UNIDAD 1. PROPIEDADES MÁS IMPORTANTES DE LAS AGUAS Y SUELOS RELACIONADAS CON LOS PROCESOS DE

SALINIZACIÓN Y RECUPERACIÓN Y CALIDADES QUÍMICA Y AGRONÓMICA DE

LAS AGUAS DE RIEGO.

Objetivo: Repasar las principales propiedades físicas y químicas más importantes tanto del agua como del suelo, relacionadas con los procesos de salinización y recuperación de los suelos agrícolas bajo riego, así como resaltar diferentes aspectos de éstas en las relaciones agua-suelo-planta y explicar los conceptos de calidades química y agronómica de las aguas de riego.

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1.1. AGUAEl agua es el compuesto más importante de la naturaleza y juega un papel fundamental en la supervivencia de la vida, ya que fue en ella donde surgió o inició la vida y durante millones de años ese ha sido su hogar (Teoría: “Origen de la vida” de Alexander Oparin). Por lo anterior, participa en la mayoría de los procesos que se dan en el globo terrestre, en los seres vivos y en la naturaleza.

Es uno de los compuestos más antiguos del mundo, ya que desde que la tierra se enfrió lo suficiente para originar la lluvia hace más o menos 100 millones de años, los enormes depósitos de agua que son los océanos han bañado los continentes. Además, es el compuesto más abundante y el único que se encuentra en nuestro planeta en los tres estados al mismo tiempo, líquido, sólido y gaseoso, por lo que el agua conforma todo el paisaje del planeta (su volumen se estima en unos 1,460 millones de kilómetros cúbicos):

a. Visible en ríos, lagos, mares, nubes y hielosb. Imperceptible en la humedad superficial, notada sólo

en el rocío de la madrugada.c. Oculta dentro de la corteza terrestre misma en donde

hay una gran cantidad, hasta cinco km de profundidad.2

d. El cuerpo humano tiene un 75% de agua al nacer y cerca del 60% en la edad adulta; aproximadamente el 60% de este agua se encuentra en el interior de las células (agua intracelular) y el resto es la que circula en la sangre y baña los tejidos (agua extracelular).

1.1.1. ESTRUCTURA DEL AGUA Y ENLACE HIDRÓGENO

El agua es una molécula o compuesto químico formado a través de enlaces covalentes polares por la combinación de los átomos de dos gases, dos de hidrógeno y uno de oxígeno, siendo su fórmula H2O, en donde el átomo de oxígeno central comparte un par de electrones con cada uno de los dos átomos de hidrógeno.

Dichos átomos de hidrogeno están ubicados del mismo lado del átomo de oxígeno y sus enlaces se encuentran separados con un ángulo anormal o asimétrico de 104.5° (lo normal sería que se encuentren con un ángulo de 90º o de 180º), formando una molécula con disposición irregular que hace que las cargas no se repartan uniformemente, propiciando cargas parciales positivas del lado de los hidrógenos y negativas del lado del oxígeno, haciendo que el agua sea dipolar, es decir, es una molécula con dos polos, uno positivo y otro negativo.

En esta unión el oxígeno dispone de una mayor fuerza de atracción de los electrones hacia su núcleo, lo que origina interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas

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de agua, formándose enlaces o uniones conocidas como puente o enlaces de hidrógeno llamado también enlace vital, debido a que le otorga propiedades extraordinarias que la hacen única en el planeta y que se comporte en contra de las leyes de la naturaleza.

Esto es, comparándola con compuestos semejantes como los dihidruros formados con los elementos de la misma familia de la tabla periódica que el oxígeno, como el sulfuro de hidrógeno (H2S), el seleniuro de hidrógeno (H2Se) y el telurio de hidrógeno (H2Te), se encuentra que muchas de sus propiedades físicas son anómalas, ya que por ejemplo, a la presión y temperatura atmosférica (25°C), dichas tres moléculas son gases y en cambio el agua es un líquido que solo se transforma en gas cuando la temperatura aumenta 100°C o más.

Los puentes de hidrógeno generan una polaridad entre las moléculas de agua (tiene cargas parciales libres, una parte o polo negativa y otra positiva aunque el conjunto de la molécula es neutro), que permite que sean atraídas la una hacia la otra y manteniendo a las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible por el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se disponen otras 4 moléculas unidas por puentes de hidrógeno, lo que permite que se forme en el agua líquida o sólida una estructura de tipo reticular o configuración tetraédrica, que es responsable en gran parte de su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de

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sus propiedades fisicoquímicas que son poco usuales, originando que el agua sea el compuesto más complejo , estable, raro y extraordinario de la naturaleza.

Una molécula de agua puede unirse a un máximo de otras 4 moléculas por puentes de hidrógeno, lo que resulta en una fuerza de Coulomb relativamente fuerte entre ellas, actuando dos como donadoras y las otras dos como aceptoras por lo que el agua es fuertemente cohesiva.

Los puentes de hidrógeno son uniones débiles (son de 10 a 50 veces más endebles que la atracción producido por el enlace covalente entre los átomos de la molécula del agua), y se pueden romper fácilmente con la llegada de otra molécula con un polo negativo o positivo dependiendo de la molécula, o, con el calor.

Así, el agua es una molécula pequeña y sencilla, pero tras su aparente simplicidad presenta una complejidad sorprendente que la hace especialmente útil para la vida, ya que de su carácter polar se derivan casi todas sus extraordinarias propiedades fisicoquímicas y biológicas que c

a. Es un líquido a temperatura ambiente cuando debería ser un gas; b. Su forma sólida (hielo) flota en su forma líquida;c. Lejos de parecerse a un líquido normal en el que sus moléculas se mueven con

mucha independencia, en el agua existe un cierto orden colectivo, es decir, las 5

moléculas se "pegan" unas a otras y ello le confiere valores extremadamente altos en su viscosidad, tensión superficial y calores latentes de evaporación y solidificación.

d.Por consiguiente es necesario suministrar mucha energía para hacer que las moléculas de agua se separen. Por esto el agua presenta las temperaturas de fusión y de ebullición, así como el calor específico, más elevado de todas las moléculas similares.

Por lo anterior, el agua es una sustancia especialmente diseñada para que constituya la base de la vida que conocemos, que está basada en las funciones de autoconservación, autorregulación y reproducción, en donde juega un papel muy importante, ya que cada una y todas sus propiedades físicas y químicas fueron creadas especialmente para esta vida que conocemos.

A continuación se describen las principales propiedades físicas y químicas del agua, todas ellas anómalas, que son las que le dan esa característica al recurso más importante de la naturaleza.

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1.1.2. PROPIEDADES FÍSICASa. COHESIÓN. La cohesión es la capacidad que tienen las moléculas que son

iguales para mantenerse unidas. En las moléculas de agua, los puentes de hidrógeno son las que las mantienen fuertemente unidas y atraídas entre sí, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible; con esta interacción se forman las gotas. La fuerza de cohesión permite que el agua se mantenga líquida a temperaturas no extremas y explica la tensión superficial del agua, así como la propiedad de retención de humedad en los espacios vacíos del suelo.

b. ADHESIÓN. La adhesión es la capacidad que tienen las moléculas distintas para mantenerse unidas. El agua por su gran potencial de polaridad debido a su enlace hidrógeno, cuenta con una alta propiedad de adhesión que permite unirse a moléculas polares, es decir, generalmente es atraída y se mantiene adherida a otras superficies. Es la razón de porque el agua moja y esta fuerza es responsable junto con la cohesión, del llamado fenómeno de la capilaridad; además, es la primera fase del proceso de retención de humedad en los espacios vacíos del suelo.

c. CAPILARIDAD. La capilaridad se refiere a la tendencia del agua de moverse por un tubo estrecho en contra de la fuerza de la gravedad. Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende como si trepase agarrándose por las paredes, alcanzando un nivel superior al del recipiente hasta donde la presión que ejerce la columna de agua se equilibra con la presión capilar. A este

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fenómeno se debe en parte, la ascensión de la savia bruta desde las raíces hasta las hojas a través de los vasos leñosos. También es la que ocasiona la distribución de humedad dentro de los suelos y el ascenso capilar del agua freática que propicia el ensalitramiento de los suelos.

d. TENSIÓN SUPERFICIAL. Se define como la fuerza elástica que hay en la superficie del agua y se debe a la gran cohesión existente entre sus moléculas, partiendo de que las moléculas que se encuentran bajo la superficie del agua son atraídas en todas las direcciones por fuerzas intermoleculares. En cambio las que se encuentran en la superficie, solo son atraídas hacia abajo o hacia el lado por otras moléculas, provocando que la superficie se tense como una capa elástica (fuerzas de cohesión del agua) o fuerza de atracción entre moléculas que sugiere la existencia de una película en la superficie de los líquidos.

Es la responsable de:

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La resistencia que presenta a la penetración de su superficie. De la tendencia a la forma esférica de las gotas de un líquido. Del ascenso de los líquidos en los tubos capilares. De la flotación de objetos u organismos en la superficie de los líquidos.

Se mide en dinas/cm y el agua a excepción del mercurio, tiene la mayor tensión superficial de todos los líquidos comunes, lo que permite ascender por capilaridad en un tubo de 0.03 mm de diámetro a una altura de 120 cm (4 pies).

e. CALOR ESPECÍFICO. Cantidad de calor que se necesita agregar a 1 cm3 (1 gr) de agua para incrementar la temperatura en 1°C. Se expresa comúnmente en calorías por gramo por grado centígrado y se necesita 1 Kcal para elevar 1ºC la temperatura de 1 litro.

El agua a excepción del amonio líquido, es la substancia que tiene el calor específico más alto que cualquiera otra que se conoce (que se debe al enlace de hidrógeno), por lo que el agua en relación con otras sustancias, puede absorber una gran cantidad de calor sin aumentar relativamente su temperatura, lo cual es de gran significancia desde el punto de vista biológico.

Por un lado, su temperatura cambia muy poco cuando absorbe o pierde una cantidad dada de calor y por el otro, si cambia su temperatura, absorbe o pierde una cantidad relativamente grande de calor. El agua superficial almacena

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energía, la transfiere y la libera de los trópicos a los polos, etc., regulando el clima.El calor se absorbe para romper los enlaces de hidrógeno y el calor se libera cuando se forman los enlaces de hidrógeno, por lo que cuando la temperatura del agua cae levemente, se forman muchos enlaces de hidrógeno adicionales y se libera una considerable cantidad de energía en forma de calor.

La importancia del elevado calor específico del agua para la vida en la Tierra, es que hace posible que tenga una importante función termorreguladora, ya que el agua que cubre la mayor parte de la superficie de la Tierra, mantiene las fluctuaciones de temperatura sobre la tierra y en el agua dentro de límites que permiten la vida, debido a que los mares y lagos pueden absorber y almacenar una gran cantidad de calor del sol durante el día y durante el verano, mientras que se caliente solo unos pocos grados.

Además, el alto índice específico de calor del agua también ayuda a regular el rango de cambio de la temperatura del aire; ésta es la razón por la cual la temperatura cambia gradualmente (no repentinamente) durante las estaciones del año, especialmente cerca de los océanos. Por último, de noche y durante el invierno el enfriamiento gradual del agua puede calentar el aire, razón por la cual las áreas costeras generalmente tienen climas más templados que las alejadas a las costas. El alto calor específico del agua también tiende a estabilizar las temperaturas del océano y crea un ambiente favorable para la vida marina y debido a que los organismos están constituidos principalmente por agua, son más

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capaces de resistir a los cambios en su propia temperatura que si estuvieran hechos de un líquido con calor específico menor. El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase líquida (entre 0ºC y 100º C), favorece que exista vida en ambientes con temperaturas extremas y proporciona variadas posibilidades de vida, desde los organismos psicrófilos que pueden vivir a temperaturas próximas a 0º C, hasta los termófilos que viven a 70-80º C.

f. CALOR LATENTE DE SOLIDIFICACIÓN (FUSIÓN). Es la cantidad de calor requerida para convertir un gramo de hielo en agua líquida, permaneciendo constante la temperatura. Cuando un gramo de agua líquida se congela, libera el calor latente de fusión (79.9 cal/gr). Lo anterior quiere decir que cuando las precipitaciones climáticas alcanzan una temperatura inferior a 0°C, las gotas formadas pueden permanecer líquidas o pueden ser que se transformen en minúsculas partículas de hielo. En este último caso cada gramo de agua pasando al estado sólido a la misma temperatura, la cantidad de calor que libera, alrededor de 80 calorías, es la necesaria para elevar en casi 0.23 °C la temperatura de 1 m3

de aire a presión normal. El alto calor latente la hace un buen líquido refrigerante, ya que extrae ese calor del medio para poder evaporarse y los humanos transpiramos agua y así regulamos nuestra temperatura.

g. CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN. Es la cantidad de calor requerida para convertir un gramo de agua líquida a un gramo de vapor de agua a la misma temperatura (539 calorías). El calor latente de vaporización del agua es

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sorprendentemente alto debido a que sus moléculas son difíciles de separar y se atribuye al enlace del hidrogeno y es de suma importancia en el enfriamiento de las plantas. Se necesitan alrededor de 2’300,000 J de calor para convertir 1 kg de agua a 100 o C en 1 kg de vapor de agua a 100 o C. Esta misma cantidad de calor elevaría la temperatura de 1 kg de agua en más de 500 o C y se necesita aún más cantidad de calor para convertir directamente hielo en vapor de agua (sublimación). Las calorías latentes hacen que el agua sea un regulador sorprendente y les permite a las plantas regular su temperatura al enfriarse transpirando o evaporando agua de las superficies foliares.

h. PUNTO DE EBULLICIÓN. Es la temperatura que debe alcanzar un compuesto químico para pasar del estado líquido al estado gaseoso; el proceso inverso se denomina punto de condensación. Cuando se llega al punto de ebullición se forman burbujas en el líquido, las que ocupan el espacio donde se encontraba el líquido inicialmente, aumentando su nivel. Una vez que se iguala la presión de vapor con la presión externa, la burbuja sube y cuando llega a la superficie se revienta.

Este proceso es muy distinto a la evaporación, que es paulatino y para el que en altitudes superiores, la presión atmosférica media disminuye, por lo que el líquido necesita temperaturas menores para entrar en ebullición.

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El agua tiene el punto de ebullición más elevado que la mayoría de los líquidos debido al gran número de enlaces de hidrogeno que cada molécula tiene en relación a su baja masa molecular y a la gran fuerza de los enlaces de hidrógeno.

A nivel del mar el agua hierve a los 100 grados centígrados y conforme aumenta la altura sobre el nivel del mar, disminuye la temperatura necesaria para obtener el punto de ebullición. El comportamiento del agua se aleja del de los demás hidruros formados con los elementos del grupo VI de la Tabla Periódica, ya que si fuera semejante herviría a -80ºC.

Este elevado punto de ebullición permite que el agua no se evapore dentro de los entes biológicos y que sea un excelente vehículo o medio mediante el cual pueden absorberse, conducirse o eliminarse productos metabolitos de las células en todos los sistemas biológicos. También permite conservar al agua en estado líquido en condiciones ambientales normales, lo que es sumamente importante porque se necesita en estado líquido; además, permite poder cocinar con ella porque puede llegar hasta cien grados a presión normal.

Por esto se utiliza en los radiadores que enfrían motores que trabajan cerca de los 100 grados Celsius. Por último si su punto de ebullición fuese más bajo, herviría a bajas temperaturas formando burbujas, las que cavitarían con mayor facilidad las obras hidráulicas averiándolas seriamente.

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i. PUNTO DE CONGELACIÓN. Es la temperatura a la que un líquido se solidifica debido a una reducción de temperatura, que en el caso del agua pura es a 0° C, siendo un valor mucho más elevado que los compuestos similares, también debido a los enlaces hidrógeno.

j. DILATACIÓN DEL AGUA O DISMINUCIÓN DE SU DENSIDAD CUANDO SE CONGELA. Cuando el agua se congela y pasa a estado sólido, su estructura molecular cambia y sus moléculas se ordenan y se dilatan en lugar de continuar contrayéndose como todas las demás. Cada molécula se une a otras cuatro

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formando tetraedros que es lo que se conoce como hielo, situándose en el centro de cada tetraedro un átomo de oxígeno y en los vértices dos átomos de hidrógeno de la misma molécula y otros dos átomos de hidrógeno de otras moléculas, que se enlazan electrostáticamente por puentes de hidrógeno con el átomo de oxígeno.

