Propiedades de suelo y su función
en el almacenamiento de agua
Oscar Seguel S.
Superficie del suelo
Sección de control
Límite inferior
Es
R
S
Los componentes del balance de agua y energía
Allen et al. Documento FAO Nº56 (Crop evapotranspiration)
ETc = Kc ETo
Allen et al. Documento FAO Nº56 (Crop evapotranspiration)
P + R F Es S = ETc
Allen et al. Documento FAO Nº56 (Crop evapotranspiration)
Textura
Hidrómetro de Bouyoucos
Pipeta
Tamizaje
Densidad Aparente: Masa del suelo (seco) en el volumen total de suelo (sólidos+espacio poroso).
CilindroTerrón
Excavación
(Casanova, M. et al. 2013. The Soils of
Chile. Springer. 185 p.)
Densidad aparente: Método del cilindro
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 1 2 3 4 5
Tensión (log hPa)
Ag
ua
(c
m3 c
m-3
)
TestigoGuano superficialGuano mezclado con suelo
Retención de agua
Descripción energética del agua del suelo
Plato: 0 - 3.000 kPa
Olla: 0 - 100 kPa
Datos de Retención & Curva ajustada
0
10
20
30
40
50
0 1 10 100 1000 10000 100000
Con
ten
ido d
e agu
a (
%)
Presión aplicada
Potencial mátrico (kPa)
La lógica funciona con los suelos de una
región (Casanova, M. et al. 2013. The soils of
Chile) y con los suelos dentro de un
mismo cuartel.
Retención de agua según clase textural
Clase textural CdeC (%) PMP (%)
a 9 (6-12) 4 (2-6)
Fa 14 (10-18) 6 (4-8)
F 22 (18-26) 10 (8-12)
FA 27 (23-31) 13 (11-15)
Aa 31 (27-35) 15 (13-17)
A 35 (31-39) 17 (14-19)
CC = 0,5905x + 12,904
R2 = 0,7957
PMP = 0,2909x + 6,0648
R2 = 0,7537
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10 20 30 40 50
Arcilla (%)
Ag
ua
(%
bm
)
(H. M. Taylor and G. S. Brar. 1991. Effect of soil compaction on root development. Soil & Tillage Research 19: 111-119).
Resistencia mecánica
(Casanova, M. et al. 2013. The Soils of Chile.
Springer. 185 p.)
Resistencia a la Clase
penetración (MPa)
<0,1 Baja
0,1 a 2 Media
2 a 8 Alta
> 8 Muy Alta
(Díaz, 2013)
0
50
100
150
200
0 50 100 150 200
Tiempo (min)
Infi
ltra
ció
n a
cu
mu
lad
a (
cm
)
TestigoAvena
EstiércolEstiércol+mostaza
Capacidad de flujo (agua, aire)
Tratamiento VI estabilizada (cm h -1
)
Testigo 14,6 c
Avena 24,5 bc
Estiércol 24,0 b
Estiércol + mostaza 32,8 a
VI (cm h-1
)
<0,1 Muy lenta
0,1 a <0,5 Lenta
0,5 a <2,0 Moderadamente lenta
2,0 a <6,3 Moderada
6,3 a <12,7 Moderadamente rápida
12,7 a <25,4 Rápida
>25,4 Muy rápida
¿y la textura?
(Casanova, M. et al. 2013. The Soils of Chile)
La relación de los cationes y la mineralogía….
Dominancia de cargas negativas en la lámina de arcilla: Capacidad de Intercambio Catiónico
Coloide de arcilla
(Proporcionalmente, esto
podría ser 1 μm)
CIC depende de:
• Cantidad de arcillas y materia
orgánica (coloides)
• Tipo de mineral de arcilla
presente
Saturación de bases
“cationes básicos”
(Ca+2,Mg+2, Na+, K+, NH4+)
“cationes ácidos”
(H+, Al3+)
100,...,,, 4
22
CEC
NHKMgCationBaseSaturaSB
CIC
Na+
• Concentración del ion H+ en la solución suelo.
