PLANIFICACIÓN Y MANEJO DEL AGUA EN LA AGRICULTURA

IRRIGADA

Relación suelo-aguaRelación suelo-agua

Roberto P. Marano

Retención de agua

La matriz del suelo retieneagua por dos mecanismos:

* el agua puede ser adsorbida a las partículas;

* el agua puede ser mantenida en los poros por capilaridad

Cuando el agua entra en el suelo, el movimiento rápido ocurre en poros grandes.

El movimiento en poros de menor tamaño ocurre lentamente.

Poros de diámetro ≥ 30µµµµm no consiguen retener agua debido al efecto de atracción de la fuerza de la gravedad.

El agua contenida en estos poros drena a hacia capas inferiores.

Movimiento horizontal Movimiento horizontal debido a capilaridaddebido a capilaridadMovimiento vertical Movimiento vertical

debido debido principalmente a principalmente a gravedadgravedad

Gravedad versus Gravedad versus CapilaridadCapilaridad

gravedadgravedad

Retención de agua

La matriz del suelo contiene poros de forma y tamaños variados como resultado de la distribución específica del tamaño de partículas (textura) y distribución del tamaño de los agregados (estructura).

–– Medida del estado de energía del aguaMedida del estado de energía del agua

–– Importante porque refleja el trabajo que las Importante porque refleja el trabajo que las plantas deben realizar para extraer aguaplantas deben realizar para extraer agua

–– Unidades: MPa, bares o atmósferasUnidades: MPa, bares o atmósferas

Potencial del agua en el suelo Potencial del agua en el suelo

–– Potencial de agua: negativo (succión)Potencial de agua: negativo (succión)

–– Agua se mueve: Agua se mueve: ΨΨ mayores (menos mayores (menos --) a ) a ΨΨmenores (más negativos)menores (más negativos)

–– Suelos no saturados:Suelos no saturados:

Ψ Ψ = = ΨΨg + g + ΨΨmm

Punto de Marchitez permanenteCapacidad de

campo

Humedad en

capacidad

de campo

Humedad en

punto de

marchitez Agua disponible

Curva de retención hídrica

θθθθ

Curva de retención de aguaCurva de retención de agua

marchitez

permanente

Intervalo temporal y/o espacial

Medio poroso

Ψcc Ψpmp

ψψψψ

Proceso por el cual el aguaentra en el suelo a través de susuperficie, en contacto con la

atmósfera.

INFILTRACIÓN

Relacionados al fluido

• Propiedades del fluido (T, Viscosidad, etc).

• Intensidad de lluvia

Factores que afectan la Factores que afectan la infiltracióninfiltración

• Intensidad de lluvia

• Presencia de partículas en suspensión

• Presencia de ciertas substancias (sales, etc)

Relacionados al sueloRelacionados al suelo

•• TexturaTextura

•• EstructuraEstructura

•• Contenido inicial de aguaContenido inicial de agua

Factores que afectan la Factores que afectan la infiltracióninfiltración

•• Contenido inicial de aguaContenido inicial de agua

•• Presencia de costrasPresencia de costras

•• Presencia de grietasPresencia de grietas

•• CoberturaCobertura

•• PendientePendiente

•• Profundidad del perfilProfundidad del perfil

* Capacidad de infiltración:Cantidad máxima de agua que puede absorber un suelo en

determinadas condiciones.

* Velocidad de infiltración:Velocidad con que el agua penetra al suelo y se expresa en

términos de mm/h o cm/h.términos de mm/h o cm/h.

* Velocidad de infiltración básica:Velocidad con que el agua penetra al suelo en el equilibrio.

La velocidad deinfiltración básica, oestabilizada, corresponde ala velocidad de infiltracióninstantánea en el momentoen que la variación oincremento entre 2 valorescontinuos es igual o menor a10%.

Velocidad de infiltración vs. textura

Infiltración básica según tipo de suelo:Tipo de suelo mm/hrArenoso grueso 25 a 60Arenoso fino 18 a 25Franco arenoso 14 a 18Franco limoso 10 a 14Franco arcilloso 7 a 10Arcillo limoso 4 a 7Arcilloso compacto 2 a 5

Velocidad de infiltración vs. manejo del suelo

* Infiltración acumulada:Cantidad total de agua que penetra al suelo en función del tiempo. La infiltración acumulada esta íntimamente relacionada con la velocidad de infiltración (VI) que presente el suelo, ya que a mayor velocidad de infiltración mayor infiltración acumulada.

