Humedad del Suelo, Movimiento del Agua y Métodos de Medición
El agua es el componente más crítico de la producción agrícola. La planta toma agua del suelo; la transporta en su cuerpo, la transforma y continúa su ciclo de vida. Sin embargo, la planta no solo necesita agua, sino la cantidad correcta de agua. Tanto el exceso como la escasez son perjudiciales.
Para mantener este equilibrio, es necesario comprender correctamente los mecanismos físicos, químicos y biológicos que definen la relación suelo-agua. La humedad del suelo, el movimiento del agua y los métodos de medición son muy importantes en la planificación del riego.
En este artículo, se explican del suelo:
✔ la capacidad de almacenamiento de agua
✔ los principios del movimiento del agua
✔ las formas de agua
✔ la estructura de los poros
✔ el mecanismo de infiltración–percolación
✔ los métodos de medición de la humedad
✔ las tecnologías de sensores dieléctricos
✔ el comportamiento capilar
✔ los cálculos de laboratorio
✔ las mediciones de humedad basadas en frecuencia
✔ la relación de CE (Conductividad Eléctrica)
✔ los datos de humedad volumétrica y gravimétrica
✔ las pruebas de validación de sensores en el campo
en una integridad científica y aplicada.
¿Qué es el Suelo? Fases de la Materia y Estructura Interna
El suelo consta de tres fases:
| Fase | Descripción |
|---|---|
|
Sólido |
Estructura mineral y orgánica |
|
Líquido |
Agua y sales disueltas |
|
Gas |
Espacios de aire |
Generalmente, la mitad de estas tres fases está constituida por la parte sólida (minerales y minerales orgánicos). La otra mitad está compuesta por agua-aire. La proporción entre estas tres fases determina cómo el suelo:
- la retiene
- la transmite
- cómo se la presenta a la planta
determina. Hay dos características principales que afectan la estructura interna del suelo:
Textura (Constitución)
Relación arena–limo–arcilla. En términos de textura, las texturas francas son las mejores.
- Suelo arcilloso poros pequeños → alta retención de agua capilar
- Suelo arenoso poros grandes → alto drenaje
Estructura (Configuración)
Es la forma en que se unen las partículas del suelo. Cuando la estructura se daña, la infiltración de agua y el desarrollo de las raíces se debilitan. Granular (la mejor), en bloques, prismática, laminar (la peor), masiva (sin agregados*).
Agregado: terrón.
Densidad Aparente y Densidad Real del Suelo
Densidad Aparente (Bulk Density, BD):
Es la relación entre el peso seco del suelo y su volumen total. Se realiza en suelo secado al horno (105°C). Unidad: g/cm³.
ρb = Mseco / Vtotal
ρb : Bulk density (densidad aparente)
La densidad aparente Arenoso>Franco>Arcilloso>Orgánico.
A medida que aumenta la densidad aparente:
- El poro disminuye.
- El agua disponible disminuye.
- El punto de marchitez aumenta.
- El agua se retiene pero no puede moverse.
- La transmisión de agua disminuye.
Densidad Real (Particle Density, PD):
Es la densidad únicamente de la fase sólida. Generalmente se acepta como constante:
ρk = Mk / Vk
Suelo ρk ≈ 2.65 g/cm³
ρk : Particle density (densidad real).
A medida que aumenta la materia orgánica, la densidad real disminuye. Generalmente cambia poco.
¿Qué es la Porosidad? ¿Cuál es su Fórmula?
La porosidad es la relación entre el volumen total de huecos en el suelo y el volumen total. Es adimensional y generalmente se expresa en %:
A medida que aumenta la porosidad:
✔ aumenta la infiltración
✔ el movimiento del agua se acelera
✔ el intercambio de aire se fortalece
A medida que aumenta la densidad aparente, la porosidad disminuye → la infiltración baja.
Tipos de Agua en el Suelo
Agua Higroscópica
Es el agua adsorbida en una capa muy fina sobre la superficie de las partículas del suelo.
Características:
- No puede ser tomada por la planta
- Se retiene con mucha fuerza
- El valor pF es alto
- No se evapora / no se mueve
- Existe incluso si el suelo parece completamente “seco”
Esta agua no se separa incluso si el suelo está seco; solo el secado en horno puede eliminarla.
Agua Capilar
Es el agua retenida en los poros del suelo por fuerzas capilares.
Características:
- Agua principal que puede ser tomada por la planta
- El requerimiento de energía es bajo
- El pF está en un nivel medio
- Es mayor en suelos de poros finos (arcilla)
- La raíz de la planta requiere el agua de aquí
Esta agua es el área donde se mide la sensibilidad principal de humedad en el campo.
Agua Gravitacional
Es el agua que se filtra rápidamente hacia abajo por efecto de la gravedad y no es retenida en el suelo.
Características:
- No es útil para la planta
- Exceso de agua → pérdida por percolación
- Fluye por los poros grandes
- Más evidente en suelos arenosos
Es el agua excedente que se aleja fluyendo después de realizar el riego.
| Tipo de Agua | ¿Puede usarla la planta? | Nivel de Energía | Estado de Movimiento | Tipo de Poro |
|---|---|---|---|---|
|
Higroscópica |
No puede |
Muy alto |
Ninguno |
Microporo |
|
Capilar |
Puede |
Medio |
Limitado |
Poro pequeño |
|
Gravitacional |
No puede |
Muy bajo |
Alto |
Poro grande |
Constantes de Humedad del Suelo
Establecer correctamente la relación entre la humedad del suelo, el estrés hídrico de la planta y el tiempo de riego es de vital importancia para el desarrollo saludable de la planta y la eficiencia del agua.
Capacidad de Retención de Agua Disponible (STK)
Expresa la cantidad total de agua que las plantas pueden tomar del suelo.
STK = TK – SN
TK = Capacidad de Campo: El nivel más alto al que el suelo puede retener agua.
SN = Punto de Marchitez: El umbral en el que la planta ya no puede tomar agua.
El intervalo desde la capacidad de campo hasta el punto de marchitez representa el agua disponible para la planta.
Consumo Permitido (İVT / RAM)
El agua que la planta puede usar sin entrar en estrés:
İVT = TK – KS
KS = Nivel Crítico: El umbral inferior donde la planta comienza a experimentar estrés.
El intervalo entre TK y KS es el “agua fácilmente disponible”.
Zona de Estrés (SB)
El intervalo desde el nivel crítico hasta el punto de marchitez:
SB = KS – SN
Cuando se entra en esta zona, el metabolismo de la planta disminuye y comienza la pérdida de rendimiento.
Porcentajes de Humedad – Medición Gravimétrica y Volumétrica
La humedad del suelo se expresa de dos formas fundamentales:
Porcentaje de Peso (Pw) – Humedad Gravimétrica
Se calcula según el cambio de masa.
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