La estructura cristalina resultante es muy abierta y menos densa o poco compacta, lo que explica por qué flota el hielo, ya que de lo contrario si el agua sólido fuese más densa que la líquida tendría efectos de gran trascendencia, pues los lagos se congelarían del fondo hacia arriba y no es su superficie y como consecuencia, la vida en su forma actual en los sistemas acuáticos no existiría y es gracias a este fenómeno, que los mares árticos y antárticos no se congelan totalmente lo que ocasionaría la muerte de las especies que habitan en ellos.

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Además, la anómala variación de la densidad con la temperatura (densidad máxima a 4º C), determina que el hielo flote en el agua y actúe como aislante térmico y en consecuencia, posibilite el mantenimiento de la gran masa de agua de los océanos (que albergan la mayor parte de la biósfera) en fase líquida, a 4º C. Si el hielo no flotase, una gran cantidad de agua del planeta quedaría atrapada dentro del hielo y se precipitaría al fondo, en tanto que las partes de agua más calientes se irían hacia la superficie y quedarían expuestas al aire. Pero al estar la temperatura de ese aire por debajo de la de congelamiento, esa parte de agua también se congelaría y se precipitaría al fondo; dicho proceso continuaría hasta que no quede nada de agua líquida.

Como resultado de ello el agua a 4°C queda en el fondo, el agua a 3°C se ubica por encima de la anterior, el agua a 2°C se ubica a su vez por arriba de la que tiene 3°C, etc. Solamente en la superficie el agua llega realmente a 0°C y es la única capa que se congela. El agua por debajo del hielo permanece líquida y es apta para que criaturas y plantas continúen viviendo allí.

Densidad del agua vs. temperatura

El hielo flota sobre el aguay actúa a modo de aislante

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k. VISCOSIDAD. Es la resistencia que ofrece un fluido o un líquido al movimiento o a fluir como resultado de la interacción o cohesión de sus moléculas. El agua es diez millones de veces más fluida que la resina, mil veces más que la glicerina, cien veces más que el aceite de oliva y veinticinco veces más que el ácido sulfúrico, por lo que esta propiedad del agua es esencial no solamente para el movimiento celular, sino también para el funcionamiento del sistema circulatorio. Por eso, el cuerpo humano fue creado de modo tal que los capilares lo recorren por todas partes y la viscosidad del agua es lo que permite a la sangre poseer la fluidez que la caracteriza, así como a circular por los conductos correspondientes, a distintas velocidades sin bloquearlos.

l. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA. Es la capacidad de una substancia para transferir calor de una molécula a otra por unidad de sección transversal y por unidad de gradiente de temperatura. En el agua líquida es 0.58 W/m.K 1.42 cal/cm s °C y es por lo menos cuatro veces superior a la de cualquier otro líquido. En cambio, la

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conductividad térmica del hielo y de la nieve es baja, lo que permite que se mantenga el calor del agua que está por debajo, impidiendo que pase a la atmósfera. Como resultado de ello, aunque la temperatura del aire caiga hasta –50°C, la capa de hielo en el mar nunca será de más de uno o dos metros de espesor y tendrá muchas fracturas. Si la conductividad térmica del agua fuese dos o tres veces menor, la proporción de transferencia de calor a la piel sería mucho más lenta y esto haría imposible la vida para las formas complejas de existencias, como los mamíferos.

1.1.3. PROPIEDADES QUÍMICAS. a. REACTIVIDAD. El agua es un compuesto muy reactivo y versátil principalmente

debido a:

Que forma puentes de hidrógeno entre sí y con otros compuestos que tengan enlaces como N-H, O-H y F-H.

Que su molécula es buena donadora de pares de electrones. Que el tamaño de su molécula es muy pequeño. Que tiene una constante dieléctrica muy grande. A su capacidad para reaccionar con compuestos que forman otros

compuestos solubles. El agua acelera casi todas las reacciones químicas (efecto catalítico). Su reactividad química se ubica en un nivel ideal, es decir, no es demasiada

reactiva de lo contrario sería potencialmente destructiva, como, por ejemplo, 18

el ácido sulfúrico, ni demasiada inerte como el argón, que no participa de ninguna reacción química.

Por lo tanto, es el compuesto químico más importante en las actividades del hombre y de la naturaleza, ya que como reactivo químico funciona como ácido, álcali, agente oxidante y agente reductor.

Así, el agua reacciona con:

Los óxidos ácidos o anhídridos y forman ácidos oxácidos. Los óxidos básicos u óxidos de los metales para formar hidróxidos. Los

óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.

Los metales, algunos descomponen en frío y otros a temperatura elevada. Los no metales, sobre todo con los halógenos. El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose

hidratos. Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos

oxácidos. Por otra parte, hay sustancias que tienden a tomar el vapor de agua de la

atmósfera y se llaman hidrófilas y también higroscópicas.

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b. CONSTANTE DIELÉCTRICA. Se debe a que algunas moléculas poseen una característica denominada polaridad molecular, que origina que en un conjunto de moléculas se afecten mutuamente unas a otras, siendo uno de las consecuencias más importante la disolución, por lo que cuanta más alta es la constante dieléctrica más polar es el líquido o viceversa. El agua debido a su carácter dipolar (la presencia en la molécula de un átomo muy electronegativo, el Oxígeno y dos muy poco electronegativos, los Hidrógenos), presenta una de las más altas constantes dieléctricas conocidas, ya que el agua es el líquido que más sustancias o sales inorgánicas disocie o disuelva en su seno, debido a que las fuerzas entre las cargas opuestas son débiles y por tanto, se rompen fácilmente; además, permite que las disoluciones puedan conducir la electricidad. Así, el agua hace que las sales y otros compuestos iónicos se disocien en sus cationes y aniones, los cuales son atraídos con fuerza por los dipolos de agua y se impide su unión.

CONSTANTE DIELÉCTRICA PARA ALGUNOS COMPUESTOS

COMPUESTOCONSTANTE

DIELÉCTRICA (e)A 298 K

H2OÁcido fórmico

MetanolEtanol

Acetona

78.559

32.62421

20

Ácido sulfhídricoÁcido acético

Benceno (C6H6)Metano (CH4)

Aire

9.36

2.21.7

1.00006

Por eso se dice que es el disolvente universal y una consecuencia muy importante de esto, es que minerales útiles y otros elementos contenidos en la tierra se disuelven en el agua y son transportados a los mares a través de los ríos. Se estima que cinco millones de toneladas de esas sales, vitales para la vida marina, van a parar al mar cada año. Por lo tanto, esta propiedad está relacionada con la calidad química de las aguas de riego y con los problemas de salinidad del agua y de los suelos.

A su vez, esta capacidad es responsable de dos funciones del agua en los seres vivos:

Es vehículo de transporte para la circulación de sustancias en el interior de los organismos y en su intercambio con el exterior.

Es el medio donde transcurren las reacciones bioquímicas, ya que la mayor parte de las biomoléculas se encuentra disuelta en ella y necesita un medio acuoso para interaccionar.

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c. MISCIBILIDAD. Es la propiedad de algunos líquidos para mezclarse en cualquier proporción formando una mezcla, es decir, es la habilidad de dos o más sustancias líquidas para mezclarse entre sí y formar una o más fases. El agua es miscible con muchos líquidos, como el etanol y en cualquier proporción, formando un líquido homogéneo. Por otra parte, los aceites son inmiscibles con el agua y forman capas de variable densidad sobre la superficie del agua. Como cualquier gas, el vapor de agua es miscible completamente con el aire.

d. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA. Es la capacidad del agua para conducir la corriente eléctrica o de permitir el paso de electrones y que solo se realiza a través de los aniones y cationes en solución presentes en el agua, por lo que su valor está directamente relacionado con la concentración de sales disueltas en ella. Así, el agua pura tiene una CE de 0 dS*m-1, que se incrementa significativamente entre mayor sea la cantidad de sales disueltas. Este efecto continúa hasta que la solución está tan llena de iones que se satura y restringe la libertad de movimiento y la conductividad puede disminuir en lugar de aumentar, dándose casos de dos diferentes concentraciones con la misma conductividad. Con el objeto de dar una idea de referencia de la magnitud de la CE de las aguas, se presentan algunos ejemplos que están referidos a una temperatura de 25 ° C:

Conductividad Eléctrica de algunos tipos de aguaTipo de agua CE a 25°C (dS/m)

Agua ultrapura 0.00005Agua de lluvia 0.15

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Agua potable 0.05 – 0.5Agua media de los ríos 0.2 – 0.6Agua subterránea 0.5 – 1.8Agua de riego 0.4 – 1.25Agua de mar 45 – 53

Un alto contenido de sales disueltas en el agua incrementa el potencial osmótico y exige a las raíces un esfuerzo adicional para absorber el agua, lo que ocasiona un esfuerzo extra para absorber el agua y una reducción en los rendimientos de los cultivos, que disminuyen casi linealmente con la concentración de las sales.

e. pH. Es un índice de la concentración de los iones de hidrógeno (H) en el agua. Se define como –log (H+). Cuanto mayor sea la concentración de los iones de hidrógeno en el agua, menor será el valor del pH.

La escala del pH va desde 0 a 14, en donde el agua con un pH inferior a 7.0 se considera ácida (mayor concentración de iones de H+), con un pH superior a 7.0

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se considera básica (menor concentración de iones de H+) y con un pH de 7.0 se considera neutral. 

Por lo tanto, la medición del pH del agua de riego y de la solución del suelo tiene gran importancia y puede determinar el éxito o el fracaso de la cosecha, principalmente porque un agua o una solución del suelo con un pH demasiado alto, puede ocasionar deficiencias de nutrientes o de micro-nutrientes como el Fe. Mantener el pH del agua de riego por debajo de 7.0 es también importante para prevenir las obstrucciones de emisores, debido a la precipitación de sales. Por otra parte, un pH demasiado bajo podría dar lugar a la toxicidad de los micro-nutrientes y daños al sistema radicular de la planta.

Los organismos vivos no soportan variaciones del pH mayores de unas décimas de unidad y por eso han desarrollado a lo largo de la evolución sistemas buffer, que mantienen el pH constante mediante mecanismos homeostáticos.

f. PRESIÓN OSMÓTICA (PO). Puede definirse como la presión que se debe aplicar a una solución para detener el flujo neto de disolvente a través de una membrana semipermeable, es decir, es aquella fuerza que es necesario desarrollar o hacer para oponerse a este flujo neto. Cuando se ponen dos disoluciones en contacto mediante una membrana semipermeable (que deja pasar las moléculas del disolvente pero no las del soluto), existe un flujo neto de moléculas de disolvente desde la disolución que tiene menor concentración de soluto hacia la que tiene

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una concentración mayor, hasta el momento en que se igualen ambas concentraciones.

Se puede estimar con la fórmula PO ≈ 0.36 * CE y en la solución del suelo, influye en la disponibilidad de humedad aprovechable para las plantas en un suelo, participando en la fórmula del Esfuerzo de humedad del suelo: ES = t + PO; por lo tanto, a mayor contenido de sales en un agua de riego o en un suelo, menor cantidad de humedad aprovechable. La presión osmótica de una disolución equivale a la presión mecánica necesaria para evitar la entrada de agua cuando está separada del disolvente por una membrana semipermeable. La presión osmótica es la propiedad coligativa más importante del agua por sus aplicaciones biológicas

g. ÓSMOSIS. Fenómeno físico que consiste en el paso del solvente de una solución de menor concentración a otra de mayor concentración que las separe una membrana semipermeable, a temperatura constante, es decir, la tendencia a diluirse de una disolución separada del disolvente puro por una membrana semipermeable.

En la ósmosis clásica, se introduce en un recipiente con agua un tubo vertical con el fondo cerrado con una membrana semipermeable y que contiene una disolución de azúcar. A medida que el agua pasa a través de la membrana hacia el tubo, el nivel de la disolución de azúcar sube visiblemente. Un soluto ejerce

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presión osmótica al enfrentarse con el disolvente sólo cuando no es capaz de atravesar la membrana que los separa.

La ósmosis a pesar de que su nombre suene tan raro, no es más un proceso normal de toda célula, según el cual un líquido pasa de una región de alta concentración acuosa a través de una membrana semi-permeable a una región de baja concentración con el objetivo de igualar las concentraciones de ambos solutos.

h. DIFUSIÓN. Proceso mediante el cual ocurre un flujo de partículas (átomos, iones o moléculas) de una región de mayor concentración a una de menor concentración, provocado por un gradiente de concentración, es decir, es el proceso mediante el cual las moléculas del soluto tienen a alcanzar una distribución homogénea en todo el espacio que les es accesible, lo que se alcanza al cabo de cierto tiempo. Si se coloca un terrón de azúcar en el fondo de un vaso de agua, el azúcar se disolverá y se difundirá lentamente a través del

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agua, pero si no se remueve el líquido pueden pasar semanas antes de que la solución se aproxime a la homogeneidad.

En Biología es especialmente importante el fenómeno de difusión a través de membranas, ya que la presencia de las membranas biológicas condiciona el paso de disolvente y solutos en las estructuras celulares.

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1.1.4. IMPORTANCIA DEL AGUA

1.1.4.1.PARA EL SER HUMANO Y SERES VIVOS . La mayoría de los procesos químicos que llevan a cabo los organismos vivos requieren del agua.

a. Deshidratación. El organismo humano está formado principalmente por agua y sin ella se deteriora rápidamente conduciendo a la deshidratación, no aguantando más de 5 días sin ingerirla (en promedio es de 3 a 4 días); en cambio, puede aguantar hasta 90 días sin comer alimentos.

b. Digestión y expulsión de los alimentos. El agua junto con la fibra, ayuda a realizar los movimientos peristálticos (contracciones del músculo intestinal), que terminan con la expulsión de las heces en la defecación.

c. Excreción de orina para la expulsión de los residuos metabólicos. El agua ayuda a purificar el cuerpo limpiando las toxinas que se producen diariamente. Todos los mamíferos inclusive el hombre, excretan orina como resultado del metabolismo de las proteínas que produce sustancias de desecho algunas tóxicas, que deben expulsarse del organismo para evitar su propio envenenamiento. Los humanos expulsan un promedio de 30 gr de urea diluidos a través de la orina, por lo que es necesario beber agua para ayudar a los riñones a

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expulsar los productos de deshecho (por ejemplo el calcio, cuya acumulación puede provocar cálculos renales o piedras en el riñón).

d. Para la regulación efectiva de la temperatura corporal de los organismos vivientes y refrescarlos. Todos los mamíferos tienen temperaturas corporales bastante parecidas y se ubican entre los 35 - 40°C. En los seres humanos es de unos 37°C bajo condiciones normales y es una temperatura crítica que debe mantenerse siempre constante. Si la temperatura corporal disminuyese unos pocos grados, fallarían muchas de sus funciones vitales y si se elevase unos pocos grados como sucede cuando nos enfermamos, el efecto puede llegar a ser devastador. Una cantidad importante de agua se pierde con la respiración (35 cl diarios en promedio). Además, cuando una persona normal corre diez kilómetros en una hora genera unas mil calorías, calor que tiene que ser eliminado del cuerpo, pues de lo contrario entraría en coma antes de completar el primer kilómetro. Ese peligro se evita gracias a la capacidad térmica del agua que constituye alrededor del 70% del cuerpo humano, haciendo que no se caliente muy de prisa e impidiendo que el cuerpo sufra cambios de temperatura tan enormes. Aquí también entra en juego el elevado calor latente del agua, ya que para mantenernos frescos frente al calor que se genera, el cuerpo transpira o suda y el agua se desparrama en la superficie de la piel evaporándose rápidamente, lo cual requiere muchas calorías. Cuanta más energía se gasta más aumenta la temperatura corporal, pero al mismo tiempo se suda más para refrescarse en consonancia. Por último, para que el calor liberado desde el interior del cuerpo pase a la piel, es donde se presenta la elevada capacidad para

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la conductividad térmica del aguay los vasos sanguíneos cercanos a la piel se expanden para ese fin, que es lo que produce su enrojecimiento cuando el cuerpo se sobrecalienta. Si la conductividad térmica del agua fuese dos o tres veces menor, la proporción de transferencia de calor a la piel sería mucho más lenta y esto haría imposible la vida para las formas complejas de existencias, como los mamíferos.

e. Para la distribución del oxígeno y de los nutrientes de las células. Esta distribución se realiza mediante la corriente sanguínea, teniendo en cuenta que la sangre posee el 90% de agua, además de mantener menos espesa la sangre y ayudar al corazón a bombearla mejor.

f. Como lubricante. El agua reduce la fricción entre las partes que rozan; por ejemplo, los ojos necesitan del agua para permanecer permanentemente húmedos y las glándulas lagrimales producen constantemente el líquido necesario para ello. Así mismo, el agua constituye un lubricante ideal para el movimiento de las articulaciones y de la lengua, etc.

g. Para el correcto estado de las células. Las células requieren del agua para tener una estructura determinada configurando la forma de los órganos, por lo que se necesita una hidratación adecuada para mantener el organismo perfectamente equilibrado. La piel es uno de los órganos que manifiesta la falta de hidratación, lo que conlleva a la aparición de arrugas y flaccidez o al envejecimiento de la piel.

