte B textural, limitan la profundidad

radicular del cultivo.

• Agua en el suelo:

El suelo desde el punto de vista agrícola, constituye la principal reserva de agua para el crecimiento de las plantas y es el almacenamiento regulador del ciclo hidrológico a nivel de cultivo.

• Agua en las plantas:

El proceso de fotosíntesis implica la llegada de CO2 desde la atmósfera almesófilo de las hojas. Ello implica una apertura estomática y pérdida deagua hacia la atmósfera.

La pérdida de agua por las hojas (transpiración) debe ser compensada porla absorción de agua desde el suelo. Si no se logra esta compensación, laplanta se deshidrata, cerrando sus estomas, reduciendo la producción demateria orgánica por fotosíntesis.

PARÁMETROS HIDRICOS DE LOS SUELOS

Capacidad de campo (CC):

Cantidad de agua máxima que el suelo puede retener, medida a las 48 horasdespués de una lluvia o riego.

Depende del tipo de suelo, especialmente de su textura.

Podemos estimarla en base a las siguientes fórmulas:

(Bodman y Mahmud):

CC (%ps) = 0.023 (% arena) + 0.25 (% limo) + 0.61 (% arcilla)

Horiz. Ecuación R2

A+B CC= 18.448-0.125(AR)+1.923(MO)+0.295(AC) 0.621

A CC= 21.977-0.186(AR)+2.601(MO)+0.127(AC) 0.815

B CC= 9.879+3.558(MO)+0.336(AC) 0.318

A aren CC= 8.658+2.571(MO)+0.296(L) 0.943

Regresión múltiple para estimar capacidad de campo a partir de la granulometría y materia orgánica

Fuente: Aspectos metodológicos en la determinación de la capacidad deretener agua de los suelos del Uruguay. Silva, A.; Ponce de León, J.;García, F. y Durán, A. Boletín de Investigación Nº 10, Fac. deAgronomía, 1988.

Punto de marchitez permanente (PMP):

Es el contenido de agua retenida a una tensión de 15 Bars. Su valordepende del tipo de suelo. Este es el límite de tensión hasta el cual unaplanta de girasol puede extraer agua.

Existen fórmulas para su estimación:

(Máximov):PMP %ps = 0.001 (%arena) + 0.12 (%limo) + 0.57 (%arcilla)

(Silva et al. ,1988)

PMP %ps = - 5 + 0.74 x (CC %ps)

Agua disponible

• Es el agua retenida entre Capacidad de Campo y el Punto deMarchitez Permanente.

• Es la máxima cantidad de agua que la planta puede disponer parasu absorción en un determinado perfil.

• No toda el agua disponible es fácilmente disponible para lasplantas.

Clasificación del agua en el suelo

Agua Higroscópica

Agua Gravitacional

DRENAJE RAPIDO

Saturación

Capacidad de Campo

Agua Capilar

DRENAJE LENTO

Punto de Marchitez Permanente

Agua

Disponible

Humedad No

Disponible

Propiedades físicas e hídricas de los suelos según textura

Textura del

suelo

Porosidad

(%)

D.Ap

(gr/cm3)

CC (%p) PMP (%p) H % P.S H% vol

(mm/10cm)

Arenoso 38 1.65 9 4 5 8

Franco

Arenoso

43 1.5 14 6 8 12

Franco 47 1.4 22 10 12 17

Franco

arcilloso

49 1.33 27 13 14 19

Arcillo

arenoso

51 1.3 31 15 16 21

Arcilloso 53 1.25 36 17 18 23

Israelsen y Hansen, 1979

SUELO HOR TRAN Da TEXT C.C. C.M.P. A.D

Brunosol

éutrico/subéutrico

A cl1.20 F(p) 35 18 17

Vertisol rúptico lúvico

A

B

C

gr

gr-cl

0.98

1.31

1.23

F Ac

Ac L

Ac L

393437

212126

181311

Brunosol subéutrico

típico

A

B

cl 1.25

1.41

FAc L

Ac L

3837

1825

2012

Brunosol subéutrico

ócrico melánico

A

B

cl 1.39

1.51

F Ar

Ac Ar

2533

1023

1510

Argisol subéutrico

melánico

A

B

ab 1.39

1.41

F L

Ac L

3238

1126

2112

Argisol/ Planosol

dístrico ócrico

A

B

ab 1.44

1.48

F Ar

Ac Ar

1836

626

1210

Lámina de agua en mm, retenida por algunos suelos del Uruguay, por cada 10 cm de profundidad

