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Organiza:
Con el apoyo de:
Por Alejandro Acevedo P. Ing. Agrónomo, MSc.
Relaciónsuelo-agua-planta-atmósfera
( Parte II )
II Curso Internacional de Programación de Riego Tecnificado y Fertirriego
Potencial Hídrico del Suelo
Retención de agua en el suelo
Tensión del agua en el suelo
Fuerza de retención del agua en el suelo
Observaciones a tomar en cuenta:
El agua se mueve de mayor a menor potencial
Observaciones a tomar en cuenta:
El agua se mueve de mayor a menor potencial
Importante son las diferencias de potencial y NO losvalores absolutos
El potencial se puede medir en presión (trabajo/masa otrabajo/volumen)
Unidades más utilizadas: bares, atmósferas, metrocolumna de agua (mca)
Representación de la polaridad del agua y laspartículas del suelo
Capacidad de retención de agua
• Menor superficie expuesta• Pocas cargas negativas
• Mayor superficie expuesta• Muchas cargas negativas
Relación contenido de agua y tensión (fuerza) en el suelo
Suelohúmedo
Sueloseco
Medición de la tensión de agua en el suelo
TENSIÓMETRO
Niveles de humedaden el suelo
Según la fuerza con que es retenida el agua por elsuelo podemos definir diferentes niveles dehumedad (o contenido de agua). Entre ellostenemos:
1. Saturación
2. Capacidad de Campo
3. Punto de Marchitez Permanente
Saturación
Poros completamente llenos de agua
Potencial mátrico igual a 0
Adición de más agua, no es retenida (escurre, percola o se apoza)
Capacidad de Campo (CC)
Se presenta 24 a 48 horas después de un buen riego
Potencial mátrico igual a -0,3 bares
Existe un espacio poroso que contiene aire y permite la oxigenación de las raíces
Punto de Marchitez Permanente (PMP)
Las raíces de las plantas son incapaces de absorber el agua necesaria
Potencial mátrico igual a –15 bares
Más de la mitad del espacio poroso contiene aire
1 bar → debe ser la presión en el extremo de un lateral de riego por goteo
1 bar = 1 atm = 100 cb = 100 KPa
Proporciones de sólidos, agua y aire
en los tres niveles de humedad del suelo, y cuando sólo queda el
agua higroscópica
Niveles de humedad en el suelo:
CAPACIDAD DE CAMPO (CC)
Niveles de humedad en el suelo:
PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE (PMP)
Niveles de humedad en el suelo:
Niveles de humedad en el suelo
Relación contenido de agua y tensión (fuerza) en el suelo
CCPMP
15bar
0,3bar
Medición de la tensión de agua en el suelo
TENSIÓMETRO
La CC y PMP se pueden obtener por:a) Análisis de laboratorio b) Tablas generales de las propiedades físico – hídricas
Resumen de algunas Propiedades Físicas del Suelo
Textura Da CC PMP (g/cm3) (%) (%)
Arenoso 1,5-1,8 6-12 2-6
Franco-arenoso 1,4-1,6 10-18 4-8
Franco 1,0-1,5 18-21 8-12
Franco-arcilloso 1,1-1,4 23-31 11-15
Arcillo-arenoso 1,2-1,4 27-35 13-17
Arcilloso 1,0-1,3 31-39 15-19
HA
CCCapacidad de Campo PMP
Punto de Marchitez Permanente
Humedad aprovechableHA
Satu-ración
HA = CC - PMP
Niveles de humedad en el suelo:
CC
PMP
SUELO SATURADO
CC
PMP
Durante el riego e inmediatamente después del riego
CC
PMP
SUELO EN CAPACIDAD DE CAMPO (CC)
48 horas después de un riego
SUELO EN PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE (PMP)