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h. Otras. También se cree que el sistema nervioso mejora con la ingestión de agua, ya que la deshidratación es una causa que favorece la aparición de enfermedades como la ansiedad, la fibromialgia, alzhéimer…etc. Es posible estimular el metabolismo para que queme más calorías y más grasa corporal tan solo añadiendo más agua a nuestra alimentación. Pero una de las propiedades más importantes que tiene el agua aparte de sus características para la nutrición, es la de participar activamente en procesos de curación, ya que el agua potable y pura puede mitigar los dolores de cabeza, la hipertensión, el asma, las ulceras, las artritis y otras tantas enfermedades. No es que las cure, pero sí que hace más pequeños sus efectos adversos.

1.1.4.2.PARA LAS PLANTAS.

El agua interviene desde el proceso de germinación de las semillas, hasta la última función que realizan. En el caso de la nutrición de los seres vivos, es el proceso mediante el cual obtienen la materia y la energía que necesitan para formar sus propias estructuras y realizar sus funciones vitales

En el caso de los animales, dicha energía procede de la degradación de la materia orgánica, por lo que no tienen más remedio que conseguir este tipo de materia ya fabricada, ingiriendo otros seres vivos. En cambio en el caso de las plantas, son auténticas «fábricas» de materia orgánica, les basta con ponerse al sol, captar del aire dióxido de carbono y absorber por las raíces agua y sales minerales.

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En el proceso de nutrición de las plantas, se distinguen las siguientes fases en las que participa el agua en todas:

a. Absorción agua y sales minerales. Las sales minerales sólo pueden ser utilizadas si están disueltas en agua. Potencial Hídrico = Potencial osmótico + Potencial de Presión + Potencial matricial + Potencial gravitacional disueltos en el agua

b. Transporte del agua, nutrientes o sales minerales, metabolitos, catabolitos y gases desde la raíz hasta el xilema por el xilema.

c. Transpiración, intercambio de gases y respiración que tiene como finalidad liberar energía para ser utilizada por los organismos en las hojas. El exceso de agua que ha servido para transportar las sales es evaporado y expulsado es la salida de vapor de agua por unos poros llamados estomas, que son poros situados en las hojas y tallos jóvenes. Simultáneamente, realiza un intercambio gaseoso expidiendo oxígeno e ingiriendo CO2. La cantidad de agua que expulsa una planta por transpiración varía mucho de unas a otras, depende de la especie, tamaño, agua disponible y de las condiciones climáticas. Las plantas de hojas anchas y finas como la lechuga, evaporan mucha más agua que las de hojas estrechas y con una gruesa cutícula (pino, tuna).

d. Reacciones bioquímicas (Fotosíntesis , síntesis de almidón, proteínas, aceites, grasas, alcaloides, mitosis, etc.). Las plantas verdes son los únicos seres vivos capaces de formar materia orgánica a partir de materia mineral. La fotosíntesis del carbono (CO2 + H2O + energía = sustancia orgánica y

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oxígeno), las distingue de los animales y de otros vegetales que carecen de clorofila, la cual se realiza a partir del agua y el dióxido de carbono presente en el aire. Se obtiene almidón, azúcar y otras sustancias orgánicas y se desprende oxígeno. Interviene la energía que proviene de la luz del sol. Las plantas captan esta energía luminosa con la clorofila, que es la sustancia que da el color verde a las hojas. La respiración y la fotosíntesis son dos procesos biológicos completamente independientes. Sin embargo, desde el punto de vista del intercambio de gases y de la energía, son inversos y complementarios.

e. Transporte de materia orgánica por el floema.f. Excreción de los productos de desecho del metabolismo

1.1.4.3.EN SU FUNCIÓN PARA IGUALAR Y MODERAR LA TEMPERATURA DE LA TIERRA PROPICIANDO UN CLIMA APACIBLE Y EQUILIBRADO.

Las altas capacidades térmica y de calor latente, son el motivo que lleva a que los cuerpos en el agua se calienten y se enfríen más lentamente que en tierra firme, donde las diferencias térmicas entre los lugares más calientes y más fríos llegan a 140°C. En el mar en cambio, esa diferencia puede llegar a 15 - 20°C. La misma situación encontramos en las diferencias de temperaturas entre la noche y el día: en un medio ambiente árido puede ser de 20 - 30°C y en el mar nunca supera unos pocos grados. El vapor de agua en la atmósfera también es un importante agente de equilibrio, por ejemplo en las regiones desérticas

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donde hay poco vapor de agua presente, la diferencia de temperatura entre las horas diurnas y nocturnas es extrema, en tanto que en las regiones de clima marítimo la diferencia es mucho menor. Por último, gracias a esas propiedades térmicas del agua, la diferencia de temperatura entre el verano y el invierno o entre la noche y el día permanece constante dentro de los límites que permiten la vida. Si la superficie del planeta hubiese estado cubierta por más tierra y menos agua, las diferencias de temperatura entre la noche y el día hubiesen sido mucho mayor, habrían existido desiertos más grandes y la vida podría haber sido imposible o por lo menos mucho más difícil. De la misma manera, si las propiedades térmicas del agua hubiesen sido distintas de las actuales, el resultado habría sido un planeta totalmente incompetente para la vida.

1.1.4.4.CICLO HIDROLÓGICO.

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Se podría definir como el “proceso que describe la ubicación y el movimiento del agua en nuestro planeta", en el que una partícula de agua evaporada del océano vuelve al océano después de pasar por las etapas de precipitación, escorrentía superficial y/o escorrentía subterránea.

Sus fases particularizadas son Evaporación, Precipitación, Retención, Escorrentía superficial, Infiltración, Evapotranspiración y Escorrentía subterránea.

El ciclo hidrológico es un proceso continuo pero irregular en el espacio y en el tiempo. Una gota de lluvia puede recorrer todo el ciclo o una parte de él. Cualquier acción del hombre en una parte del ciclo, alterará el ciclo entero para una determinada región. El hombre actúa introduciendo cambios importantes en el ciclo hidrológico de algunas regiones de manera progresiva al desecar zonas pantanosas, modificar el régimen de los ríos, construir embalses, etc.

El ciclo hidrológico no sólo transfiere vapor de agua desde la superficie de la Tierra a la atmósfera sino que colabora a mantener la superficie de la Tierra más fría y la atmósfera más caliente. Además juega un papel de vital importancia: permite dulcificar las temperaturas y precipitaciones de diferentes zonas del planeta, intercambiando calor y humedad entre puntos en ocasiones muy alejados.

Las tasas de renovación del agua, o tiempo de residencia medio, en cada una de las fases del ciclo hidrológico no son iguales. Por ejemplo, el agua de los océanos se

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renueva lentamente, una vez cada 3.000 años, en cambio el vapor atmosférico lo hace rápidamente, cada 10 días aproximadamente.

A su vez las características climáticas de nuestro planeta, están determinadas, fundamentalmente, como hemos esbozado, por la interacción de la atmósfera y los océanos, que calentados por el sol, actúan como un inmenso motor térmico. En ello influye la incidencia de la radiación solar, que varía con la hora y la estación del año y la latitud terrestre, además de la disposición de los océanos y los continentes, junto con la altura y morfología de las tierras.

El calor solar es mayor en la superficie terrestre que en las capas altas de la atmósfera, lo que produce corrientes ascendentes de convención, localizadas mas en la zona del ecuador que en los polos, impulsando inmensos sistemas de circulación global. En la zona polar la atmósfera es más fría y forma una capa densa y relativamente pegada a la superficie, donde las presiones a los 5.000 m. son más bajas que en la zona tropical, estas depresiones polares succionan aire tropical. que es desviado por la rotación terrestre en dirección 0., alrededor de la tierra en las latitudes medias, formando grandes corrientes que llegan hasta zonas alejadas al N. y al S. y son responsables de la humedad y los cambios climáticos que caracterizan las zonas templadas de ambos hemisferios.

Estas corrientes atmosféricas principales, se complementan y modifican con otras para producir intercambios térmicos entre los océanos y los continentes, viéndose a su vez afectado el conjunto por las características geográficas, dando lugar a una

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serie de cinturones climáticos latitudinales, junto con otra variedad de climas locales y microclimas, con unas variaciones típicas a lo largo del año y una periodicidad anual con ligeras oscilaciones en tomo de unas medias, de las que a base de datos estadísticos se disponen mapas de las distintas épocas del año.

De estas características climáticas las precipitaciones atmosféricas junto con las temperaturas, son los elementos fundamentales de los que dependen la vida animal y vegetal y, en gran medida, la economía general de las distintas zonas.

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1.1.4.5. Intervención del agua en los procesos de intemperismo de rocas y minerales.

El intemperismo es el proceso de transformación de las rocas y minerales en la formación de los suelos y los tipos son:

a.Físicos

Erosión hídrica Humedecimiento y secado Congelamiento. Por ejemplo, cuando el agua se congela en una roca fracturada,

la presión debida a la expansión del agua congelada puede desarrollar suficiente energía para astillar fragmentos de la roca. El hielo es mucho más efectivo que el calor para producir intemperismo mecánico. Esta expansión del agua, a medida que pasa del estado líquido al estado sólido, desarrolla presiones dirigidas hacia fuera desde las paredes interiores de la roca. Tales presiones son lo suficientemente grandes como para desprender fragmentos de la superficie de la roca.

Impacto de las olas Otros: erosión eólica, calentamiento y enfriamiento, arrastre, aludes, etc.

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b.Químicos

Solubilización Oxidación. Al reaccionar algunos minerales con el oxígeno atmosférico en

presencia del agua. Hidratación. Cuando el agua es incorporada a la estructura de algunos minerales

aumentando de volumen como el sulfato de calcio hidratado. Este proceso es fácil de ver, por ejemplo, mezclando anhidrita con agua, lo que produce una reacción exotérmica (desprende calor) al transformarse en yeso (sulfato de calcio hidratado).

Hidrólisis. Es la rotura en la estructura de algunos minerales por la acción de los iones de H+ y OH- de agua, fundamentalmente en la meteorización del feldespato, que se transforma en arcillas y del granito que puede llegar a la caolinización (transformarse en arcillas, especialmente en caolín).

Otros: reducción, carbonatación, etc.

c. Biológicos

Participa como componente principal de la fotosíntesis: 6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2

Es un excelente disolvente de sustancias tóxicas y compuestos bipolares. Incluso moléculas biológicas no solubles, por ejemplo lípidos, formando con el agua, dispersiones coloidales.

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En su interior permite la difusión o movimiento de partículas sueltas, constituyendo el principal transporte de muchas sustancias nutritivas.

Constituye un excelente termorregulador (calor específico), permitiendo la vida de organismos en una amplia variedad de ambientes térmicos, ayudando a regular el calor de los animales.

Tiene un importante papel como absorbente de radiación infrarroja, crucial en el efecto invernadero.

Interviene en las plantas en el mantenimiento de la estructura celular. Proporciona flexibilidad a los tejidos. Actúa como vehículo de transporte en el interior de un ser vivo y como medio

lubricante en sus articulaciones.

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1.1.5. CLASIFICACIÓN QUÍMICA DEL AGUA DE RIEGO

Parámetros ó índices que se utilizan para clasificar químicamente el agua de riego

CRITERIOS o PARAMETROS

INDICES SIMBOLOS

Contenido de sales solubles

a. Conductividad eléctricab. Salinidad efectivac. Salinidad potencial

CESESP

Efecto probable del sodio sobre las características físicas del suelo

a. Relación de adsorción de sodiob. Carbonato de sodio residualc. Porciento de sodio posibled. Índice de permeabilidad

RASCSRPSPIP

Contenido de elementos tóxicos para las plantas

a. Clorurosb. Sodioc. Boro

ClNaB

Fuente: Palacios y Aceves (1970).

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1.1.5.1. PARA CLASIFICAR EL CONTENIDO DE SALES SOLUBLES58

Para estimar el contenido de las sales solubles en el agua de riego y sus posibles efectos sobre los cultivos, se usan los siguientes índices:

a. Conductividad Eléctrica (CE ). Los criterios que analizan el riesgo de salinidad se basan en índices que expresan la concentración de sales del agua de riego, y el más frecuentemente utilizado es la CE referidos a una temperatura de 25 ° C y sus unidades son mdS/m o micromhos/cm.

La CE es utilizada debido a que las determinaciones se pueden hacer muy rápidamente con bastante precisión y tiene la ventaja de su simplicidad, puesto que puede ser medida inmediatamente, ya sea en el campo o en el laboratorio.

Con el objeto de dar una idea de referencia de la magnitud de la CE de las aguas, se incluyen los siguientes datos:

Tipo de agua CE a 25°C (mdS/m)Agua ultrapuraAgua de lluviaAgua potableAgua media de los ríosAgua de riego de salinidad mediaAgua de mar

0.055 – 100

100 - 400200 – 400

750 – 2,25043,000-60,000

Otra de las ventajas de la CE, es que los valores obtenidos sirven tanto para 59

correlacionar con los valores de la presión osmótica que dicha agua pudiese generar, como para comprobar los análisis químicos de manera aproximada.

La fórmula empírica que correlaciona la presión osmótica (PO) con la CE expresada en mdS/m o en micromhos/cm, es la siguiente:

PO ≈ 0.00036 CE (mdS/m) ≈ en atmósferasCuyo rango de validez es: 300 < CE (mdS/m) < 30,000

Algunas veces la concentración de sales solubles se mide en términos de partes por millón (ppm). También existe una ecuación empírica para obtener este valor a partir del valor de la conductividad, CE.

ppm= mgr/lt ≈ .640 x CE (mdS/m)

Su rango de validez es: 100 < CE (mdS/m) < 5,000

Existe también otra fórmula empírica para relacionar la CE con los miliequivalentes por litro (me/l) de sales totales en solución.

me/l ≈ 0.010 x CE (mdS/m)Su rango de validez es: 100 < CE (mdS/m) < 5,000

En el caso anterior, se debe considerar que la suma de aniones solubles expresados en meq/lt, es aproximadamente igual a la suma de cationes expresados en meq/lt.

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Debe tenerse en cuenta que los coeficientes de proporcionalidad de las fórmulas anteriores pueden variar según la naturaleza u origen del agua, temperatura, etc.

CLASECE

mdS/m o micromhos/cm

CEdS/m o

mmhos/cm

TDSppm

o mg/LRIESGO DE SALINIDAD

1a. 100 - 750 0.1 - 0.75 < 500 Bajo

2a. 750 – 1,500 0.75 - 1.5 500-1,000

Mediano(Vigilar Fracción de Lavado)

3a. 1,500 - 2,500 1.5 - 2.50 1,000-1,600

Alto(Indispensable Fracción de

Lavado)

4a. 2,500 - 4,000 2.5 - 4.0 1,600-2,600

Muy alto,No recomendable en riego

por gravedad, si en riego por goteo (con FL)

5a. > 4,000 > 4.0 >2,600Uso prohibitivo en riego por gravedad y solo utilizable con Hidroponia

Cuando la CE es mayor de 500 mdS/m, se deberán utilizar complementariamente los índices de Salinidad Efectiva (SE) y el de Salinidad potencial (SP).