• Si la concentración de iones H+ en una solución es de 0,00003 mol/L, entonces el pH es :
• pH = -log (0,00003) = -(-4,5) = 4,5
• pH = 4,5
• 1 mol de H+ = 1 gramo
Reacción del suelo - pH
Medición del pH del suelo
• 1. Indicadores o método colorimétrico
• 2. Método potenciométrico
• 2.1 Suspensión en agua destilada
• 2.2 Suspensión en solución de CaCl2 0,01 M
• 2.3 Suspensión en solución de KCl 1 M
Mezclas suelo- agua
1:1 1:2 1:2.5 1:5 1: 10
Retención de cationes
• Serie liotrópica:
pH = 5
- Al3+
- H+
- H+
- H+
- NH4+
+ NO3-
pH = 8.5
- Na+
- Na+
- Na+
- Ca2+
- NH4+
- Ca2+
La disponibilidad de nutrientes depende de los otros cationes
y de las condiciones de precipitación
Fuerte débil
H+ Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > NH4+ = K+ > Na+
Suelos afectados por sales
• Contenido de sales solubles (ppm)
• Porcentaje de sodio intercambiable (PSI)
• Relación de adsorción de sodio (RAS)
– Se estima mediante algoritmo que considera contenidos de Ca, Mg, Na (int)
• Contenido de elementos tóxicos (Boro, Cloruro, Sodio)
Contenidos de sales en los suelos
Muy tolerantes (cebada)16
Solo tolerantes (trigo, remolacha)8-16
Disminución de rendimiento. En
muchos cultivos (maíz)
4-8
Pueden disminuir rendimientos de
cultivos muy sensibles
2-4
Efecto de la salinidad despreciables
(porotos)
0-2
Respuesta de
cultivos
Salinidad (CE, dS/m)
Porcentaje de Sodio intercambiable
• Se considera crítico PSI > 15%
CIC
NaPSI
Relación de adsorción de sodio
• El Calcio tiene un efecto contrario sobre la dispersión del suelo. Favorece los enlaces
• El Sodio tiene un efecto dispersante
2
22
MgCa
NaRAS
Se considera crítico RAS > 13
FASE GASEOSA
FASE LÍQUIDA
FASE
SÓLIDA
Ma
Mw
Ms
Mt
Va
Vw
Vs
Vt
Vf
BALANCE HÍDRICO DEL SUELO
Conceptos de contenido de agua, densidad aparente, porosidad…..
Régimen
hídrico
Condición de aireaciónCondición térmica
Condición mecánica
Métodos directos
• Gravimétrico (basado en la masa):
Masa agua / Masa suelo [g g-1]
• Volumétrico (basado en el volumen):
Volumen agua / Volumen de suelo [cm3 cm-3]
Métodos indirectos
Con
tenid
o d
e a
gua
Tensión ()
C d
e C
PM
P
Agua aprovechable
Arcilloso
arenoso
La Curva Característica del suelo y su relación con el
suministro de agua para los vegetales
Cantidad de agua almacenada por el suelo
• Profundidad
• Textura
• Estructura (compactación)
• M.O.
• Capas limitantes (NF, discontinuidades)
• Pendiente
• Gravas
(Shaxon et al., 1989)
Resistencia
Mecánica
Aireación
pobreRango de agua no
limitante para el
desarrollo vegetal
Contenido de agua
Capacidad
de campo
Resistencia Mecánica Aireación pobreRango de agua
no limitante
para el
desarrollo
vegetal
Contenido de agua
Resistencia Mecánica Aireación pobre
Contenido de aguaAumento de
compactación
SEQUÍACantidad (monto, momento)
Eficiencia de uso
• Aumentar productividad por unidad de agua
• Disminuir pérdidas de agua desde el suelo
• Incrementar el uso efectivo de agua
Manejo del suelo para
mejorar relaciones hídricas
¿Hasta qué punto podemos hacer (ab)uso de la tecnología de suelo?
Resistencia bajo la zona arada en un
campo con monocultivo de maíz.
