mÓdulo i: seguimiento de la humedad, salinidad y

MÓDULO I: SEGUIMIENTO DE LA

HUMEDAD, SALINIDAD Y NUTRIENTES EN EL

SUELO

Mª Dolores Fernández Fernández

RTA2013-00045-C04-03

SEGUIMIENTO DE LA HUMEDAD, SALINIDAD Y NUTRIENTES EN EL SUELO


Manejo del riego por sensores:

• riesgo derivado de averías

• efecto de la variabilidad del suelo

• efecto de la salinidad sobre las medidas

• ubicación ideal, etc.

• falta de previsión de cuáles serán las necesidades

de riego a medio plazo


45

50

55

60

65

70

75

80

85

5-4 9-4 13-4 17-4 21-4 25-4 29-4 3-5 7-5 11-5

Fecha

Co

nte

nid

o d

e a

gu

a (

mm

)

Control25% Floración

2.7

4.2

5.87.2

5.2

4.1 1.91.8

CEss

Riegos con CE alta Riegos de lavadoCE=0,4 dS m-1

¿Estoy manejando bien el riego?


INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS

Fuente:


• Principio de funcionamiento del sensor

• Curva de calibración del sensor (proporcionada por el

fabricante)

• Variabilidad sensor-sensor (exactitud del sensor)

• Efecto de la temperatura y conductividad eléctrica

ELECCIÓN DE UN SENSOR:


EL AGUA EN EL SUELO

Contenido de agua: cantidad de agua que en condiciones

normales ocupa el espacio poroso del suelo

• humedad gravimétrica: masa de agua (suelo seco a 105ºC)

• humedad volumétrica: volumen de suelo ocupado por un volumen

de agua

Potencial: energía con la que el agua es retenida por el suelo

Potencial matricial: se debe a las fuerzas de atracción del agua por las superficies sólidas del suelo y a las fuerzas de atracción molecular entre las propias moléculas del agua

Potencial osmótico: se debe a las fuerzas de atracción que ejercen los solutos sobre las moléculas del disolvente


MEDIDA DEL CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO• Medida directa: Gravimetría

• Medida indirecta: se mide una propiedad relacionada con el

contenido de agua (permitividad dieléctrica o constante

dieléctrica)

Técnica de reflectometría en el tiempo (TDR)

Técnica de reflectometría de la frecuencia (FDR)

http://www.delta-t.co.uk/imagesMCL/mcl-22-11-2011-13-21-06.jpg


La permitividad ( está determinada por la tendencia de un

material a polarizarse ante la aplicación de un campo eléctrico

agua: 80

aire: 1 minerales: 3-7

La variación del volumen de agua tiene gran repercusión

en la permitividad

https://es.wikipedia.org/wiki/Polarizaci%C3%B3n_el%C3%A9ctrica

https://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico


TDR: mide el tiempo que tarda un pulso electromagnético en recorrer un volumen

de suelo dado.

FDR o Capacitivos: mide el tiempo de carga de un condensador, usando el suelo

como dielectro.

Ecuación de Topp


Inconvenientes:

1. alto coste

2. se utilizan poco en la programación de riegos

3. presenta problemas en suelos con alto contenido en

materia orgánica y suelos de textura fina.

4. Sensible a la falta de contacto suelo-sensor

Sensores TDRVentajas:

1. Poco sensible a la textura

2. Muy preciso

3. Poca sensibilidad a los cambios de CE y temperatura

sí son leves o moderados


Sensores FDR ó Capacitivos

Inconvenientes:

1. Más sensibles a los cambios de textura y

fluctuaciones de temperatura

2. En algunos casos hay que cavar un hoyo

3. Afectados por salinidad y temperatura

4. Sensibles a la presencia de aire en la zona de

contacto suelo-sensor

Ventajas:

1. Bajo coste

2. Mayor uso en programación de riegos

3. Necesitan un lector sencillo


Sensores dieléctricos (TDR y CAPACITIVOS)

0.220

0.225

0.230

0.235

0.240

0.245

0.250

22/12/12 29/12/12 05/01/13

FECHA

CV

A (

cm

3 c

m-3

)

Los valores absolutos están muy afectados por variabilidad del medio

agua: 80

aire: 1 minerales: 3-7

La variación del volumen de un componente

(agua, aire, suelo/sustrato) cambia la permitividad


0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

27/12/05 16/1/06 5/2/06 25/2/06 17/3/06

Date

Ele

ctr

ica

l c

on

du

cti

vit

y n

utr

ien

t

so

luti

on

(d

S m

-1)

Control

Salinity treatment

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

27/12/05 16/1/06 5/2/06 25/2/06 17/3/06

Date

So

il M

atr

ict

Po

ten

tia

l (k

Pa

)

Control

Salinity treatment

21.3

22.3

23.3

24.3

25.3

26.3

27/12/05 16/01/06 5/02/06 25/02/06 17/03/06

Date

So

il W

ate

r C

on

ten

t (m

m)

Control

Salinity treatment

Salinidad


RESUMEN SENSORES DIELECTRICOS

(TDR Y CAPACITIVOS)

• Medida indirecta de la humedad

• Miden la permitividad dieléctrica ( )

Todos los sensores son sensibles a los cambios

de temperatura y salinidad

La permitividad dieléctrica del suelo ( varia con la Temperatura

Las sales (CE) afectan a la capacidad del sensor para separar

la permitividad dieléctrica del suelo ( ) de su conductancia


Potencial del agua en el suelo

• Medida directa: Tensiómetros

• Medida indirecta:

Resistencia eléctrica

Constante dieléctrica del suelo


El suelo ejerce una tensión (tensión matricial) sobre el

agua de la columna, que hace que la altura del agua en

ella descienda, pasando al suelo y provocando por tanto

una presión negativa.