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b. Salinidad efectiva (SE) . Estima el peligro potencial de las sales presentes en el agua de riego que mas influyen en la disponibilidad de agua para las plantas o EHS. Es una estimación más real del peligro que presentan las sales solubles del agua de riego al pasar a formar parte de la solución del suelo, pues considera la precipitación ulterior de las sales menos solubles (carbonatos de calcio y magnesio así como sulfato de calcio), las cuales dejan de participar en la elevación de la presión osmótica de la solución del suelo. Este proceso es más notable cuando las aguas tienen un alto contenido de carbonatos y bicarbonatos.

Pueden presentarse cuatro posibilidades:

i) Si Ca > (CO3+HCO3+SO4), en meq/ltSE = CATIONES - (CO3+HCO3+SO4)

ii) Si Ca < (CO3+HCO3+SO4), SE = CATIONES – Ca

iii) Si Ca < (CO3+HCO3), pero (Ca+Mg) > (CO3+HCO3), en meq/lt entonces SE = CATIONES - (CO3+HCO3)

iv) Si (Ca+Mg) < (CO3+HCO3), en meq/lt SE = CATIONES - (Ca+Mg)

1a. CLASE: < 3.0 (USO SIN PELIGRO)62

2a. CLASE: 3-15 (USO CONDICIONADO)3a. CLASE: > 15 (PELIGROSA)

c. Salinidad potencial (SP). Estima el peligro potencial de las sales que pueden ser mas tóxicas. Cuando la humedad aprovechable de un suelo es menor del 50%, las últimas sales que quedan en solución son cloruros y sulfatos. La salinidad potencial es un índice para estimar el peligro de éstas y que por consiguiente aumentan la presión osmótica.

SP = Cl + ½ SO4 en meq/lt

1a. CLASE: < 3.0 (USO SIN PELIGRO)2a. CLASE: 3-15 (USO CONDICIONADO)3a. CLASE: > 15 (PELIGROSA)

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1.5.1.2. PARA CLASIFICAR EL PELIGRO POTENCIAL DEL SODIO SOBRE LAS PROPIEDADES DE LOS SUELOS (SOLO PARA SUELOS CON ALTOS CONTENIDOS DE ARCILLAS Y BAJOS CONTENIDOS DE ARENAS, ASÍ COMO BAJAS CONCENTRACIONES DE SALES):

Los cationes intercambiables de los coloides del suelo están en equilibrio con los iones de la solución del suelo. Es aparente por tanto, que al aumentar las proporciones de sodio a los otros cationes en las aguas de riego, la tendencia a la alcalinización del suelo también aumenta. La importancia de este proceso radica en el efecto dispersante que tiene el Na al ser intercambiado por los coloides del suelo, debido a su elevado radio de hidratación.

a. Relación de adsorción de sodio (RAS). Estima el efecto potencial directo del contenido de sodio que satura el complejo de intercambio.

RAS = Na/((Ca+Mg)/2) en meq/lt

1a. CLASE: < 10 (USO SIN PELIGRO)2a. CLASE: 10-18 (PELIGRO MEDIO)3a. CLASE: 18-26 (PELIGRO ALTO)4a. CLASE: > 26 (PELIGRO MUY ALTO)

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b. Carbonato de sodio residual (CSR). Estima el efecto potencial de las sales de carbonato de sodio que quedarán en la solución del suelo, por ser más solubles que las de calcio o magnesio, ya que estas últimas se precipitan. Cuando en el agua de riego el contenido de carbonatos y bicarbonatos es mayor que el de calcio más magnesio, existe la posibilidad de que se forme carbonato de sodio debido a que por su alta solubilidad puede permanecer en solución, aún después que han precipitado los carbonatos de calcio y magnesio. En estas condiciones, la concentración total y relativa de sodio puede ser suficiente para desplazar al calcio y magnesio del complejo de intercambio, produciéndose la defloculación del suelo.

CSR = (CO3+HCO3) - (Ca+Mg) en meq/lt

1a. CLASE: < 1.25 (USO SIN PELIGRO)2a. CLASE: 1.25-2.5 (CONDICIONADAS)3a. CLASE: > 2.5 (NO RECOMENDABLES PARA RIEGO)

c. Porciento de sodio posible (PSP). Indica el peligro de desplazamiento del Ca y del Mg por el Na en el complejo de intercambio, que inicia cuando el contenido de Na en solución representa más del 50% de los cationes disueltos (es muy poco usado).

PSP = (Na/SE) x 100 Na en meq/lt

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SE = Salinidad efectiva

1a. CLASE: < 50 % (USO SIN PELIGRO)2a. CLASE: > 50 % (PELIGROSAS)

Actualmente este índice por no habérsele encontrado ninguna correlación con lo que enuncia (Aceves, 1979).

d. Índice de permeabilidad (IP). Estimación empírica de la probable afectación de la permeabilidad del suelo por el efecto del sodio (es muy poco usado).

IP = (Na+HCO3) x 100 / (Ca+Mg+Na)

1a. CLASE: < 50 % (USO SIN PELIGRO)2a. CLASE: 50-100 % (CONDICIONADAS)3a. CLASE: > 100 % (NO RECOMENDABLES PARA RIEGO)

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1.5.1.3. Efectos tóxicos de algunos iones específicos:

Un problema de toxicidad difiere de uno de salinidad en que su efecto ocurre dentro de la planta y no se debe a un problema externo a la planta cuando la salinidad incrementa la PO dificultando la absorción del agua por incrementarse el EHS y propiciando un déficit de agua.

La toxicidad es un problema interno que se produce cuando determinados iones absorbidos principalmente por las raíces, se acumulan en hojas llegando a alcanzar concentraciones nocivas. Los iones tóxicos más frecuentes son el cloro, sodio y boro y no todas las plantas presentan la misma sensibilidad a estos iones; los frutales y leñosas son más sensibles que las anuales pero prácticamente cualquier cultivo puede ser afectado si la concentración es suficientemente alta.

También hay casos en los cuales las plantas manifiestan susceptibilidad a ciertos iones o responden a situaciones de estrés no asociadas a aquél, como en el caso de ciertas plantas sensitivas a SO4, Mg, Cl, B, Li, etc., efectos que son conocidos como efectos específicos de las sales.

Los iones tóxicos más comunes son Cl, Na y B. En algunos casos se presentan en menor extensión toxicidades por Mg, Li, SO4 y elementos traza, residuos de pesticidas y contaminantes provenientes de desechos industriales. El daño puede ser causado por un ión individualmente o en combinación con otros.

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Generalmente las plantas absorben iones y los acumulan en las hojas y cuando ésta acumulación excede ciertos niveles se presentan el daño, dependiendo de la concentración, del tiempo, de la sensibilidad del cultivo y del uso del agua por la planta (Ayers y Westcot, 1985; Maas y Hoffman, 1977).

a. Cloruros. Es la más común de las toxicidades específicas de los iones. Este ión se mueve libremente con la corriente transpiratoria hasta las hojas en donde se acumula. Si la concentración de cloruros en ellas excede la tolerancia de la planta se presentan síntomas de toxicidad, los cuales incluyen quemazón o secamiento de los tejidos que se inicia por los ápices de las hojas y se extiende a lo largo de las márgenes a medida que la severidad de la toxicidad aumenta. En casos extremos se produce necrosis y defoliación. Para plantas muy sensibles los síntomas se presentan cuando las hojas acumulan entre 0.3 y 1.0% de cloruros en base seca. La susceptibilidad varía entre especies.

CLASECONTENIDO DE

CLORUROS (me/l)

Buena Condicionada No recomendable

menos de 4de 4 a 10más de 10

Tolerancia de algunos cultivos a los cloruros en el agua de riego.68

ESPECIE me/ltAGUACATEIndias OccidentalesGuatemaltecoMexicano

5.04.03.3

CITRICOSToronja, Mandarina CleopatraTangelo, Naranja Agria, Limón rugosoCitrumelo, Calamondín, N, Trifoliada

16.610.06.7

Adaptado de Maas (1984) y Western Fertilizer Handbook (S.F.)

b. Sodio (Na). La respuesta de las plantas al sodio varía dependiendo de la especie y de las condiciones de salinidad y sodicidad, ya que su concentración en la solución del suelo puede alcanzar niveles desproporcionalmente altos en relación con el K y la raíz debe enfrentarse a las altas concentraciones de sodio y altos potenciales osmóticos. Según Devitt y Stolzy (1985) la capacidad de la planta para ajustarse y adaptarse a esas condiciones de estrés, determina su capacidad de crecimiento y desarrollo. Una vez que la planta ha absorbido el sodio, su movilidad dentro de la planta determinará la respuesta de la misma. Si ésta lo puede substituir por K o aún inmovilizarlo tendrá cierto grado de resistencia.

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CLASE RAS(meq/l)

Buena Condicionada No recomendable

menos de 3 de 3 a 9 más de 9

1.5.1. 4. Efectos nutricionales.

Los excesos de sales o la presencia de determinados iones en el agua de riego induce desbalances nutricionales o deficiencias causando reducción en los rendimientos o daños directos a la planta. Altos niveles de sulfatos en el agua de riego pueden inducir deficiencias de magnesio en vid (Ehlig, 1960); también hay evidencia de que el corazón negro del apio en suelos salinos se debe a deficiencia de calcio causada por altos niveles de sulfatos y bajo contenido de calcio. La interacción de la salinidad con la absorción y utilización de nutrimentos tiene muchas implicaciones prácticas relacionadas primordialmente con el tipo de fertilizantes a usar, la adaptación de diversas especies a condiciones salinas y la influencia de la salinidad en la nutrición de iones como N, Ca, K y P.

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pH

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EJEMPLO No.1:

Datos:CE x 106 = 850 mmhos/cm o dsM/mpH = 7.9

Iones expresados en me/lCationes AnionesCa -- 5.00 CO3 -- 0.00Mg -- 2.00 HCO3 -- 0.76Na -- 2.20 Cl -- 6.00K -- 0.00 SO4 -- 1.40 Suma 9.20 8.16

CÁLCULOS

1º. INDICES DE LOS CONTENIDOS DE SALES

A. CE: MAYOR DE 500, ES DE SEGUNDA Y POR LO TANTO SE CALCULA LA SE Y LA SP

B. SE Como Ca > (CO3+HCO3+SO4) en meq/lt, entonces la SE se calcula con la fórmula: SE = CATIONES - (CO3+HCO3+SO4)SE = 9.2 - (0 + 0.76 + 1.4) = 9.2 – 2.16 = 7.04

72

SE = 7.04 me/l, MAYOR DE 3.0 ES DE SEGUNDA, USO CONDICIONADO

C. SP será igual:

SP = Cl + 1/2 SO4

SP = 6.0 + 0.7 = 6.7SP = 6.7 me/l, MAYOR DE 3 ES DE SEGUNDA, USO NO RECOMENDABLE

2º. PARA ESTIMAR EL EFECTO POTENCIAL DEL SODIO

A. RASRAS = Na / ((Ca+Mg)/2) = 2.2 / ((5.0+2.0)/2) = 1.18, ES DE PRIMERA, USO SIN PELIGRO

B. CSRCSR = (C03 + HCO3) - (Ca + Mg)CSR = (0.00 + 0.76) - (5.0 + 2.0)CSR = 0.76 - 7.0 = - 6.24. Como la diferencia es negativa, esto indica que no existe peligro de formación de CSR; por lo que CSR = 0.00, ES DE PRIMERA, USO SIN PELIGRO

C. PSPPSP = Na/SE = 2.2/7.05 = 0.297, ES DE PRIMERA, USO SIN PELIGRO

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IPIP = (Na+HCO3)*100/(Ca+Mg+Na) =

(2.2+0.76)*100/(5.0+2.0+2.2) = 33.38, USO SIN PELIGRO

3º. El efecto de los elementos tóxicos se estima a través de la concentración de cloruros y sodio:

Cl= 6.0 me/l, SEGUNDA CLASE, CONDICIONADANa = 2.2 me/l,

4º. Interpretación. De acuerdo a los cuadros de clasificación, esta agua es de segunda clase por contenidos de sales, pero podría usarse sin ningún problema siempre y cuando se vigile y aplique la fracción de lavado, por lo que no es necesario realizar manejos especiales con el suelo o algún método de riego especial. No presenta aparentes problemas probables por sodio, por lo que puede utilizarse en suelos arcillosos, pero monitoreando a futuro el comportamiento del suelo respecto a la acumulación de sodio, ya que esta agua podría a largo plazo ser no recomendable en suelos de textura muy pesada. Solo podría estar condicionada por su contenido de Cl, en cultivos muy sensibles, por lo que se debe buscar cultivos tolerantes a cloruros.

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75

1.2. SUELOSEl suelo es un sistema abierto y dinámico constituido por tres fases, la sólida, la líquida o solución del suelo y la gaseosa o atmósfera del suelo.

La fase sólida está formada en su mayoría por los componentes inorgánicos o partículas sólidas y en menor grado por los orgánicos; estas partículas sólidas dejan entre ellas un espacio de huecos (poros, cámaras, galerías, grietas y otros), en el que se hallan las fases líquida y gaseosa.

El volumen de huecos está ocupado parcialmente por agua como componente principal de la fase líquida, que generalmente contiene iones en solución y algunos pocos casos partículas en suspensión. El resto está formado por aire, que constituye la fase gaseosa o atmósfera del suelo y por las raíces y organismos que viven en el suelo.

Dichas propiedades son las siguientes:

a.Físicas: textura, estructura, porosidad, densidad aparente, área específica, etc.

b.Químicas: capacidad de intercambio de cationes, PSI, CE, pH, etc.

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1.2.1. PROPIEDADES FÍSICAS

a. TEXTURA. La textura del suelo es un indicador de la proporción relativa o porcentaje de las partículas sólidas que constituyen a un suelo, que son arena (A), limo (L) y arcilla (R), que a su vez se agrupan para definir una clase textural a la que pertenece de acuerdo con el sistema de clasificación del USDA que es el más utilizado.

La textura de un suelo se determina con base en el análisis mecánico o granulométrico, el cual consiste en la separación y cuantificación de las partículas de arena (gruesa), limo (mediana) y arcilla (fina) de una muestra de suelo.

Por la influencia que tiene en la mayoría de las otras propiedades del suelo tanto físicas como químicas, así como por la relación tan estrecha que existe con su comportamiento agrícola, la textura está considerada como la característica física más importante del suelo. Por lo tanto, es la que más influye y participa tanto en los procesos de ensalitramiento como en los procesos de mejoramiento o recuperación de los suelos afectados y en los efectos del sodio intercambiable, combinado con el contenido y tipo de mineral de arcilla, ya que a su vez definen las otras propiedades del suelo que intervienen en ambos procesos.

La textura es una de las características más estables y una vez que se dispone de esta información para una parcela determinada o para una unidad de suelos, no será preciso repetir el análisis al paso del tiempo.

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La utilidad que tiene conocer la textura o clase textural a la que pertenece un suelo es para:

Si existe un mapa detallado de suelos de la zona (estudios agrológicos), bastará con consultarlo lo que evitará realizar este análisis que siempre es laborioso y de costo elevado.

Permite hacer una deducción aproximada de las propiedades generales del suelo y así ajustar las prácticas de manejo labranza, riego y fertilización de éste, a fin de obtener mayor eficiencia en la predicción agrícola.

Puede utilizarse para clasificar el suelo, evaluar y valorar tierras, determinar la capacidad de uso, etc.

La arena o elementos gruesos presentan poca actividad, su superficie específica es baja y suelen ser resistentes al intemperismo. Un predominio de ellos en el suelo hace que éste actúe como un tamiz frente al agua, a la que no es capaz de retener y por otro lado, presente escasas posibilidades para el suministro de nutrientes. La arena en virtud de que sus poros relativamente grandes, no puede ejercer una fuerza suficiente para evitar que la gravedad drene una gran cantidad de agua retenida en la saturación, por consiguiente su capacidad de retención de agua es baja.