CC
PMP
Suelo seco
HUMEDAD APROVECHABLE (HA)
CC
PMP
Fuente: Sellés, 2008
CC
PMP
Humedad realmente disponible para la planta
Momento para volver a regar
Agua fácilmente disponible para la planta=
CC
PMP
Umbral de riego
= Valor crítico de riego
El umbral de riego indica el nivelde humedad de suelo que seespera para volver a regar
El umbral de riego se establececonociendo el porcentaje (%) dehumedad de suelo que se dejaagotar para volver a regarnuevamente
0
5
10
15
20
25
30
35
40
22-Nov 12-Dic 03-Ene 23-Ene 13-Feb 06-Mar
Fecha de Muestreos
H° d
el S
uelo
(%)
CC PMP H° medida V. Crítico
= Riego
Agua fácilmente disponible para la planta
Evolución gráfica de los niveles
de Humedad en el suelo
Humedad aprovechable
0
10
20
30
40
50
60
1 (04
-Nov)
3 (19
-Nov)
5 (03
-Dic)
7 (17
-Dic)
9 (31
-Dic)
11 (1
4-Ene)
13 (2
8-Ene)
15 (1
1-Feb
)17
(25-F
eb)
19 (1
1-Mar)
Fechas de muestreos
Hum
edad
de
suel
o (%
)
CC PMP H° (80-120 cm) V. Crítico
135 m3/ha 832 m3/ha 1112 m3/ha
Cuaja Pinta
Evolución de la humedad de suelo (80 -120 cm) en un cuartel de Carmenere temporada 2002/03. Suelo Arcilloso.
Evolución de la humedad de suelo (60 cm) en dos cuarteles de Cabernet Sauvignon temporada 2002/03. Riego por goteo
05
1015202530354045
1 (14
-Nov)
3 (27
-Nov)
5 (11
-Dic)
7 (24
-Dic)
9 (07
-Ene)11
(21-E
ne)13
(04-F
eb)
15 (1
8-Feb
)17
(04-M
ar)19
(18-M
ar)Fecha de muestreo
H° d
e su
elo
(%)
CC PMP Hº medida V. Crítico
05
1015202530354045
1 (14
-Nov)
3 (27
-Nov)
5 (11
-Dic)
7 (24
-Dic)
9 (07
-Ene)11
(21-E
ne)13
(04-F
eb)
15 (1
8-Feb
)17
(04-M
ar)19
(18-M
ar)
Fecha de muestreoH°
de
suel
o (%
)CC PMP Hº medida V. Crítico
Suelo ArcillosoSuelo Franco - Arenoso
Ambos cuarteles en un mismo campo en la Sexta Región
05
101520
2530
35
1 (14-N
ov)3 (2
7-Nov)
5 (11-D
ic)7 (2
4-Dic)
9 (07-E
ne)11 (2
1-Ene)
13 (04-F
eb)15 (1
8-Feb)
17 (04-M
ar)19 (1
8-Mar)
N° de muestreos
H°
de s
uelo
(%)
CC PMP Hº medida V. Crítico
Riego Riego
Evolución de la humedad de suelo (60 cm) en un cuartel de Cabernet Sauvignon temporada 2002/03. Suelo franco -
arcilloso. Riego por surco
Evolución de la humedad de suelo (60 cm) en cuarteles de uva temporada 2002/03. Riego por goteo
Humedad crítica distinta según suelo y según finalidad de producción
Vid de mesa, Sultanina 2000/01 Vid vinífera, C. sauvignon 2002/03
05
1015202530354045
1 (10
-11)
3 (24
-11)
5 (15
-12)
7 (05
-01)
9 (19
-01)
11 (0
2-02)
13 (0
1-03)
Fecha de muestreo
H° d
e su
elo
(%)
CC PMP Hº medida V. Crítico
05
1015202530354045
1 (24
-10)
4 (13
-11)
6(27-1
1)8 (
11-11
)10
(26-1
2)12
(08-0
2)14
(22-0
1)16
(05-0
2)18
(19-0
2)20
(05-0
3)22
(19-0
3)
Fecha de muestreoH
° de
suel
o (%
)CC PMP Hº medida V. Crítico
Evolución de la humedad de suelo (60 cm) en cuarteles de Cabernet sauvignon temporada 2000/01. Riego por goteo
05
1015
20253035
31-Oct 30-Nov 30-Dic 29-Ene 28-Feb
Fecha de muestreo
H° d
el S
uelo
(%)
CC PMP H° Medida V. Crítico
05
1015
2025
3035
31-Oct 30-Nov 30-Dic 29-Ene 28-FebFecha de muestreo
H° d
el S
uelo
(%)
CC PMP H° Medida V. Crítico
Cabernet Sauvignon, Sector alto Cabernet Sauvignon, Sector bajo
Problema: Ambos sectores corresponden a un mismo cuartel¿Regar en base a cual de ambos sectores?