0-40 cb 0-100 cb

TENSIOMETRO

•Vacuometro

•Capsula cerámica

•Trasductor


Ventajas:

1. bajo coste.

2. son fáciles de instalar y de mantener.

3. no están influidos por la salinidad.

4. Valores umbrales para cultivos en invernadero (Valdez, 2005)

Inconvenientes:

1. el tiempo de reacción es bajo.

2. en su instalación se disturba el suelo y puede permitir la infiltración de

agua.

3. requieren un mantenimiento periódico.

TENSIOMETROS


Valores umbrales para cultivos en invernadero (Estrés)


WatermarkConsiste en hacer pasar una corriente eléctrica entre dos electrodos que

están envueltos en una matriz de yeso. La matriz a vez está rodeada por una

membrana sintética para evitar que se deteriore, y de esta forma queda

protegida contra la salinidad.

Ventajas:

1. son baratos y fáciles de instalar.

Inconvenientes:

1. Amplio rango de medida (0-200 cb más indicado para árboles).

2. Se deterioran con el tiempo.

3. No está indicado su uso en suelos con alta porosidad.

4. La temperatura del suelo interfiere en la medida en un 2 % por cada grado.


-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

22/12/12 27/12/12 01/01/13 06/01/13 11/01/13 16/01/13 21/01/13 26/01/13

FECHA

Po

ten

cia

l (k

Pa

)

MPS2-1 MPS2-2 MPS2-3

Tens 1 Tens 2 Tens 3

Miden la constante dieléctrica de la cerámica que

se encuentra en equilibrio con el agua del suelo.

A partir de la curva característica de la cerámica se calcula el potencial.

Amplio rango de medida:

MPS2: 10-500 cb

SENSORES CAPACITIVOS

SEGUIMIENTO DE LA SALINIDAD Y NUTRIENTES EN EL SUELO

Mª Dolores Fernández Fernández


0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

Jun-00 Dec-02 May-05 Nov-07 May-10 Oct-12 Apr-15

Fecha

Co

nd

ucti

vid

ad

(d

S/m

)

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

25/02/2015 17/03/2015 06/04/2015 26/04/2015 16/05/2015

FECHA

CE

so

nd

as

su

cc

ión

(d

S/m

)


MEDIDA DE LA SALINIDAD (CE) DEL SUELO

Extracto saturado (CEes): se añade agua hasta

saturación a un suelo seco al aire y tamizado

Extracto acuosos (1:1, 1:2, 1:5): se añade 1, 2, 5

volúmenes de agua por un volumen de suelo

CE aparente del suelo (CEa): se puede medir con

sensores (FDR ó capacitivos)

CE solución de suelo (CEss): es la CE del agua en los

poros del suelo. Medida con sondas de succión.


Se determina la salinidad a la humedad real del suelo

EXTRACTO SATURADO

SOLUCIÓN DE SUELO

Las cantidades absolutas y relativas de

los iones dependen de la relación

suelo:agua


CE extracto saturado (CEes) vs. solución de suelo (CEss)

Fuente: Aragües et al.


CE aparente del suelo (CEa)•Se puede medir “in situ” con sensores (FDR ó capacitivo)

CEa=suelo+aire+agua

La conductividad se mide aplicando un corriente eléctrica entre

dos electrodos


CEa: CE aparente del suelo

C: valor constante (4-6)

permitividad dieléctrica del suelo80: permitividad dieléctrica del agua

CE aparente del suelo (CEa)Disminuye con el contenido de agua

Conversión CE aparente del suelo (CEa) a solución de suelo

(CEss)

Para suelos con contenidos altos de humedad


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03/02/15 06/03/15 06/04/15 07/05/15 07/06/15 08/07/15

CE

(d

Sm

-1)

Fecha

SC_P1

GS3_P1

E 1 E 2 E 3 E 4 E 5

* * *

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03/02/15 06/03/15 06/04/15 07/05/15 07/06/15 08/07/15

CE

(d

S m

-1)

Fecha

SC_P7

GS3_P7

E 1 E 2 E 3 E 4 E 5

* *

* * **


MEDIDA DE NUTRIENTES EN EL SUELO

Extracto saturado (CEes): se añade agua hasta

saturación a un suelo seco al aire y tamizado

Extracto acuosos (1:1, 1:2, 1:5): se añade 1, 2, 5

volúmenes de agua por un volumen de suelo

Solución de suelo: Medida con sondas de succión.


CLORUROS extracto saturado vs. solución de suelo



SODIO extracto saturado vs. solución de suelo



CALCIO extracto saturado vs. solución de suelo



MAGNESIO extracto saturado vs. solución de suelo


Muchas Gracias

mÓdulo i: seguimiento de la humedad, salinidad y

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