Los suelos arcillosos, tienen un gran número de poros pequeños, poseen la capacidad de retener grandes cantidades de agua, pero hay grandes fuerzas que se oponen a la extracción de humedad por las plantas.

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El comportamiento de un suelo será la respuesta a la acción combinada de las distintas fracciones, que interaccionan entre ellas y el predominio de una de las fracciones puede resultar determinante, de acuerdo a lo siguiente:MATERIAL

PREDOMINANTE COMPORTAMIENTO

Arena gruesa

Alta macroporosidad que favorece la penetración de las raíces y del agua.Alta permeabilidad.Muy baja superficie específica.Baja compactación y agregación.Facilidad de laboreo.Baja energía de retención de humedad.Bajo almacenamiento de nutrientes.Baja CIC.Baja capacidad de retención de agua disponible para las plantas.

Arena finaPropiedades intermedias entre arena gruesa y limo.Minerales poco meteorizables.Alto riesgo de erosión eólica.

Limo (franco-limoso)

Deficiente fertilidad física.Riesgo de sellado y de encostramiento superficial.Baja velocidad de infiltración.Alta inestabilidad estructural.De media a baja permeabilidad.Compactación y agregación media.Alta erosionabilidad.Almacenamiento de nutrientes medio.De media a baja capacidad de retención de agua disponible para las plantas.

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Arcilla

Fertilidad química alta, según mineralogía.Muy alta superficie específica.Alta CIC dependiendo de la mineralogía de arcillas.Alta capacidad de retención de agua disponible para las plantas.Baja permeabilidad.Alta compactación y agregación.Dificultad de laboreo.Alta energía de retención de humedad.Dificultad a la penetración de las raíces.Deficientes condiciones de drenaje

b. SUPERFICIE ESPECÍFICA. La superficie específica de un suelo es el área superficial total o área externa de las partículas contenidas en una cantidad unitaria de masa o de volumen. Es indudable que a mayor área superficial de un suelo mayor será su habilidad de participar en reacciones físicas y químicas.

Si comparamos las partículas de arcilla con las de arena o limo, además de la diferencia en tamaño, existe un marcado contraste entre el área superficial por unidad de masa (gramo) de estos grupos. Si para hacer esta comparación se calcula el área específica de esferas con dimensiones semejantes a las de las partículas del suelo, se obtiene lo siguiente:

Las esferas de 2 mm de diámetro - tamaño de la arena gruesa - tienen un área superficial de 3 mm2/mm3;

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Si el diámetro es de 0.02 mm - tamaño del limo - la superficie será de 300 mm2/mm3.

El área superficial de las partículas de arcilla (0.002 mm de diámetro) es de 3,000 mm2/mm3.

Sin embargo, dado que en la realidad la forma de estas partículas se asemeja más a la de un plato que a la de una esfera, su área superficial es aproximadamente 10 veces mayor que el valor señalado.

Una forma de facilitar y ejemplificar lo anterior es realizando cálculos del área específica de dos suelos, uno arenoso y otro arcilloso, pero estableciendo dos supuestos totalmente irreales, que son:

Todas las partículas son cúbicas. Todas las partículas son iguales.

Así, se facilitará realizar los cálculos en dos volúmenes iguales de suelo:

TIPO VTS(cm3) % P VS

(cm3)Lado de1 partíc.

(mm)

Vol. de1 partíc.(mm3)

No. departíc.

AE de1 partíc.(mm2)

AE TOTAL

(m2)Limo Arenoso

1,000 40 600 0.01 1 x 10-6 6 x 1011 6 x 10-4 360

Arcilloso 1,000 60 400 0.001 1 x 10-9 4 x 1014 6 x 10-6 2,400

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La mayoría de las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos dependen directamente de su superficie específica, más que del tipo de minerales presentes, por lo que muchas de las reacciones que tienen importancia agrícola se producen en las superficies de las partículas o en las interfases.A continuación se presentan cuatro ejemplos reales de la superficie específica de algunos suelos:

Migajón arenoso 50-60 m2/g Migajón limoso 80-150 m2/g Migajón arcillo-limoso 200-250 m2/g Migajón orgánico 300-500 m2/g

c. ESTRUCTURA. La estructura es una propiedad típicamente edáfica que permite diferenciar un suelo de un material geológico y su importancia hace que sea una propiedad morfológica de referencia en los estudios del suelo en campo.

La estructura es el ordenamiento o agrupación de las partículas sólidas individuales (arena, limo y arcilla) para formar unidades secundarias de mayor tamaño, que tienen un carácter persistente y que se denominan agregados o terrones, dejando espacios o huecos que llevan asociados interacciones físico-químicas entre las arcillas y los grupos funcionales de materia orgánica. La forma geométrica de los agregados define el tipo de estructura de un suelo.

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La facilidad de agruparse o agregarse de las partículas de forma natural entre sí depende primero de su tamaño y después del contenido de humedad y de la presencia de cementantes inorgánicos y orgánicos.

Así, la vida en el suelo es posible debido a que las partículas no forman una masa continua, sino que al unirse crean un espacio de huecos muchos de los cuales se comunican entre sí. Estos huecos comunicantes permiten la transferencia de fluidos (aire y agua), en donde los microorganismos desarrollan su actividad y a través de ellos se facilita el crecimiento de las raíces.

Un buen suelo para los cultivos, es aquel que posee una estructura granular o migajonosa (agregados de 0.25 a 10 mm de diámetro promedio) y cuyos agregados grandes se desmoronan o desmenuzan con facilidad y en forma espontánea; por tanto, no se dificulta ararlo cuando está seco y no se vuelve pegajoso ni se adhiere a los implementos agrícolas cuando se moja. Sin embargo, el mejor tipo de estructura estará en función del hábito de crecimiento del sistema radical de cada cultivo.

Un agregado verdadero tiene que ser estable en agua, es decir, la unión de sus partículas individuales debe mantenerse después de haberse humedecido lenta pero totalmente. Las funciones de los agregados deben mantenerse cuando el suelo esté totalmente húmedo, para que el agua pueda seguir moviéndose dentro del suelo.

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La estructura es una de las características físicas del suelo de mayor importancia agrícola, aunque es una de las menos entendidas, pobremente descritas y mal manejadas. Pocos agricultores evitan destruir los agregados durante la labranza, lo cual provoca en muchos casos un empobrecimiento físico del suelo.

d. POROSIDAD. La porosidad del suelo (P) son los espacios vacíos que tiene un suelo, es decir, el volumen de aire (Vv) y agua contenido en una unidad de volumen de suelo. El contenido volumétrico de sólidos (Vs) o espacio sólido, es el volumen de sólidos que está contenido en la unidad de volumen total de suelo (VTs) y la suma de la porosidad (Vv) y del espacio sólido (Vs) es igual a la unidad.

VTs = Vs+ Vv

P = Vv x 100 = Vv X 100VTs Vs+ Vv

También se puede calcular utilizando los valores de las densidades aparente y real:

P = Dr - Da x 100Dr

La porosidad del suelo la determina principalmente la textura y la estructura o acomodo de las partículas sólidas. Los suelos arcillosos y orgánicos, ricos en

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coloides, generalmente tienen altos valores de porosidad 60% debido a que las cargas eléctricas de estos coloides generan un acomodo de partículas con mucho espacio libre (poros).

Los suelos arenosos contienen bajos valores de porosidad debido a la baja capacidad reactiva de sus partículas; sus valores aproximados son de 40%. En suelos compactados se puede observar valores de porosidad de 30%.

Por lo tanto, la geometría y tamaño de los poros y huecos y de sus interconexiones es lo que controla el comportamiento del agua en el suelo como retención de humedad, percolación, infiltración, drenaje interno, etc.

A los poros más pequeños se les considera como microporos y es en donde se retiene el agua en el suelo y el agua se mueve por capilaridad o trasporo. A los poros grandes se les conoce como macroporos y en ellos casi no se retiene el agua y es donde circula con facilidad y se percola hacia abajo por efecto de la gravedad.

e. DENSIDAD REAL. La densidad real o densidad de las partículas sólidas (Dr) es la relación entre la masa de estas y el volumen que ocupan y excluye el volumen de espacio poroso que existe entre las partículas sólidas. El nombre no corresponde a la verdad, ya que no considera el volumen de los espacios vacíos del suelo.

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La densidad de las partículas sólidas puede calcularse por medio de la siguiente expresión:

Dr = PsVs

En donde Ps es la masa de todas las partículas sólidas que están contenidas en un volumen de sólido Vs.

El valor que se utiliza para la mayoría de los suelos es de 2.65 gr/cm3, siendo un poco menor para los suelos arcillosos y un poco mayor para los arenosos.

f. DENSIDAD APARENTE. La densidad aparente del suelo (Da) es la relación entre la masa de los sólidos y el volumen total que éstos ocupan, es decir, se incluye el espacio poroso existente entre las partículas sólidas. Por lo tanto, el nombre también es lo opuesto a la realidad.

Da = Ps = PsVTs Vs+ Vv

En donde Ps es la masa de todas las partículas sólidas que están contenidas en un volumen total de suelo VTs que incluye el volumen de sólidos Vs y el volumen de vacíos Vv.

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El valor de la densidad aparente varía de 1.0 g/cm3 en suelos arcillosos, orgánicos y bien estructurados, hasta alrededor de 1.8 g/cm3 en suelos arenosos compactados.

Valores de la densidad aparente de suelos de distinta clase textural.

Clase textural Da(g/cm3) Clase textural Da

(g/cm3)Arena 1.50 – 1.80 Migajón arcillo-limoso 1.15 – 1.30Arena migajón 1.40 – 1.70 Arcilla arenosa 1.10 – 1.25Migajón arenoso 1.30 – 1.50 Arcilla limosa 1.10 – 1.25Migajón 1.20 – 1.40 Arcilla 1.05 – 1.20Migajón limoso 1.15 – 1.40 Arcilla en agregados 0.90 – 1.10Limo 1.15 – 1.40 Arcilla sódica 1.20 – 1.50Migajón arcillo-arenoso 1.15 – 1.30 Arena compactada 1.80 – 1.90Migajón arcilloso 1.15 – 1.30 Suelo orgánico 0.80 – 1.00

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1.2.2. PROPIEDADES QUÍMICAS.

Las propiedades químicas del suelo dependen fundamentalmente de la cantidad y tipo de los coloides electronegativos o arcillas que contienen los suelos.

a. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA (CE). Este parámetro ha sido el más extendido y el más ampliamente utilizado en la estimación de la salinidad. Se basa en la velocidad con que la corriente eléctrica atraviesa una solución salina, la cual es proporcional a la concentración de sales en solución. Hasta hace unos años se expresaba en mmhos/cm, hoy día las medidas se expresan en dS/m (dS=deciSiemens), siendo ambas medidas equivalentes (1 mmhos/cm = 1 dS/m).

El agua pura  prácticamente no conduce la corriente eléctrica, pero el agua con sales disueltas o en solución si la conduce, ya que los iones solubles (cationes y aniones) presentes en la solución del suelo, están cargados positiva y negativamente por lo que son los que conducen la corriente, de tal manera que la cantidad de electricidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su movilidad. Así, a mayor concentración de sales en una solución mayor CE.

La medida de la conductividad eléctrica (CE) del suelo y de las aguas de riego. permite estimar en forma casi cuantitativa la cantidad de sales que contiene, aunque no indica qué sales están presentes. La forma como se puede estimar la CE en los suelos bajo riego, es a través de su medición en un extracto que se obtiene de una pasta de suelo saturada conocido como extracto de saturación.

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En 1954, el Laboratorio de Salinidad del Departamento de Agricultura de los EU (USDA), publicó el Manual No. 60, titulado "Diagnóstico y rehabilitación de suelos salinos y sódicos", como una guía práctica que pudiera ser de utilidad para los técnicos que afrontan problemas de suelo, planta y agua relativos a salinidad y alcalinidad. En dicho Manual define que un suelo es salino si la solución extraída de una pasta saturada del mismo tiene una CE de 4 mmhos/cm ó mayor (actualmente las unidades que se utilizan son dS/m), que es un concepto universal.

La CE es utilizada debido a que tiene la ventaja de su simplicidad y las determinaciones se pueden hacer muy rápidamente con bastante precisión, ya sea en el campo o en el laboratorio. Otra de sus ventajas es que los resultados se pueden correlacionar con los valores de la presión osmótica que las sales en solución pudieses generar, con la fórmula empírica que correlaciona la presión osmótica (PO) con la Conductividad Eléctrica expresada en dS/m, que se verá más adelante.

Por tanto, los criterios que analizan el riesgo de salinidad se basan en el valor de la CE de un suelo debido a que expresa de manera directa la concentración de sales, por lo que al conocer su valor especialmente cuando rebasa el límite de 4, permite inferir el grado de afectación salina del suelo y los posibles impactos en los rendimientos de los cultivos.

La forma en que los niveles excesivos de sales disueltas en el suelo afectan a los 90

cultivos cuando rebasan el límite de 4 dS/m de CE, son los siguientes:

Efecto osmótico. Las sales en la solución del suelo disminuyen la energía libre del agua al haber más solutos, lo que a su vez reduce la disponibilidad de ésta para las plantas exigiendo a las raíces un esfuerzo adicional para absorber el agua, causando estrés y afectando el crecimiento de las mismas. Es decir, a medida que se incrementa la concentración de solutos se aumenta la presión osmótica de la solución del suelo, provocando que la disponibilidad de agua para las plantas disminuya, por lo que éstas sufren por deficiencia de agua lo cual afecta su crecimiento. En el caso de las semillas, también afecta su germinación. Este efecto se manifiesta en el componente de presión osmótica (PO) de la ecuación de Esfuerzo de Humedad del Suelo, que es la siguiente:

EHS = T + PO

En donde:

T = Fuerzas de tensión con las que está retenida la humedad por el suelo (at)

PO ≈ Presión osmótica (at) se estima con la fórmula CE (mdS/m)*0.36 cuyo rango de validez es: 3 < CE x 103 < 30

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Efectos de toxicidad específica de un ion particular. Cuando la planta absorbe agua que contiene iones de sales perjudiciales (por ejemplo, sodio, cloruro, exceso de boro etc.), síntomas visuales pueden aparecer, tales como puntas y bordes de las hojas quemadas, deformaciones de las frutas etc.

Interferencia con la absorción de nutrientes esenciales. Un desequilibrio en la composición  las sales en el suelo puede resultar en una competencia perjudicial entre los elementos. Esta condición se llama " antagonismo", es decir, un exceso de un ion limita la absorción de otros iones. Por ejemplo, el exceso de cloruro reduce la absorción del nitrato, el exceso de fósforo reduce la absorción del manganeso, y el exceso de potasio limita la absorción del calcio.

Modificación del pH. Dado que la mayoría del agua de riego en las zonas áridas y semiáridas del país tienen un pH mayor a 7.0, cuando se propicia la salinización del suelo tiende a incrementarse también el pH, afectando la asimilabilidad de nutrientes.

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Es importante mencionar que los efectos de las sales de solución no son los mismos para todas las plantas y cultivos, ya que distintas plantas son más susceptibles a los efectos de salinidad que otras. Como manera orientativa se presenta el siguiente cuadro:

CE en dS/m a 25 °C Efectos0 – 4

No salinoDespreciable en su mayoría

4 – 8Moderadamente salinos

Se restringen los rendimientos de cultivos muy sensibles y disminuyen los rendimientos de la mayoría de los cultivos. Entre los que toleran están alfalfa, remolacha, cereales y los sorgos para grano.

8 – 16Fuertemente salinos

Sólo dan rendimientos satisfactorios los cultivos tolerantes.

> 16Muy fuertemente salinos

Sólo dan rendimientos satisfactorios algunos cultivos muy tolerantes.