MEDICIÓN DEL AGUA DEL SUELO

a) Medidas del contenido de agua

1. Método gravimétrico2. Sonda de neutrones, TDR, FDR 3. Método empírico

b) Medidas del potencial del agua del suelo

1. Tensiómetros

Método gravimétrico

VENTAJAS

Poco equipo especializadoBuena precisiónCualquier profundidad, cualquier contenido de agua

DESVENTAJAS

Es trabajosoResultados diferidos en el tiempoEs destructivoSe debe medir la Densidad aparente

Sonda de neutrones

VENTAJASMediciones rápidas

Mide el agua de un volumen

No es destructivo

DESVENTAJAS

Calibración para cada suelo y horizonte

Alto costo (U$S 5000 - 7000)

Radiactiva (en otros países se precisalicencia)

VENTAJAS

Método no destructivo

Portátil

No necesita calibración

DESVENTAJAS

Medida indirecta de humedad

Problemas para profundidades mayores a 30 cm

Costo del aparato: 5000 US$

TDR

Varilla metálicaEmisor-receptor

Método Empírico

Palpamiento o apariencia del suelo Agua disponible del

suelo Textura arenosa Textura media Textura arcillosa

0 a 25 % Seco, suelto, fluye entre los dedos

Seco, polvoroso, en ocasiones ligeramente costroso, pero fácilmente reducible a polvo

Duro, desecado, agrietado, en ocasiones con granos sueltos a flor de superficie

25 a 50 % Parece seco, no se forma bola con la presión

Tiende a desmoronarse pero se mantiene compacto con la presión

Algo moldeable, forma bola con la presión

50 a 75 % No se forma bola con la presión o tiende a formar bola, pero rara vez se mantiene compacta

Forma bola un tanto plástica y en ocasiones puede alisarse ligeramente con la presión

Forma bola, brota entre los dedos al apretar

75 % hasta capacidad máxima (100%)

Tiende a aglutinarse o forma bola de poca consistencia, se desmenuza fácilmente y nunca queda lisa

Forma bola y es muy moldeable; fácilmente se alisa siempre que tenga un porcentaje elevado de arcilla

Brota fácilmente entre los dedos; parece aceitosa al tacto

A capacidad máxima (100 %)

Al comprimir, no brotan gotas de agua en la superficie de la muestra pero sí queda en la mano el contorno húmedo de la bola

Al comprimir no brotan gotas de agua en la superficie de la muestra pero sí queda en la mano el contorno húmedo de la bola

Al comprimir no brotan gotas de agua en la superficie de la muestra pero sí queda en la mano el contorno húmedo de la bola.

Tensiómetros

VENTAJAS

Precio (150 a 200 U$S)Medida directa del potencial del agua. Buena exactitud en el rango 0-80 cb.Fácil instalación.

DESVENTAJAS

Mantenimiento frecuente: nivel del agua, control de crecimiento dealgas, vacuometroNecesitan calibración para obtener el contenido de agua envolumen (curva tensión – humedad)Trabaja solo en el rango de 0-85 cb.

Olla de Richards

Curvas representativas de la retención de la humedad por diversos suelos

0

5

10

15

0 10 20 30 40 50

Humedad del suelo(%vol)

Te

nsió

n de

l agu

a e

n e

l sue

lo(a

tm)

Relación tensión – agotamiento del agua disponible

Arenoso franco

Fr. Arenoso

10,0

20,0

Franco

0 25

0,5

5,0

1,0

10050 750,1

Bars

Fr. Ar Fino

Arcilloso

% de agotamiento del agua disponible

Formas de expresar el contenido de agua en el suelo

1) Porcentaje de agua en peso ( % HP) HUMEDAD GRAVIMETRICA

HP (%) = (Peso de agua / Peso de suelo seco) x 100

2) Porcentaje de agua en volumen % HV (Humedad volu métrica)

• % HV = (Vol. de agua / Vol. Suelo) x 100

• % HV = (Peso del agua / Peso de suelo seco ) x Dap.