Infiltración acumulada para suelos con texturas diferentes

Métodos para determinar Infiltración Métodos directos: Valoran la cantidad de agua infiltrada en unadeterminada superficie de suelo

1. Lisímetros: Es un depósito enterrado (cilindro de 2m), de paredesverticales, abierto en su parte superior y relleno del terreno que se quiereestudiar. La superficie del suelo está sometida a los agentes atmosféricos yrecibe las precipitaciones naturales. El agua de drenaje es medida, al igualque la humedad y la temperatura del suelo a diferentes profundidades.

2. Simuladores de lluvia: Aplican agua en forma constante reproduciendo lomás fielmente el acontecer de la precipitación. Las gotas son del tamaño delas de la lluvia y tienen una energía de impacto similar, comparándose losefectos. El área de lluvia es variable entre 0,1 m2 y 40 m2. La diferencia entreprecipitación y escorrentía representa la valoración del volumen infiltrado.

3. Infiltrómetros: Para realizar el ensayo de infiltración en el campo seutiliza el infiltrómetro. Consta de uno o dos tubos de chapa de diámetro fijo.Se clava en el suelo a una profundidad variable, se le agrega una ciertacantidad de agua y se observa el tiempo que tarda en infiltrarse.

Lisímetros

Simulador de lluvia

Doble anillo

Tensio-infiltrómetro

Infiltración en surcos

*Infiltración no es unidireccional

*Se considera longitud del surco y perímetro de

mojado

* Se mide caudal de entrada al surco y de salida

del surcodel surco

* Se mide tiempo

Tasa de Infiltración vs. Tasa de aplicación Tasa de Infiltración vs. Tasa de aplicación de riegode riego

Métodos para directos para determinar Métodos para directos para determinar HumedadHumedad

• Gravimétrico: método patrón

– Mide la masa de agua (θm)

Colecta la muestra →→→→ pesa →→→→ seca en estufa a 105 grados →→→→ pesaColecta la muestra →→→→ pesa →→→→ seca en estufa a 105 grados →→→→ pesa

• Sonda de neutrones – Mide humedad volumétrica (θθθθv)– Principio: mide la atenuación que sufren neutrones

de elevada energía por átomos de hidrógeno del agua

– Ventajas: • Mide humedad en muestra de suelo relativamente• Se puede medir en el mismo sitio y diversas profundidades• Exactitud• Exactitud

– Desventajas: • Elevado costo • Utiliza elementos radiactivos

Sonda de neutronesSonda de neutrones

•Constante dieléctrica

Se determina la velocidad de propagación de un pulso electromagnético que se envía hacia abajo a través de las púas instaladas en el suelo.Para eso se mide el tiempo que tarda el pulso en bajar por la púa y subir. La velocidad de propagación depende de la constante dieléctrica del suelo en contacto con la púa. La constante dieléctrica del agua libre es 80, la del suelo varia 3-6. A medida que cambia la humedad del suelo, 80, la del suelo varia 3-6. A medida que cambia la humedad del suelo, también cambia la constante, que afecta la velocidad del pulso.

* Time domain reflectometry (TDR)* Frequency domain reflectometry (FDR)

Referencia a B N RCEM

Perfil Completo

Ecuación general propia 0,3970 2,2130 137 0,04321

Ecuación general default 0,4940 3,0175 137 0,07709

Ecuación general de Guessing y col (2004) 0,5183 2,1367 137 0,10736

Horizonte Superficial

Ecuación para horizonte superficial (0-40 cm) 0,4310 2,7390 61 0,05002

Resultados utilizando en el horizonte superficial (0-40 cm) la ecuación general propia

0,3970 2,2130 61 0,05265

Horizonte Subsuperficial Horizonte Subsuperficial

Horizonte subsuperficial (40-90 cm) 0,431 2,146 30 0,03070

Horizonte subsuperficial (40-90 cm) con ecuación general propia

0,3970 2,2130 30 0,04460

Horizonte Profundo

Horizonte profundo (90-120 cm) 0,4052 2,6971 18 0,03003

Horizonte profundo (90-120 cm) con ecuación general propia

0,3970 2,2130 18 0,03109

• Tensiómetros

– Mide el potencial de agua (tensión)– Rango de operación práctico: 0 a 0.8 bares

Métodos indirectos para determinar agua Métodos indirectos para determinar agua en el sueloen el suelo

– Rango de operación práctico: 0 a 0.8 bares

• Bloques de resistencia eléctrica

– Mide el potencial de agua (tensión)– Trabaja mejor en tensiones elevadas (bajo

contenido hídrico)

TensiómetroTensiómetro

Reserva de aguaReserva de agua

Longitud del tubo variable

Cápsula de cerámica porosa

Medidor de vacío (0Medidor de vacío (0--100 centibares)100 centibares)

Bloques de resistencia eléctricaBloques de resistencia eléctrica