Evolución de la humedad de suelo (hasta 60 cm) en un campo de maíz semillero. Suelo franco - arcilloso. Riego por surco
Problemas Tiempo de riego excesivo
Surcos muy largos
05
1015
20253035
16-11-00 01-12-00 16-12-00 31-12-00 15-01-01 30-01-01 14-02-01 01-03-01Fecha de muestreo
H° d
e su
elo
(%)
inicio medio final pto critico CC PMP
05
101520253035
30-11-01 15-12-01 30-12-01 14-01-02 29-01-02 13-02-02 28-02-02Fecha de muestreo
H° d
e su
elo
(%)
inicio medio final pto critico CC PMP
Temporada 2000/01 Temporada 2001/02
Evolución de la humedad de suelo (hasta 60 cm) en dos campos de Maíz Semillero temporada 2001/02. Riego por surco
05
10152025303540
02-12-02 17-12-02 01-01-03 16-01-03 31-01-03 15-02-03Fecha de muestreo
H°
de s
uelo
(%)
inicio medio finalpto critico CC PMP 0
510152025303540
02-12-02 17-12-02 01-01-03 16-01-03 31-01-03
Fecha de muestreoH
° de
sue
lo (%
)
inicio medio finalV. crítico CC PMP
Riego adecuado Riego inadecuado
Problemas Anegamiento al final del paño de riego
Poco tiempo de riego en cierto período del cultivo
Humedad en tomate industrial 99/2000
0
5
10
15
20
25
30
35
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25Nº de muestreos
Hum
edad
(%)
CC PMP Hº Medida Valor Crítico
Evolución de la humedad de suelo (hasta 60 cm) en un cultivo de Tomate temporada 1999/2000. Riego por surco
Rendimiento normal (80 t ha-1) Sólidos solubles aceptables (4,4 ° Brix)
Resultados:
Evolución de humedad del suelo en tomates regados por goteo.Panguilemo, 2000/01
Tomate industrial regado por goteo 2000/01
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
1 (0
4/12
)3
(18/
12)
5 (1
3/01
)7
(18/
01)
9 (2
9/01
)11
(05/
02)
13 (1
2/02
)15
(19/
02)
17 (2
6/02
)19
(05/
03)
Fecha
Hum
edad
(%)
humedad CC PMP Valor crítico
Alto rendimiento (115 t ha-1) Sólidos solubles bajos (4,1 ° Brix)
Resultados:
Evolución de humedad del suelo en tomates regados por surco.Panguilemo, 2000/01
Tomate industrial regado por surco 2000/01
0
5
10
15
20
25
30
35
1 (1
1/12
)2
(18/
12)
3 (2
7/12
)4
(13/
01)
5 (1
8/01
)6
(22/
01)
7 (2
9/01
)8
(02/
02)
9 (0
5/02
)10
(09/
02)
11 (1
2/02
)12
(17/
02)
13 (1
9/02
)14
(23/
02)
Fecha
Hum
edad
(%)
CC PMP % Hº Valor Crítico
Rendimiento (90 t ha-1) Sólidos solubles normales (4,5 ° Brix)
Resultados:
Festuca 2000/01
05
101520253035
27-Nov 27-Dic 29-Ene 12-Feb 26-Feb 12-MarFecha de muestreo
Hum
edad
(%)
CC PMP Hº Medida Valor Crítico
Evolución de la humedad de suelo (hasta 45 cm) en un sector de festuca temporada 2000/01. Riego por tendido
Evolución de la humedad de suelo (hasta 60 cm) en dos cuarteles de Manzano temporada 2000/01. Riego por surco
05
10152025303540
04 - Nov. 04 - Dic. 08-ene 12-feb. 12-mar.