También existe una ecuación empírica para obtener este valor a partir del valor de la CE, que es útil para hacer verificaciones de los resultados de los análisis de suelos. Además, en algunos países la concentración de sales solubles se mide en términos de partes por millón (ppm).

ppm = 0.64 (CE x 106)93

Su rango de validez es: 100 < CE x 106 < 5000

Existe también otra fórmula empírica para relacionar la CE con los miliequivalentes por litro (me/l) de sales totales en solución, que también sirve para verificar los resultados de los análisis de suelos.

me/l = 10 (CE x 103)

Por último, se resalta que a medida que el suelo se seca, la CE de la solución del suelo va en aumento. A una misma cantidad de sales aplicada al suelo, la concentración de las sales en la solución de suelo en capacidad de campo será menor, cuanto más agua sea capaz de retener el suelo.

b.CAPACIDAD DE INTERCAMBIO DE CATIONES (CIC). Es la capacidad que tiene un suelo de retener o adsorber cationes en el complejo de intercambio y depende o es equivalente a la cantidad de cargas negativas que puede tener ese suelo y que a su vez está en función de la cantidad y tipo de arcillas que tiene el suelo.

Los coloides se consideran como capas laminadas superpuestas, infinitamente delgadas, compuestas de minerales cristalinos, adoptando diversas formas y tanto la capa externa como la interna están cargadas eléctricamente y la suma de ambas representa un potencial eléctrico definido.

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Esto se debe a que las arcillas presentes en el suelo tienen cargas negativas libres que en la naturaleza se busca el equilibrio, por lo que son contrarrestadas por cationes de la solución del suelo que en automático se vuelven cationes intercambiables. Dichas cargas se originan por sustitución isomórfica o rompimiento de sus estructurar

Así, el intercambio catiónico es un proceso o reacción química continua, reversible y rápida, mediante el cual la fase sólida del suelo retira y retiene algunos cationes de la solución del suelo, al tiempo que le entrega cantidades equivalentes de otros, para establecer un nuevo equilibrio entre las dos fases

Se da por la atracción electrostática entre la superficie cargada negativa de la arcilla y del catión con carga positiva presentes en la solución del suelo y hasta hace poco se había venido utilizando como unidad el meq/100 gr, cuyo uso es todavía muy extendido. Actualmente ya se utilizan las unidades de centimoles de carga positiva por kilogramo, cmol(+)/kg o bien cmolc/kg (el valor numérico es el mismo con ambas unidades).

Los coloides electronegativos arcillas y ácidos húmicos, están rodeados de dos capas de cargas, la primera corresponde al propio coloide y es una capa sólida unida a la masa de la molécula y cargada negativamente.

La segunda es una capa líquida en la cual hay un enjambre de cationes, que le confieren su carga positiva y que se encuentran retenidos por las cargas

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negativas de la primera capa. A esta retención de los cationes se le llama adsorción.

El conjunto de estas dos capas recibe el nombre de “capa doble difusa” o complejo de intercambio; su espesor varía en función de algunos factores y ésta propiedad afecta a la dispersión o floculación de los coloides y en consecuencia determina el curioso comportamiento de los suelos salinos.

Los factores que controlan la intensidad del intercambio catiónico, son la cantidad y tipo de arcilla, la concentración del catión presente en la solución del suelo, su superficie específica, su carga, su densidad de carga y el tamaño del radio atómico y del radio hidratado del catión.

Generalmente la cantidad de cationes intercambiables es en una proporción considerablemente mayor que la de los cationes en solución.

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Los cationes más importantes existentes en la solución del suelo son Ca++, Mg++, K+ y Na+. En menor cantidad se pueden encontrar NH4, Mn++, Cu++ y Zn++ y en los suelos ácidos abunda el Al+++, por lo que la Capacidad de Intercambio de Cationes es un índice de la fertilidad del suelo.

Así, entre los cationes adsorbidos y los de la solución del suelo existe un equilibrio dinámico, que se caracteriza porque los cationes están pasando continuamente de un medio a otro, aunque su cantidad total se mantenga constante. Por tanto, una modificación en la solución del suelo repercute en la composición de los cationes adsorbidos, aunque en el suelo esa repercusión solo se produce lentamente.

La CIC varía según los distintos tipos de arcillas y de suelos; algunos valores propuestos por distintos autores se muestran de manera orientativa en la siguiente tabla:

Material CIC(meq/100 gr) Textura del suelo CIC

(meq/100g)Compuestos húmicos 300 – 500 Arena 1-5Materia orgánica 100 – 300 Arenoso franco a franco arenoso 5-10Vermiculita 120 – 150 Franco 5-15Esmectita 80 – 150 Franco Arcilloso 15-30Alófana 10 – 150 Arcilloso >30Montmorillonita 100Ilita 30 – 60

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Clorita 10 – 40Arena 0Caolinita 1 – 10Limo de cuarzo < 0.01Mica (limos) 0

La energía con que los cationes son adsorbidos es mayor cuanto mayor es la valencia del catión y para la misma valencia, cuanto menor es el radio de hidratación.

La serie siguiente denominada serie liotrópica, ordena los cationes por orden decreciente de energía de adsorción:

Al > Ba > Ca > Mg > K > Na > Li

Cuánto más pequeño es el radio hidratado y cuánto mayor la valencia de un catión, mayor es su poder de flocular el suelo. El calcio tiene un efecto floculante, mientras que el sodio dispersa el suelo.

Los cationes adsorbidos con más energía tienden a desplazar del complejo de cambio a los otros, que pasan a la solución del suelo y por lo tanto pueden ser eliminados mediante lavados. Así, los cationes intercambiables quedan protegidos contra los procesos de lixiviación.

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En la mayor parte de los suelos, el Ca representa el 80% de los cationes adsorbidos, por lo que estos suelos suelen tener buena estructura. Sin embargo, cuando las aguas de riego o las freáticas están cargadas de sales sódicas, el sodio puede alcanzar concentraciones elevadas en la solución del suelo y pasar al complejo de intercambio, en donde puede alcanzar porcentajes elevados que tiene importantes repercusiones sobre la estructura del suelo y otras propiedades.

c. SODIO INTERCAMBIABLE EN LOS SUELOS (PSI). En el estudio de suelos salinos, es de mucha importancia el porcentaje que el Na representa respecto a los demás cationes adsorbidos en el complejo de intercambio.

El sodio ocupa el sexto lugar por su abundancia entre todos los elementos de la corteza terrestre, que contiene el 2.83% de sodio en sus formas combinadas, por lo que después del cloro, es el segundo elemento en solución más abundante en el agua de mar. También de manera general, es el catión más abundante en las aguas de riego y por consiguiente en la solución del suelo.

Aunque en el agua de mar el magnesio le sigue al sodio en abundancia, en las aguas de riego el calcio es el que le sigue al sodio, luego el magnesio aunque en una proporción mucho menor y por último el potasio, generalmente en mínimas concentraciones.

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Concentraciones estimadas de cationes y aniones en un agua de riego

CATIONES Concentración ANIONES Concentraciónmeq/litro mg/litro meq/litro mg/litro

Sodio 10-35 10-23 Cloruro 15-25 15-28Calcio 5-15 5-10 Sulfatos 5-15 10-25Magnesio 2-4 1-1.5 Bicarbonatos 3-8 5-15Potasio 0.001-0.08 0.001-0.005 Carbonatos 0.001-0.1 0.001-0.07

En general en los suelos, los cationes intercambiables en las arcillas están en equilibrio con los iones de la solución del suelo. Cuando en las aguas de riego o en las aguas freáticas aumentan las proporciones de sodio en relación a los otros cationes especialmente al calcio, la tendencia a la sodificación o alcalinización del suelo también se incrementa teniendo consecuencias negativas (solo en algunas ocasiones, lo que motivó que se estudiara tanto el concepto de Porcentaje de sodio intercambiable (PSI) en los suelos, como el de Relación de adsorción de sodio (RAS) en las aguas de riego.

PSI = Na intercambiable (meq/100 g de suelo) / CIC (meq/100 g de suelo)

PSI = 100 x SI/CIC

En el Manual 60 titulado "Diagnóstico y rehabilitación de suelos salinos y sódicos", se define a los suelos sódicos como aquellos que presentan concentraciones excesivas de sodio intercambiable, de tal manera que afectan ó

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alteran desfavorablemente su productividad. Para clasifica a los suelos sódicos, menciona que el laboratorio había considerado el valor de 15 por ciento de sodio intercambiable como límite tentativo y algo arbitrario de separación entre los suelos no sódicos y los sódicos, pero que no contaban con la suficiente experiencia ó datos que justificara el cambio de éste límite.

Así, de manera calificativa un suelo es sódico cuando existen concentraciones muy elevadas de sodio en la solución de suelos arcillosos (se requiere esta condición para que suceda), por lo que consecuentemente también predomina en el complejo de intercambio desplazando al calcio.

Este exceso de sodio altera el equilibrio existente en el complejo de intercambio, al no permitir que se contrarresten todas las cargas negativas libres de las arcillas, debido a que la carga positiva de sodio es monovalente (+1), comparada con la del calcio que es bivalente (+2), además de que los radios iónicos y el radio de hidratación del sodio son comparativamente más elevados que los del calcio (el calcio es más efectivo que el sodio para lograr el equilibrio de las cargas libres de las arcillas), quedando cargas negativas libres y presentándose en ese momento la condición de un suelo sódico.

La importancia de este proceso, radica en el efecto negativo dispersante en los agregados que tiene el Na en un suelo sódico, pero para que se presenten problemas de socio intercambiable o sodicidad en un suelo, tienen que darse las siguientes condiciones:

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a. Que el agua de riego tenga “altos” contenidos de sodio soluble, que lo define la Relación de absorción de Sodio (RAS),

b. Que en la solución del suelo predomine el sodio soluble.c. Que el suelo tenga “altos” contenidos de arcillas con altos valores de CIC y

bajos contenidos de arena.d. Que en el complejo de intercambio predomine el sodio intercambiable. e. Que por lo tanto no se contrarresten todas las cargas negativas libres de las

arcillas, quedando algunas libres.f. Que se presente una repulsión o separación entre arcillas y por lo tanto una

desagregación, desagrupación, pérdida de estructura, dispersión o defloculación.

g. Cuando un suelo sufre una dispersión o defloculación por efecto del sodio, su estructura se afecta y destruye con diferentes grados de intensidad, propiciando una compactación que sella total o parcialmente al suelo, afectando el rendimiento de los cultivos debido a que se ocasiona lo siguiente:

Se reduce la infiltración del agua de riego. Se endurece el suelo por lo que se dificulta la germinación y se crean

condiciones inadecuadas para el desarrollo del sistema radicular de las plantas.

Se limita el intercambio gaseoso entre la atmósfera y el perfil del suelo, reduciéndose la disponibilidad de oxígeno y la capacidad de oxigenación en la zona radicular.

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Se crean condiciones de excesos de humedad que propician las enfermedades fungosas.

Se disminuye la eficiencia del riego, incrementándose el escurrimiento superficial y el tiempo de riego necesario para reponer el agua consumida por el cultivo.

Los suelos sódicos tienden a hincharse cuando se mojan, luego se endurecen y cuando están secos, presentan una costra dura, seca, cuarteada y agrietada en su superficie.

 NOTA. ES MUY IMPORTANTE ACLARAR QUE EL SODIO INTERCAMBIANBLE AL ESTAR EN EL COMPELJO DE INTERCAMBIO, NO PROVOCA EFECTOS TÓXICOS A LA PLANTA, LO QUE SOLÁMENTE SUCEDE CUANDO ESTÁ EN EXCESO EN LA SOLUCIÓN DEL SUELO.

d. pH (acidez y basicidad del suelo). La forma más usual de diagnosticar la acidez o basicidad de un horizonte de suelo, se basa por su rapidez y facilidad, en la medida del pH en una suspensión suelo-agua:

pH = -log (H3O+)

Los valores de pH en agua de los sistemas naturales se hallan generalmente en el intervalo de 4.5 a 10.

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Los efectos esperados para los distintos intervalos establecidos por el USDA (1971) son los siguientes:pH Evaluación Efectos esperados

< 4.5 Extremadamente ácido Condiciones muy desfavorables.4.5 – 5.0 Muy fuertemente ácido Posible toxicidad por Al+.5.0 – 5.5 Fuertemente ácido Exceso de Co, Cu, Fe, Mn y Zn.

Deficiencia de Ca, K, N, Mg, Mo, P y S.Suelos sin carbonato cálcico.El hormigón ordinario resulta atacado.Actividad bacteriana escasa.

5.6 – 6.0 Medianamente ácido Intervalo adecuado para la mayoría de los cultivos.6.1 – 6.5 Ligeramente ácido Máxima disponibilidad de nutrientes.6.6 – 7.3 Neutro Mínimos efectos tóxicos.

Por debajo del pH 7 el Ca CO3 no es estable en el suelo.7.4 – 7.8 Medianamente básico Suelos generalmente con CaCO3.7.9 – 8.4 Básico Disminuye la disponibilidad de P y B.

Deficiencia creciente Co, Cu, Fe, Mn, Zn.Suelos calizos.Clorosis férrica debida al HCO3.

8.5 – 9.0 Ligeramente alcalino En suelos con carbonatos el pH puede deberse al MgCO3, si no hay sodio intercambiable.Mayores problemas de clorosis férrica.

9.1 – 10 Alcalino Presencia de Carbonato de Sodio.> 10 Fuertemente alcalino Elevado porcentaje de sodio intercambiable (PSI>15%).

Toxicidad por Na y B.Movilidad del P como Na3PO4.Actividad microbiana escasa.Micronutrientes poco disponibles, excepto Mo.

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1.3. CALIDAD AGRONÓMICA DEL AGUA DE RIEGO O CRITERIO AGRONÓMICO DE LA CALIDAD DEL AGUA DE RIEGO

DIFERENTES CONCEPTOS DE CALIDAD DEL AGUA.SINÓNIMOS DE CALIDAD: calificativo, categoría, clase, tipo, etcGENERAL: atributos, aptitudes, propiedades, características, poderes, cualidades,

bondades, limitantes, etc.BUENA: idónea, adecuada, conveniente, favorable, ventajosa, buena, pura, útil,

aprovechable, etc.MALA: impura, inadecuada, perjudicial, nociva, dañina, mala, desventajosa,

insalubre, peligrosa, desfavorable, amenazadora, etc.

Cuando se habla de calidad del agua de riego, se da por supuesto que se trata de calidad en relación con la salinidad, sin embargo, actualmente también hay otros criterios de calidad, dependiendo del origen del agua, el tipo de cultivo y su fin o del método de riego a utilizar.

Por ejemplo, en aguas residuales son fundamentales los aspectos sanitarios, existiendo restricciones para el riego de algunas hortalizas que se riegan por

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gravedad. Otro ejemplo es en el caso de riego localizado, en el cual un factor importante de calidad son la cantidad de sólidos disueltos por el riesgo de taponamientos.

Así, en este capítulo se enfocará básicamente al aspecto de la salinidad en la calidad del agua de riego.

La calidad del agua para riego se determina por la composición y concentración de los constituyentes que pueda contener en solución o suspensión, adquiridos durante su transporte desde los puntos de precipitación e infiltración hasta donde es utilizada.

Esa calidad determina el comportamiento de los suelos y los cultivos en los aspectos relacionados con el ensalitramiento, la dispersión o destrucción de la estructura, la deposición de sedimentos y la diseminación de plagas y enfermedades fungosas .

Generalmente cuando se clasifica un agua que se pretende utilizar para fines de riego y definir o determinar sus ventajas o desventajas, se toma en cuenta la composición química de ésta. Si bien es de mucha utilidad, resulta incompleta y dependerá de la experiencia que tenga el analista para realizar predicciones en el uso del agua de riego.

Dado que los problemas que se pueden presentar en los suelos de riego no se deben exclusivamente a la composición química de agua, se hace necesario introducir el concepto de calidad agronómica del agua (Aceves, 1979), que toma en cuenta las

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interacciones agua-suelo-planta.

Así, la Calidad agronómica del agua de riego o Criterio agronómico de la calidad del agua de riego, son conceptos para especialistas en irrigación.

Se refiere al manejo agronómico o integral del agua de riego, que se aplica únicamente y exclusivamente cuando el agua presenta problemas aparentes o reales de su calidad química, que es en la minoría de los casos en que se aprovecha agua para riego en México (menos del 10% aunque va creciendo paulatinamente).