Efecto de la MO en la estabilidad estructural
(Brady and Weil. 2000)
Alta MO Baja MO Alta MO Baja MO
ANTES DE HUMEDECER DESPUÉS DE HUMEDECER
Disponibilidad de agua en el suelo (aumenta)
Capacidad CampoPMP
Saturación
Agua Gravitacional
Agua Higroscópica
Agua capilar
Agua
gravitacional
No disponible Disponible
Retención de agua
Agua disponible o aprovechable
•Capacidad de campo 33 kPa
•Marchitez permanente 1500 kPaAgua aprovechable
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0 1 10 100 1000 10000 100000
Potencial del agua del suelo (kPa)
Con
ten
ido d
e agu
a (
cm
3/c
m3)
Capacidad de campo
Agua en macroporos
Agua en microporos
y = 1.0193x - 0.9213
R2 = 0.964
0
10
20
30
40
50
0 20 40 60
Agua terreno (%)
Ag
ua -
33 k
Pa (
%)
CC = 0,5905x + 12,904
R2 = 0,7957
PMP = 0,2909x + 6,0648
R2 = 0,7537
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10 20 30 40 50
Arcilla (%)
Ag
ua
(%
bm
)
OJO: Criterios de frecuencia y monto de riego
0
50
100
150
200
250
300
0 50 100 150
Tiempo (min)
Inf.
ac
um
ula
da
(c
m)
T1 T2
T3 T4
T5 T6
T7
ºººº
En suelos pedregosos, necesariamente se requiere el uso
de enmiendas sólidas.
Tratamiento Da CC PMP
(Mg/m3) (% base volumen)
T1 Testigo (sin enmienda) 1.39 25.6 12.9
T2 25 m3 / ha de guano 0.80 31.8 18.9
T3 50 m3 / ha de guano 0.75 32.9 24.8
T4 100 m3 / ha de guano 0.50 39.0 29.6
T5 4 m3 / ha de compost 1.07 32.5 18.6
T6 8 m3 / ha de compost 0.94 32.1 21.5
T7 12 m3 / ha de compost 0.86 34.6 24.2
25 m3·ha
-1 guano 50 m
3·ha
-1 guano 100 m
3·ha-
1 guano
4 m3·ha
-1 compost 8 m
3·ha
-1 compost 12 m
3·ha
-1 compost
Testigo
Efecto en el crecimiento de raíces:
Nº de raíces por dm2
-50
-40
-30
-20
-10
0
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20
PDR (cm3 cm-3)
Pro
fun
did
ad
(cm
)
Testigo
Rotación 1
Guano
Rotación 2 -50
-40
-30
-20
-10
0
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25
PAU (cm3 cm-3)
Pro
fun
did
ad
(cm
)
Testigo
Rotación 1Guano
Rotación 2
y = 6,5549x - 32,197
R2 = 0,7661
0
20
40
60
80
6 8 10 12 14
Poros gruesos (>10 μm, %)
Flu
jo a
ire (
cm
h-1
)
T1
T2
T3
T4
0
50
100
150
200
0 50 100 150 200
Tiempo (min)
Infi
lt. acu
mu
lad
a (
cm
) Testigo
Avena
Estiércol
Estiércol+mostaza
(T1)
(T2)
(T3)
(T4)
0
2
4
6
8
2007-2008 2008-2009 2009-2010
Temporada
Ren
dim
ien
to (
kg
pla
nta
-1)
T1 T2
T3 T4
NS
NS
aab
ab
b
(Valenzuela, 2012)
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 1 2 3 4 5
Tensión (log hPa)
Ag
ua
(c
m3 c
m-3
)
TestigoGuano superficialGuano mezclado con suelo
En suelos de textura fina, las opciones de enmienda son
mayores, pero no existe una que destaque por sobre las otras.
(Suelo franco arcilloso en Copiapó, muestras superficiales. Bajo 20 cm
de profundidad el efecto desaparece).