Fecha de muestreo
Hu
med
ad (%
)
CC PMP Hº Medida V. Crítico
05
10152025303540
04 - Nov.04 - Dic. 08-ene 12-feb. 12-mar.
Fecha de muestreo
Hu
med
ad (%
)
CC PMP Hº Medida V. Crítico
Manzanos cv. Red Chief Manzanos cv. Fuji
En una determinada localidad y tiempo la planta esta sometida a una demanda de agua de la atmósfera
Evapotranspiración
Consumo de agua de las plantas
AguaAgua
AguaAgua
Evaporación desde el
Suelo
Transpiraciónde la Planta
EVAPOTRANSPIRACIÓN
Transpiración
Proceso en el que los estomas de las hojas estánabiertos, permitiendo la entrada de CO2, y la emisión (pérdida)de agua en forma de vapor desde la planta a la atmósfera.
Este proceso es el costo que debe pagar el cultivo paraproducir hojas, tallos, frutos y raíces.
La cantidad de agua perdida en este proceso debe serrepuesta por la planta mediante la extracción de agua desde elsuelo por la raíces.
- Radiación solar- CO2- Agua- Nutrientes
Biomasa:- Frutos- Hojas- Tallos- Raíces
Fotosíntesis
Cavidad estomática y subestomática
Vapor de agua
Agua
HOJA TRANSPIRANDOVapor de agua
Agua
Vapor de agua
Agua
Atmósfera
HOJA
Los estomas ocupan el 1% de la superficie celular, peroson responsables del 90% de la pérdida de agua en latranspiración.
Funciones Específicas de la Transpiración
Efecto refrigerante
Algunos fisiólogos vegetales, han argumentado que elefecto de la transpiración sobre las plantas, evita que éstas sesobrecalienten, esto es por un efecto de balance de energíaque se produce dentro de la planta.
Este efecto refrigerante se le atribuye a la transpiración,debido al alto calor de vaporización del agua (2,45 MJ/kg), alpasar el agua del estado líquido al gaseoso, se libera estacantidad de energía provocando el enfriamiento en las hojas.
Efecto sobre el crecimiento y desarrollo
Al producirse un flujo de agua desde el suelo a laplanta, se movilizan una serie de nutrientes contenidos enel suelo hacia la planta.
La transpiración es el factor esencial en el ascensodel agua en el xilema, ascenso que juega un papelfundamental en la distribución de los nutrientes en laplanta, teniendo un efecto concreto en el crecimiento ydesarrollo de éstas.
Evaporación
Es el proceso de evaporación de la humedad desde el suelo adyacente a las plantas (sin ser utilizada por ellas),
Este proceso incluye el agua depositada por el rocío y la lluvia, y ocurre conjuntamente con la transpiración.
La cantidad de agua perdida por Evapotranspiración (ET) debe serrepuesta por la planta mediante la extracción de agua desde el suelopor la raíces
ETET
Cultivo con falta de agua
Fotosíntesis
Rendimiento
Evapotranspiración
Cierre de estomas
Factores que afectanla Evapotranspiración
1. Clima
Radiación: energía que permite elpaso de agua del estado líquido algaseoso.
También actúa sobre la apertura ycierre de los estomas, cuando la luzdesaparece los estomas se cierra yla transpiración se hace mínima.
1. Clima
Efecto de la radiación solar sobre la transpiración de un cultivo de melón durante un día nublado y un día soleado
Temperatura: no afecta directamente a la ET,pero si es un indicador de la cantidad deradiación.
( radiación T°)
Humedad relativa (HR): altas HR pueden disminuir la ET einhibir la absorción de nutrientes.