Es decir, cuando el agua de riego no presenta problemas de calidad química entonces no hay de que preocuparse y por lo tanto de ocuparse (no se necesita un especialista en irrigación).

Este concepto hace intervenir a todos o casi todos los factores naturales e inducidos que participan en el riego, involucrados con un problema que se puede originar por un agua para riego que presenta aparentes problemas de calidad química, aunque en la actualidad también deben considerarse posibles problemas de sanidad biológica.

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FACTORES QUE SE DEBEN CONSIDERAR EN LA CALIDAD AGRONÓMICA DEL AGUA DE RIEGO

Parte uno de una no adecuada calidad química del agua de riego

A. Fracción de lavado B. Tipo de suelo C. Cultivo por regar D. Método de riego: superficial, aspersión, goteo, etc. E. Prácticas de manejo F. Mezclas de agua G. Adición de productos químicos H. Ósmosis inversa

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1.3.1. FRACCIÓN DE LAVADO O SOBRE-RIEGOComo ya se mencionó, todas las aguas de riego contienen sales, por lo que al aplicar un riego a un suelo, los procesos evapotranspirativos de las plantas consumen solamente el agua del suelo dejando la mayoría de las sales disueltas en él, por lo que si los excesos de sales que se van quedando no son removidos o eliminados hacia estratos inferiores y fuera de la parcela, ineludiblemente se conduce a un proceso artificial de salinización directa o primaria de los suelos.

Por lo tanto, para evitar la acumulación progresiva de sales lixiviando o lavando los excesos de sales que se van acumulando, se debe aplicar una cantidad adicional de agua a los requerimientos del cultivo, que se conoce como lámina de sobre-riego o fracción de lavado o requerimiento de lavado.

Su valor depende de las características químicas y físicas del suelo, de la calidad del agua de riego y de la tolerancia a las sales del cultivo a establecer, resaltando que esta lixiviación de los excesos de sales solo puede lograrse siempre y cuando existan condiciones favorables de drenaje interno en los suelos que lo permitan. Como es lógico, los valores anteriores nunca podrán ser inferiores a los que posee el agua de riego. La fórmula que se utiliza para este cálculo es la siguiente:

FL = (CEr * LR) / (CEsf – CEr)109

FL = Fracción de lavado (cm) CEr = Conductividad eléctrica del agua de riego (dS/m) LR = Lámina neta de consumo de agua por el cultivo (cm) CEsf = Conductividad eléctrica deseada de la solución del suelo después del

riego o lavado (mmhos/cm o dS/m)

ALGUNOS EJEMPLOS DE SU CÁLCULO:CULTIVO CEr

(dS/m)LR

(cm)CEsf

(dS/m)FL

(cm)LRT(cm)

Trigo 1.5 42 6 14 56Trigo 1.0 42 6 8 50

Algodón 1.5 64 5 27 91Algodón 1.0 64 5 16 80

Maíz 1.0 48 4 16 64Maíz 0.6 48 4 8 56

Tomate 1.0 60 3 30 90Tomate 0.6 60 3 15 75

No se puede olvidar que el incremento de la fracción de lavado lleva a un mayor consumo de agua, esto no solo disminuye la rentabilidad sino que puede elevar excesivamente la altura de nivel freático con las consecuencias que ya se conocen.

Es muy importante aclarar que en aproximadamente el 90% de la superficie que se riega actualmente en México, generalmente no se requiere de una aplicación

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rigurosa de los sobre-riegos, debido a que en la mayoría de estas parcelas se utilizan métodos de riego por gravedad, los cuales por naturaleza son ineficientes (se suministra agua en exceso). Es decir, en la práctica de manera indirecta se está proporcionando los sobre-riegos requeridos, dado que al utilizar estos métodos siempre se aplica una cantidad mayor a los requerimientos netos del cultivo.

Por lo tanto, es importante considerar el método de riego que se utiliza y la forma en que se deben de aplicar los sobre-riegos, de acuerdo a lo siguiente:

a. Cuando la parcela se riegue por gravedad. Es conveniente que el primer cultivo que se siembre sea uno que riegue por inundación y lo más recomendable es utilizar el método de riego de curvas a nivel, por ser con el que se asegura una mayor y mejor aplicación y percolación del agua y por lo tanto, favorecer el lavado del exceso de sales. En este caso, generalmente no se necesitará efectuar los cálculos de los sobre-riegos, ya que por sus características se aplica la suficiente agua para satisfacerlos, aunque su limitante es que no es tan sencillo tener un buen control para la medición rigurosa de ellos. Para todos los casos, se recomienda que con la primera lámina de riego se suministre la mayor cantidad de agua que sea posible, dado que es cuando se presenta mayor eficiencia para el lavado de sales, y que las siguientes láminas se apliquen lo más frecuente posible aunque con una magnitud menor a la de la inicial.

b. Cuando se tenga un sistema de riego por aspersión. Como la aplicación del agua con este método es más eficiente, si es necesario calcular los sobre-riegos

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para adicionarlos a los requerimientos del cultivo. En este caso pueden aplicarse con un mejor control en cuanto a su cantidad, por lo que también se recomienda que con el primer riego se suministre la mayor cantidad posible del sobre-riego, y en los siguientes se dosifique el restante de acuerdo al intervalo entre los riegos, tratando de aplicarlos lo más frecuente posible.

c. Cuando se utilicen métodos de riego localizados (goteo o microaspersión). Son los métodos que presentan mayor eficiencia de aplicación, por lo que también requieren de calcular los sobre-riegos y dosificarlos. Se consideran como un caso especial, ya que por un lado con un adecuado manejo de ellos es factible aminorar los efectos de las sales a los cultivos, y por otro, al no cubrir con riego toda la superficie, se propicia que únicamente se eliminen las sales en el área de aplicación y se presente una acumulación de ellas en la frontera de los patrones de humedecimiento. Por lo que es recomendable que inicialmente y después periódicamente, se realice un lavado especial previo a la siembra en la totalidad del área de cultivo, utilizando el método de riego de curvas a nivel para poder eliminar de manera uniforme los excesos de sales.

d. Disponibilidad de agua. Este aspecto se debe tomar en cuenta cuando la fracción de lavado sea muy elevada debido a que la concentración del agua de riego también los es, ya que en la mayoría de estos casos no se tiene suficiente disponibilidad y el usuario decide no aplicarla y de plano dejar su regar y abandonar su parcela. Caso contrario si sigue regando sin aplicar la fracción de lavado correspondiente, propiciará el ensalitramiento de su parcela. Sin

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embargo, pueden presentarse limitadísimas ocasiones en que aunque la fracción de lavado sea muy elevada, exista la convicción del usuario y busque como tener disponibilidad, por ejemplo, reduciendo su área de siembra o comprando los volúmenes adicionales que requiere.

e. Condiciones de drenaje. Dado que la fracción de lavado implica volúmenes adicionales de agua que se deben drenar para sacar las sales que se van acumulando fuera de la parcela de riego, es importante que cuando se vigile y se aplique la FL, se tengan las condiciones de drenaje que propicien su drenado hacia estratos inferiores y fuera de la parcela, eviten la elevación de los niveles freáticos.

1.3.2. TIPO DE SUELO:4.2.3.1. Propiedades físicas

a.Textura vs RAS4.2.3.3. Otras

a.Estratificación y morfología del perfil: las capas duras dificultan el lavado de las sales.

b.Profundidad

1.3.3. CULTIVO POR REGAR: Tolerancia a la salinidad, al sodio o a elementos tóxicos

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Densidad de siembraFinalidad (grano, forraje, etc), etc.

1.3.4. MÉTODO DE RIEGO:

Superficial (no por surcos), aspersión, goteo, etc. El riego por gravedad permite lavados enérgicos. Con riego por aspersión con aguas salinas pueden producir quemaduras en

las partes aéreas de la planta. Con riego por goteo se puede contrarrestar parcialmente el efecto osmótico

manteniendo altos niveles de humedad aprovechable El riego por subirrigación está totalmente descartado ante problemas de

salinidad. La fertiirrigación permite aprovechar aguas con ligeros problemas de

concentración de sales en el agua de riego La Hidroponia permite aprovechar aguas con fuertes problemas de

concentración de sales en el agua de riego

UTILIZACIÓN DE LA HIDROPONIA PARA EL USO Y APROVECHAMIENTO DE AGUAS CON PROBLEMAS DE SALES

Hidroponía (cultivo sin suelo). Sistema de producción en el que las raíces de las plantas se riegan con una mezcla de elementos nutritivos esenciales disueltos

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en agua y en el que en vez de suelo se utiliza como sustrato un material inerte o simplemente la misma solución.

Ventajas de la hidroponia sobre el cultivo en suelo:

• Balance ideal de aire, agua y nutrientes.• Humedad uniforme.• Gran ahorro en el consumo de agua.• Se tiene un control fácil y completo del pH.• Corrección fácil y rápida de la deficiencia o exceso de un nutriente en el caso

poco probable de que se presentara.• Permite una mayor densidad de población.• Se obtienen más altos rendimientos y productos de mejor calidad.• Se tiene mayor uniformidad en los cultivos.• Producción intensiva, ya que se pueden producir varias cosechas al año (con

clima adecuado o invernaderos).• Hay mayor precocidad en los cultivos.• No se requiere rotación de cultivos.• Hay mayor limpieza e higiene.• Se pueden utilizar agua con altos contenidos de sales.• No ocasiona problemas de acumulación de sales en los suelos, ni de

sodificación ni de drenaje.

Desventajas:115

• Requiere relativamente de una alta inversión inicial.• Se necesita de cierta destreza técnica y conocimiento hortoflorícola.• Se requiere de estudios de mercado.• Se requiere cuidado con los detalles, especialmente en la preparación y manejo de la solución nutritiva, debido en gran parte a que en los países en que más se ha desarrollado la técnica hidropónica, han seguido una tendencia hacia la automatización y la sofisticación de los equipos y estructuras, como un intento para luchar contra los principales problemas de su agricultura: frío día y noche, nieve, falta de luz e invierno, mano de obra cara y escasa, etc.

Esta sofisticación ha ocasionado una mayor dificultad en el manejo técnico de la hidroponia, que la pone fuera del alcance de la mayoría de la gente. Así, un productor requeriría de un alto nivel de especialización o de asesoría casi permanente y muy calificada.

Si a esto se agrega que en nuestro país existe un desconocimiento de sus principales componentes (sustratos, soluciones nutritivas, especies más indicadas, etc.), así como de la operación de esta técnica debido a la escasa literatura existente, queda claro el porqué muchas personas piensan en la hidroponia como una tecnología misteriosa y complicada que sólo puede ser entendida y trabajada por los grandes especialistas.

Justificación y condicionantes para el uso de Hidroponia.México tiene condiciones más favorables para la hidroponia, tanto técnicas como

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económicas (no neva, menos frío, mucha luz, mano de obra abundante y barata, etc.).

La producción debe orientarse a adaptar, diseñar, desarrollar y evaluar modalidades de cultivo más económicas en relación a sus costos de instalación y operación y que al mismo tiempo sean rentables, además de que sean simples y transferibles, es decir, fáciles de ser manejadas por los productores con un mínimo de asesoría y con menos riesgo de fracaso.

Por último, se deberán adaptar los sistemas a los materiales y condiciones disponibles regionalmente, a fin de bajar costos y evitar condiciones de dependencia.

Ventajas y mecanismos de la Hidroponia para contrarrestar los efectos de las sales a los suelos y cultivos:

Al Suelo:

A. Acumulación o almacenamiento de sales. Al utilizar un sustrato inerte y de alta permeabilidad, se reduce fuertemente el proceso de acumulación de sales solubles y adsorbidas.

B. Problemas de humedad aprovechable por la tensión o retención del suelo. No se presenta competencia entre el suelo y las plantas por la humedad, ya que la

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tensión del suelo es mínima al no existir coloides en el sustrato y estar este formado por partículas relativamente grandes; además, se tiene un continuo y oportuno suministro de agua que permite mantener una alta humedad aprovechable o un mínimo EHS.

C. Presión osmótica por la presencia de sales que limita la disponibilidad de agua aprovechable para las plantas. Se presenta con mucho menos intensidad que en el suelo, ya que la continuidad de la irrigación mantiene altos niveles de humedad aprovechable que contrarrestan los efectos osmóticos de las sales, además de disminuir la acumulación de sales en la solución de sustrato al estarlas diluyendo.

D. Defloculación de los suelos por excesos de sodio intercambiable. El sustrato inerte que se utiliza no tiene capacidad de intercambio de cationes, por lo que no se presenta este problema.

E. Incremento del pH por la acumulación de sales que limita el aprovechamiento y absorción de nutrientes. No se presenta, ya que a diferencia del suelo, en hidroponia es fácil corregirlo y regularlo.

A las Plantas:

A) Ajuste osmótico de la planta para absorber (mecanismo que desgasta a la planta). Se aminora notablemente por mantener condiciones adecuadas de

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humedad.

B) Toxicidad. Se contrarresta y disminuye equilibrando la solución nutritiva, con lo que se evita la predominancia en la concentración de los posibles elementos tóxicos.

C) Absorción desequilibrada de nutrientes por el antagonismo de los iones y radicales presentes. Se disminuye notablemente por suministrar en la solución nutritiva los elementos en las formas químicas más asimilables, y por regular el pH y el balance de cargas en la misma.

D) Efectos en la división celular. Se disminuye en gran medida, ya que las sales no se concentran en la solución que absorben las raíces y por lo tanto, no hay acumulación dentro de las células.

ESTRATEGIAS ADICIONALES PARA AMINORAR CON HIDROPONIA LOS POSIBLES EFECTOS NEGATIVOS DE LAS ALTAS CONCENTRACIONES DE SALES Y ALGUNOS IONES COMO EL SODIO, CLORO Y BORO, ADEMÁS DE ALTA ALCALINIDAD PRESENTE EN EL AGUA.

A. Riego por goteo. Es la técnica que más se emplea para disminuir el efecto tóxico de las elevadas concentraciones de sales en el agua, al mantener altos niveles de humedad aprovechable evitando con ello que las sales se concentren y además, permite aplicar sobreriegos para lavar sales.

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B. Tipo de sustrato. El uso de sustratos sin capacidad de intercambio catiónico y de una alta permeabilidad, contribuye a evitar la acumulación de sales alrededor de las raíces que normalmente tiene lugar con el paso del tiempo en los suelos.

C. Utilización de ácidos en la solución nutritiva. Cuando exista la necesidad de bajar el pH del agua de riego y así aumentar la disponibilidad de nutrientes esenciales para los cultivos, se pueden utilizar ácidos en lugar de sales fertilizantes para proporcionar varios de los nutrientes requeridos en la solución nutritiva (principalmente ácido nítrico, fosfórico y sulfúrico).

D. Preparación de las soluciones nutritivas. Se puede obtener en general una solución más rica en calcio, magnesio y potasio a fin de contrarrestar la acción tóxica del sodio y hacer ajustes periódicos.

E. Uso de acolchado plástico. Para disminuir la evaporación del agua en la superficie del sustrato y reducir la posible acumulación de sales, se pueden proteger las tinas de crecimiento con acolchado plástico, el cual ocasiona que la mayor parte del agua que se evapora se condense en la superficie interior del plástico, volviendo a precipitarse pero ahora en forma de agua dulce, ayudando a lavar las sales y a disminuir su concentración en la capa superficial.

F. Selección de especies y variedades relativamente tolerantes.

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G. Reducción del tiempo de exposición de los cultivos al riego con aguas salinas. Dado que entre más tiempo del ciclo de vida de una planta esté expuesta a la salinidad más será el daño que puede sufrir, en algunos casos se puede llevar a cabo transplantes y no realizar la siembra directa (con plantas obtenidas en semilleros irrigados con agua dulce), y en otros casos, aplicar prácticas vegetativas para acortar el ciclo vegetativo del cultivo, por ejemplo, en jitomate mediante el despunte temprano de la yema terminal para dejar solo uno o dos racimos de fruto pero manejando muy altas densidades de población,

1.3.5. PRÁCTICAS DE MANEJO:

Preparación del sueloIntervalos de riegoRotación de cultivos entre surcos y de cobertura

1.3.6. MEZCLAS DE AGUA

Vb CEb + Vs CEs = Vm CEm

• V = Volumen121

• CE = Conductividad eléctrica• b = buena• s = salada• m = mezcla

Con respecto al valor del RAS que se obtiene con una mezcla, se utiliza la siguiente fórmula:

RASdil = RAS d-l/2

En donde d es el factor de dilución, que se obtiene aumentando una unidad al volumen de agua salada que se utiliza en la mezcla.