C de C
-100
-80
-60
-40
-20
0
10 20 30 40 50
Agua (%bv)P
rofu
nd
idad
(cm
)
Testigo
RotaciónGuano
Batea
Contenido de agua después de un riego
y = -0,173x + 27,8
R2 = 0,9912
20
21
22
23
24
25
0 10 20 30 40
Agua (%)
Tem
pera
tura
(ºC
)TestigoCultivo 1EstiércolCultivo 2
Días antes y después de pinta
28 D
AP
27 D
AP
26 D
AP
24 D
AP
23 D
AP
22 D
AP
21 D
AP
19 D
AP
18 D
AP
17 D
AP
16 D
AP
12 D
AP
11 D
AP
10 D
AP
9 D
AP
8 D
AP
7 D
AP
6 D
AP
5 D
AP
4 D
AP
3 D
AP
2 D
AP
PIN
TA
1 D
DP
2 D
DP
3 D
DP
4 D
DP
5 D
DP
7 D
DP
8 D
DP
10 D
DP
11 D
DP
12 D
DP
13 D
DP
14 D
DP
15 D
DP
16 D
DP
17 D
DP
18 D
DP
19 D
DP
21 D
DP
22 D
DP
Conte
nid
o d
e a
gua (
%bv)
0
5
10
15
20
25
30PINTA
T1 T2 T3
T1
T2
T3
umbral de riego T2 CDC
Monitoreo como criterio de riego
CdeC
Riegos
T1: Criterios fisiológicos de la planta; T2: Según agua del suelo; T3: Criterio del campo
Pro
ducc
ión
(kg
* ha-1
)
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
a
aa
b
aa
b
b
a
T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3
Producción total Producción comercial descarte (por color y forma)
(a)
Fechas de cosecha
19/01/10 28/01/10
Fru
ta c
osec
hada
(%)
0
20
40
60
80
100
T1
T2
T3
a
a
a
a
b
b
(b)
T1: Criterios
fisiológicos de la
planta
T2: Según agua del
suelo
T3: Criterio del campo
Cuadro 3. Eficiencia del uso del agua de riego (EUAr) para distintos tratamientos de riego, expresado en kg•m-3 de producción total y exportable.
Tratamiento* Producción total
Cantidad de agua EUAr prod. total EUAr prod. exportable
utilizada
(kg•ha-1) (m3•ha-1) (kg•m-3) (kg•m-3)
T1 20.997 4.552 4,6 4,5
T2 23.589 2.703 8,7 8,3
T3 30.663 5.833 5,3 3,0
Cuadro 2. Cantidad de agua utilizada en el ensayo, peso de poda,calibre de baya y sólidos solubles al momento de la cosecha.
TratamientoAgua
utilizada Peso de
poda Calibre de
baya
Sólidos
solubles
m3•ha-1 kg/planta mm °Brix
1 4.552 1,2 ± 0,1a 23,2 ± 0,10a 19,2 ± 0,36a
2 2.703 1,3 ± 0,2a 23,7 ± 0,13b 18,5 ± 0,18a
3 5.833 2,0 ± 0,7a 24,2 ± 0,19c 19,1 ± 0,55a
T1=criterio fisiológico; T2= criterio suelo; T3= testigo campo.
CE alta
(5 dS/m)
-180 kPa
CE baja
(1 dS/m)
-36 kPa
o
¿Y cuál es el efecto de las sales en el suelo?
0
10
20
30
40
50
T0 Y Ca Cp H
Tratamientos
PSI
(%
)
PSI (20 cm)
PSI (40 cm)Suelo original: PSI 40%; CE 6,7 dS m-1
(Jebary, 2014)
T0 : Testigo, suelo sin enmienda.
Y : Suelo con Yeso en dosis de 3,2 ton ha-1.
Cp : Suelo con compost en dosis de 7,5 ton ha-1.
Ca : Suelo con óxido de Ca en dosis de 80 kg ha-1.
H : Suelo con ácido húmico en dosis de 30 kg ha-1.
0
20
40
60
80
100
T0 Y Ca Cp H
Tratamientos
Re
sist
en
cia
cost
ra (
Nt)
0.0
0.1
0.2
0.3
0 2 4 6
Tensión (hPa)
VI (c
m m
in-1
)
T0
Y
Ca
Cp
H
Gracias por su atención
Palto Alfalfa
Poroto Uva
Avena Espárrago
0
0,5
1
0 2 4 6 8 10 12 14
CEe (dS m-1
)
Re
nd
imie
nto
re
lati
vo
umbral
0
0,5
1
3 4 5 6 7 8 9 10 11
pH
Pro
du
cció
nFunciones de producción
0
0,5
1
Prof. efectiva
Ca
lida
d (
res
pu
es
ta d
el c
ult
ivo
)
Excluy. Limitante Óptimo
0
0,5
1
W6 W5 W4 W3 W2 W1
Clase de drenaje
Cali
dad
exclu
ye
nte
excluyente
exclu
ye
nte
excluyente
limitantelimitante
0
0,5
1
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Pedregosidad
Re
nd
imie
nto
re
lati
vo
0
0,5
1
0 20 40 60
Arcilla
Ren
dim
ien
to r
ela
tivo Déficit
hídrico
Déficit de
oxígeno
Texturas
francas