( humedad relativa Transpiración)
1. Clima
Viento: mezcla las capas con mayor contenido de aguacon otra de menor contenido, evitando de esta forma quelas capas próximas a la superficie evaporante se saturen, ypor lo tanto se detenga el proceso de evapotranspiración.
( viento Transpiración)
1. Clima
2. Estado Fenológico del Cultivo
Representado por la evolución del índice de área foliar enel tiempo o porcentaje de cubrimiento del suelo por el follajedel cultivo.
Este depende de la especie, variedad, estado fenológico,la localidad y régimen de riego previo.
Factores que afectan la Evapotranspiración:
En general los cultivos consumen mayor cantidad de aguacuando su desarrollo foliar es máximo y los menores consumosse producen a comienzos y hacia finales del período vegetativocuando el área foliar es menor
3. Profundidad Radical
La profundidad radical determina lacantidad de agua que puedeextraer una planta desde todo elperfil.
Experimentalmente se ha probadoque los cultivos extraen el 40% delagua consumida desde el primercuarto de raíces, el 30% delsegundo cuarto, el 20% del tercercuarto y el 10% del último cuarto.
Extracción de Agua (%) Profundidad radical
40
30
20
10 1/4
1/4
1/4
1/4
Factores que afectan la Evapotranspiración:
Mín. 80 cm
Cuando el suelo es poco profundo, disminuye el volumen desuelo que puede ser explorado por las raíces y en consecuenciatambién disminuye este patrón de extracción de agua.
ETET
4. Manejo AgronómicoUn adecuado manejoagronómico (riego, fertilización,control de la salinidad, manejofitosanitario, etc.) va a serfundamental para el buendesarrollo del cultivo.
En general,un cultivo creciendo en óptimascondiciones de manejoagronómico presenta una ETmáxima, lo cual se traduce enóptima producción agrícola.
Factores que afectan la Evapotranspiración:
Evapotranspiración real o del cultivo: ETc = ETreal
Evapotranspiración de referencia: ETr = ETo
EN LA PRÁCTICA DEL RIEGO SE CONOCE:
Evapotranspiración real del cultivo (ETc)
Es el agua que necesita un cultivo parasu crecimiento óptimo. Es la pérdida de agua realde un cultivo en un momento determinado. Estacantidad variará según el clima, suelo, cultivo ymanejo agronómico.
La ETc se expresa en mm de altura deagua evapotranspirada en cada día (mm/día) óen cada mes (mm/mes).
La ETc sirve para determinar lasnecesidades de riego de los cultivos, programarlos riegos para alcanzar una eficiencia óptima,diseñar sistemas de riego y embalses, evaluar loscostos de energía, mano de obra, etc.
Lisímetro: Método quepermite determinar demanera exacta la ETreal. Estaformado por un conjunto debloques de suelo ubicadossobre una balanza deprecisión en donde se registrapor diferencia de peso, lasentradas y salidas del sistemasuelo – planta
Método estático, fijo,de instrumentación costosa ysofisticada.
DreneGrava
Asfalto
Suelo
( )
88 cm
70cm
LISÍMETRO
Evapotranspiración de referencia (ETr)
•Corresponde a la cantidad de agua transpirada por unidad de área ypor unidad de tiempo de una cubierta vegetal de gramíneas verdes(festuca), de altura uniforme (8 a 15 cm) y crecimiento activo quecubre completamente el suelo y que presenta buenas condiciones dehumedad del suelo, estado sanitario y fertilidad
•En otras palabras, el cultivo se encuentra en óptimas condiciones decrecimiento y la ETr va a depender solamente de las condicionesatmosféricas predominantes
•La mayoría de los modelos de evapotranspiración utilizados enagricultura han sido desarrollados en condiciones de referencia.
ETr
=
CLIMA
¿Cómo se puede medir y estimar la Evapotranspiración real o del cultivo?
Fuente: Documento FAO 56
Kc
Cultivo referencia
(pasto)
MaízrMaízreal Kc * ETET
Uvaruvareal Kc * ETET
ManzanorManzanoreal Kc * ETET