EJEMPLO: pag. 344 libro E. Aceves N.

Se tiene agua de un pozo en el Valle de Mexicali, con las siguientes características:

CEb = 1.5 dS/mCEs = 12.5 dS/m

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RAS = 18

Se quiere formar una mezcla que tenga una CE de 2 dS/m. ¿Qué proporción hay que poner de cada agua?.

Asignándole la unidad al volumen de agua salada para determinar el volumen de agua buena, es decir, usando un volumen de agua salada, se tiene:

Vm = Vb + Vs = Vb + 1

Substituyendo los valores del ejemplo:

Vb x 1.5 + 1 x 12.5 = (Vb + 1) 2

1.5 Vb + 12.5 = 2 Vb + 2

2 Vb – 1.5 Vb = 12.5 - 2

Despejando Vb se tiene:

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Vb = 10.5 / 0.5 = 21

por lo que:

Vm = 21 + 1 = 22

Lo que indica que para obtener una mezcla con una CE de 2 dS/m, hay que agregar 21 volúmenes de agua del Río Colorado por cada volumen del agua salada del pozo.

El factor de dilución es: d = 21 + 1 = 22

y la RAS diluida será:

RASdil = RAS d-l/2 = 18 / = 3.8

Lo que indica que cuando esta agua entre en equilibrio con el suelo no afectará las propiedades físicas de éste, ya que el PSI que produciría sería muy bajo.

1.3.7. ADICIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS124

a.Yeso b.Calc.Otros minerales con calciod.Utilización de ácidos. Cuando exista la necesidad de bajar el pH del agua de

riego y así aumentar la disponibilidad de nutrientes esenciales para los cultivos, se pueden utilizar ácidos en lugar de sales fertilizantes para proporcionar varios de los nutrientes requeridos en la solución nutritiva (principalmente ácido nítrico, fosfórico y sulfúrico).

1.3.8. DESALINIZACIÓN DEL AGUA

1.3.8.1. Ósmosis inversaEl proceso consiste en bombear agua a una alta presión y pasarla a través de membranas semipermeables que permite el paso de moléculas de agua mientras que rechaza las especies iónicas disueltas, produciendo una corriente prácticamente libre de sales que se denomina permeado que separan el agua y la sal, obteniéndose dos productos: salmuera y agua con baja concentración de sal, que tratada adecuadamente puede utilizarse como agua potable.

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una corriente que contiene una mayor concentración de sales (salmuera) que cuenta con aquellas sales que han sido rechazadas por la membrana de ósmosis inversa, esta corriente suele denominarse rechazo.

La presión necesaria para que ocurra este proceso depende de la cantidad de sales disueltas y el porcentaje de recuperación que se quiera obtener. Por ejemplo, la presión de operación para desalar agua de mar es de 60 bar (o superior) mientras que la presión de operación de una desalobradora puede estar por el orden de los 21 bar, dependiendo de la salinidad de la alimentación y del porcentaje de recuperación deseado.

1.3.8.2. Electrodiálisis Funciona haciendo pasar una corriente de agua entre dos electrodos con cargas opuestas. Debido a que la sal disuelta en agua consiste en iones positivos y negativos, los electrodos jalan a los iones fuera del agua, dejando el agua más fresca en el centro de la corriente. Una serie de membranas separa la corriente de agua potable de las corrientes cada vez más saladas. El proceso de electrodiálisis hace que partículas de sal, que tienen una pequeña carga eléctrica se "extraigan" del agua, cuando se crea una corriente eléctrica determinada.

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1.4. RELACIONES AGUA-SUELOEl agua del suelo interviene en el ciclo hidrológico que se puede considerar integrado por un conjunto de compartimentos. El suelo constituye uno de ellos y es el principal suministrador de agua para las plantas, por su capacidad de almacenarla y e ir cediéndola a medida que se requiere (porta).

El agua que entra en el suelo circula por el espacio de macroporos y pasa a ocupar total o parcialmente los poros capilares donde puede ser retenida.

El agua del suelo generalmente se encuentra alojada en los poros cuyo diámetro es menor de 10 micras, puesto que los poros de mayor tamaño drenan fácilmente el agua y permanecen ocupados por aire, excepto cuando las condiciones del suelo impiden el libre drenaje.

El comportamiento físico del suelo viene controlado por su contenido de humedad, que influye en la consistencia, penetrabilidad, temperatura, plasticidad, etc.

2.3.1. Contenido de humedad

El contenido de humedad del suelo es muy variable, tanto en tiempo como en distancia y profundidad para un mismo punto. El contenido de agua del suelo se puede expresar en tres formas generales:

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a.Contenido volumétrico. Es el volumen de agua contenido en una unidad de volumen de suelo. Puede expresarse como el porcentaje de agua del suelo con respecto al total del suelo. Por tanto, la ecuación sería:

Pv = VaVt

x 100

Donde: Pv = porciento en volumen.Va = Volumen de agua, cm3.Vt = Volumen total, cm3.

b.Contenido gravimétrico. Es la masa de agua contenida en el suelo por cada gramo de masa de sólidos. Puede expresarse en porcentaje y éste indica los gramos de agua contenidos por cada 100 gr de masa de suelo. La determinación de la humedad gravimétrica constituye el método de referencia para medir el contenido de humedad de un suelo y se puede calcular por medio de la siguiente ecuación:

Ps = Psh − PssPss

x 100 = PaPss

x 100

Donde: Ps = Contenido de humedad, %.Pss = Peso del suelo seco, gr.Psh = Peso del suelo húmedo, gr.Pa = Peso del agua contenida, gr.

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c.Lámina de agua. Es la cantidad de agua presente en el suelo expresada en centímetros o unidades equivalentes. El conocimiento de la lámina de agua contenida en un estrato de suelo es muy útil para el cálculo de la lámina de riego que se debe aplicar para llevar el suelo a capacidad de campo.

2.3.2. Capacidad de retención de humedad. Es la cantidad de agua que puede retener un suelo en contra de las fuerzas de gravedad. Depende de la textura del suelo, que a su vez determina el área específica o área de contacto, contenido de microporos y propiedades de adhesión y cohesión del agua).

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2.3.3. Constantes de humedad del suelo

a.Saturación. Se dice que un suelo está saturado cuando todos sus poros están llenos de agua, situación que se puede presentar en el estrato superior del suelo inmediatamente después de aplicar un riego o una lluvia pesada y también cuando a cierta profundidad existe un estrato impermeable, cuando el drenaje es demasiado lento, etc. En estado de saturación el potencial mátrico de un suelo es cero.

b.Capacidad de campo. Es la máxima cantidad de agua que un suelo puede retener en contra de la fuerza de gravedad; expresado de otra forma, es el contenido de humedad que permanece en el suelo después de un riego pesado o de una lluvia fuerte, cuando cesa prácticamente el movimiento descendente del agua. Debe aclararse que la definición implica un libre movimiento de agua en el suelo y la acción única de la gravedad, sin evaporación u otra forma externa que actúe sobre el suelo.

La capacidad de campo se obtiene entre los 2 y 5 días después del riego y es una constante característica para cada suelo; depende fundamentalmente de la textura, contenido de materia orgánica y grado de compactación de éste.

La capacidad de campo también se define como el límite superior del agua del suelo aprovechable por las plantas.

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La situación de un suelo a capacidad de campo es muy favorable para el desarrollo de los cultivos, que encuentran en el suelo agua abundante retenida con una energía que es fácilmente superada por la succión de las raíces al mismo tiempo que el suelo está suficientemente aireado para permitir la respiración radicular.

En la capacidad de campo intervienen mucho más los microporos que los macroporos; en consecuencia es una propiedad que depende más de la textura que de la estructura y por lo tanto se puede determinar en muestras alteradas.

c.Punto de marchitamiento permanente. El contenido de agua puede descender por debajo de la capacidad de campo como consecuencia de la evaporación y de la transpiración de las plantas. L película de agua que rodea a las partículas se hace cada vez más fina y a medida que el contenido de humedad disminuye, se hace más difícil la absorción de agua por las raíces, hasta que se alcanza un estado llamado punto de marchitamiento permanente.

El concepto de punto de marchitamiento permanente se define como el contenido de humedad en un suelo cuando una planta indicadora (girasol o jitomate con 4 o 5 hojas) recién marchita no es capaz de recobrar su turgencia ni en una atmósfera saturada de humedad y se marchita permanentemente. El contenido de humedad del suelo donde crece la planta es variable; por lo tanto conviene evaluar todo.

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Así, el PMP es el porcentaje de humedad en el cual la fuerza de succión de las plantas es exactamente igual a la presión negativa que el suelo ejerce sobre el agua. También el PMP es el porcentaje de humedad retenido a la presión osmótica en las raíces de las plantas, y que dicha tensión es aproximadamente de 15 atmósferas.

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Suelo saturado

Capacidad de Campo

Punto de M architam ientoPermanente

Agua gravitacional

Drena je rápido

Agua disponible

Drenaje lento

Agua no disponible

Sin drenaje prácticamente

Suelo seco

Agua no retenidapor el suelo

Agua retenidapor el suelo

Figura. Clases de agua en el suelo y su disponibilidad para las plantas.

Espacios vacíos con agua ≈ 50% ≈ 75% 100%Suelo 100% seco pmp cc sat

Agua higroscópica o retenida no aprovechable para las plantas

Aguaretenida

aprovechable para las plantas

Aguagravitacional

Humedad aprovechable 0% 100% Contenido de humedad

Suelo Arcilloso ≈ 16% ≈ 32% ≈ 64% Suelo Franco arenoso ≈ 8% ≈ 16% ≈ 32%

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2.3.4. Clases de agua del suelo. Uno de los conocimientos empíricos más antiguos del hombre es la influencia de la humedad del suelo en el desarrollo de las plantas, lo que lo motivó a tratar de entender y clasificar al agua del suelo considerando tres categorías:

a.Agua gravitacional. Es la fracción de agua que al ser aplicada al suelo drena libremente. Cuando los poros grandes y chicos quedan llenos se dice que el terreno está saturado|, debido a esto la película de agua alrededor de las partículas aumenta de espesor hasta que, las fuerzas de cohesión que sostienen las películas de agua son menores que la fuerza de gravedad, provocando así su filtración. Esta agua que se filtra por acción de la fuerza de gravedad se conoce como agua gravitacional.

b.Agua capilar o retenida aprovechable para las plantas. Al suspender el suministro de agua en la superficie, esta continua colocándose por entre dichos poros hasta que el agua libre logra filtrarse. Los poros se vuelven a llenar de aire y el agua contenida en los poros pequeños sigue moviéndose por capilaridad, por lo cual se conoce como agua capilar. En el suelo, los poros forman un sistema de tubos capilares de diámetros variables. Hay experimentos muy conocidos, que demuestran que la altura a la que se eleva una columna de agua en un tubo capilar es inversamente proporcional al diámetro del tubo; a la inversa, la fuerza necesaria para retirar el agua de un tubo capilar es inversamente proporcional al diámetro.

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c.Agua higroscópica o retenida no aprovechable para las plantas. La evaporación en la superficie y la absorción de la humedad de las plantas reducen la cantidad de agua en el suelo hasta el punto que no se observa movimiento de capilaridad. El agua queda aprisionada herméticamente en forma de capas muy delgadas alrededor de las partículas de suelo; no puede ser aprovechada por la planta y ésta comienza a marchitarse. Finalmente, el suelo queda tan seco que causa la muerte de la planta si se demora el suministro de agua al terreno. La parte restante del agua queda retenida entre las partículas superficiales, especialmente en los coloides del suelo, en forma tal que pierde su estado líquido y se desplaza como vapor. A este tipo de agua se le conoce como agua higroscópica.

Esta clasificación pronto dejó de usarse debido a la imposibilidad de determinar cuantitativamente y con precisión, la cantidad de agua que corresponde a cada categoría y a la poca relación que tienen con el desarrollo de las plantas.

2.3.5. Clasificación del agua disponible para las plantas. Desde el punto de vista de su disponibilidad para las plantas, el agua del suelo se puede clasificar de la siguiente manera:

a.Agua gravitacional. Es el agua que ocupa los poros mayores del suelo drena por acción de la gravedad de la zona radicular de las plantas. Esta agua no puede ser utilizada por las plantas, porque pasa a una región del suelo no accesible para las raíces.

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b.Agua disponible o humedad aprovechable. Es el agua que puede ser aprovechada por la planta y se define como la diferencia entre la humedad a capacidad de campo y la humedad a punto de marchitamiento permanente. El límite superior es aquel en el que toda el agua de gravitación se drena; el suelo en este estado se dice que está a capacidad de campo, se considera normalmente como el límite superior para el agua disponible para las plantas.

c.Agua de no disponible. Es el agua que se encuentra retenida por el suelo con tanta fuerza que las plantas no pueden absorberla con suficiente rapidez para compensar las pérdidas por transpiración y que a las plantas se les dificulta mucho su aprovechamiento.

2.3.5. Diferentes movimientos de agua que se presentan en los suelos

Percolación Infiltración e infiltración básica Capilaridad Trasporo Conductividad hidráulica

2.3.5.1. Permeabilidad. Es aquella cualidad del suelo que permite la circulación de agua y de aire. Ejerce una gran influencia en la penetración de las raíces, grado de absorción de agua, drenaje interno, así como la infiltración de los llamados solutos (tales como nutrimentos y

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contaminantes). Dicha característica depende de tanto de las propiedades del perfil del suelo como de la posición topográfica del mismo.

Representa la facilidad de circulación del agua en el suelo. Es un parámetro muy importante que influirá en la velocidad de edafización y en la actividad biológica que puede soportar un suelo. Está condicionada fundamentalmente por la textura y la estructura.

2.3.5.1. Percolación. Se refiere al paso lento de fluidos a través de los materiales porosos, ejemplos de este proceso es la filtración y la lixiviación. En riego se refiere a la penetración vertical del agua en un suelo.

2.3.5.2. Infiltración. La infiltración en el riego, es el la velocidad con que penetra el agua de la superficie hacia el interior del suelo. La infiltración es una propiedad de gran importancia para el especialista en irrigación, ya que participa en el cálculo de la lámina de riego y en el diseño de los diferentes sistemas de riego. Se mide por la altura de agua que se infiltra, expresada en mm/hora.

LR = (cc- Ps) * Da * Prof

Hay dos tipos de infiltración, una que se presenta desde el inicio de la aplicación del riego cuando el contenido de humedad del suelo es bajo hasta que llega a la

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saturación, por lo que va disminuyendo hasta volverse constante, que es cuando se alcanza la infiltración básica y es entonces cuando empieza el avance del agua sobre el suelo.

Los factores que intervienen en la capacidad de infiltración son:

Tipo de suelo. Entre mayor sea la porosidad, el tamaño de las partículas y el estado de fisuramiento del suelo, mayor será la capacidad de infiltración.

Grado de humedad del suelo. La infiltración varía en proporción inversa a la humedad del suelo, es decir, un suelo húmedo presenta menor capacidad de infiltración que un suelo seco.

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Preparación del suelo. Grado de la compactación de la superficie del suelo, ya que el agua transporta

materiales finos que tienden a disminuir la porosidad de la superficie del suelo, humedece la superficie, saturando los horizontes más próximos a la misma, lo que aumenta la resistencia a la penetración del agua.

Cubierta vegetal.

2.3.5.3. Trasporo. Es el movimiento lateral del agua en el suelo que se da en el riego por surcos, debido a que el agua tiende a moverse de donde hay más humedad a donde hay menos.

2.3.5.3. Conductividad hidráulica.144

Es la velocidad con la que se mueve el agua dentro del suelo en condiciones de saturación y se utiliza para diseñar el drenaje parcelario.

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