En riego es muy práctico expresar el contenido de agua en el suelo en forma de altura o lámina de agua

1 mm = 1 litro por m2 = 10000 litros por há = 10 m3 por há

Velocidad de infiltración

• La velocidad de infiltración de un suelo, es la velocidad a la cual ingresa el agua a un suelo

• Depende básicamente de la textura y del contenido de humedad

• Los suelos arenosos tienen velocidades de infiltración básica mas altos

• Su determinación en el campo es muy útil para el diseño de los sistema de riego por aspersión y por superficie

• El método mas utilizado a nivel universal es el uso de doble anillo infiltrometro

Doble anillo infiltrómetro

Materiales a emplear:

Dos anillos

Maceta

Regla graduada en cm y mm

Cronómetro

Pala y balde

Depósito de agua

Hoja de registro

Doble anillo infiltrometro

Clasificación de suelos según la velocidad de infiltración

TIPO DE SUELO VELOCIDAD INFILTRACIÓN BASICA (VIB)

Suelo de VIB MUY ALTA + 30 mm / hora

Suelo de VIB ALTA 15 a 30 mm / hora

Suelo de VIB MEDIA 5 a 15 mm / hora

Suelo de VIB BAJA menos 5 mm / hora

UMBRAL DE RIEGO

� El suelo retiene el agua con más fuerza a medida que se vuelve más seco.

� Al principio, luego de una lluvia o riego, el cultivo extrae el agua del suelocon gran facilidad.

� A medida que el suelo se seca, las fuerzas de retención aumentan y la plantadebe realizar un esfuerzo osmótico para abastecerse de agua.

� Llega un momento en que la velocidad de transpiración es mayor que lavelocidad de absorción y la planta pierde turgencia (comienza a marchitarse)

� Para evitar la deshidratación la planta pone en marcha sus mecanismos decontrol estomático, cerrándolos, reduciendo la transpiración (ysimultáneamente la fotosíntesis)

ET(mm/día) Tipo de cultivo 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Cebolla, morrón, papa 0.5 0.43 0.35 0.3 0.25 0.23 0.2 0.2 0.18

Banana, col, poroto, tomate 0.68 0.58 0.48 0.4 0.35 0.33 0.28 0.25 0.23

Alfalfa, judía, cítricos, maní, girasol, melón, trigo

0.8 0.7 0.6 0.5 0.45 0.43 0.38 0.35 0.3

Algodón, sorgo, olivo, viña, maíz, soja, remolacha, tabaco.

0.88 0.8 0.7 0.6 0.55 0.5 0.45 0.43 0.4

Umbral (% de agotamiento de A.D) recomendados para distintos tipos de cultivo en función de la evapotranspiración

Fuente: Doorenbos y Kassam (1979)

P =fracción del agua disponible que se puede agotar sin que se

produzcan síntomas de estrés hídrico

Hortícolas p (*)Lechuga 0.3

Cebolla 0.3

Raíces y tubérculosPapa 0.35

Boniato 0.65

CerealesMaíz 0.55

Ejemplo de calculo de una lamina de riego

• Un suelo de textura franco limosa: 36 % de arena

12 % de arcilla

52 % de limo

• La profundidad radicular corresponde a 40 cm

• La densidad aparente del suelo es de 1.35 gr/cm3

1) Debemos determinar el contenido de agua a Capacidad de Campo

CC % p = 0.023 *(36) + 0.25 *(52) + 0.61*(12) = 21.15

2) Debemos determinar el Punto de Marchitez Permanente

CMP %p = -5 + 0.74 x (21.15 ) = 10.65

Expresamos los valores en volumen (mm / 10cm)

CC = 21.15 * (1.35) = 28.55 mm / 10 cm

PMP= 10.65 * (1.35) = 14.4 mm / 10 cm

En los 40 cm de profundidad tenemos los valores de CC y PMP son:

CC = 28.55 * 4 = 114 mm

PMP= 14.4* 4 = 58 mm

Entonces el agua disponible en los 40 cm del suelo son:

• Agua disponible = CC – PMP

CC = 114

PMP = 58

Agua Disponible = 114 – 58 = 56 mm

Con el Agua disponible calculamos la Lamina neta de riego

Tenemos que fijar un umbral de riego: UR

Si el cultivo fuera maíz podemos fijar un UR de 55 % del agua

disponible

Agua disponible = 56 mm

Lamina neta de riego: 56 mm * 0.55 = 31 mm

Ningún método de riego es 100 % Eficiente,

• Para aplicar 31 mm netos al suelo, debemos aplicar una lamina mayor, es decir una Lamina Bruta.

• Lamina Bruta = Lamina neta / Eficiencia de riego

Lamina Bruta de riego

Lamina neta = 31 mm

Eficiencia de riego por aspersión = 70 %

Lamina Bruta = 31 / 0.7 = 44 mm