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LA DISOLUCIÓN DEL SUELO
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LA DISOLUCIÓN DEL SUELO
Fase líquida+ solutos
Libres
Complejados
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LA DISOLUCIÓN DEL SUELO
Asociados a agua:
enlazada a los coloides del suelo,
libre percolando entre los macroporos del suelo
en el espacio libre entre las raíces de las plantas
inmóvil en los microporos
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La disolución del suelo
El suelo es un continuo de fases que presentan interfases indistinguibles a nivel molecular.
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La disolución del suelo
Hay una diferencia notable entre lo que la disolución del suelo es en realidad (la fase acuosa del suelo y sus solutos) y lo que se denomina disolución del suelo en la práctica, es decir aquello que podemos medir
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Toma por las Toma por las plantasplantas
Atmósfera Atmósfera del suelodel suelo
Materia orgánica Materia orgánica y y
microorganismosmicroorganismos
Transporte de solutos, Transporte de solutos, lixiviación y escorrentíalixiviación y escorrentía
SorciónSorción
Fases sólidas y Fases sólidas y mineralesminerales
Disolución Disolución del suelodel suelo
libre libre ↔↔ complejado complejado
I IIIII
IV
V
VI
VII VIII
IX
X
XI
XII
Herbívoros
Volatilización
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Espacio de Poros
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Espacio de Poros
El volumen de las fases líquida y gaseosa, o el
de esta última si el suelo está seco
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Fondo de saco
Poro aislado
Raíz
Agregado
Poros interconectados
Mucílago
Raíz
Tipos de poros del suelo
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El agua del suelo
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Medida de la humedad del suelo
A través de satélites
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Medida de la humedad del suelo
En el laboratorio
Disminución de masa de suelo desecado en estufa a 105ºC
θp = masa de agua (kg)/masa de suelo seco (kg)
θv = volumen de agua (m3)/volumen total de suelo m3
θv = θp x ρa
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Fuerzas de adhesión y cohesión
Formación del menisco
Acción capilar
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agua retenida por fuerzas de adhesión
agua retenida por fuerzas de adhesión y cohesión
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EL AGUA EN EL SUELOEL AGUA EN EL SUELO
Definiciones
☞agua gravitacionalagua gravitacional::
Agua contenida en un suelo saturado y que drena por gravedad en unos días
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EL AGUA EN EL SUELOEL AGUA EN EL SUELO
Definiciones
☞ capacidad de campocapacidad de campo::
contenido de humedad de un suelo, después de drenar libremente.
1/3 de atmósfera en suelos francos
0,1 atmósferas en suelos arenosos
0,5 en suelos arcillosos
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EL AGUA EN EL SUELOEL AGUA EN EL SUELO
Definiciones
☞punto de marchitamiento permanente punto de marchitamiento permanente (PMP)(PMP)::
contenido hídrico de un suelo, en el que las hojas marchitas no pueden ya recuperarse, colocadas en una atmósfera saturada de humedad, a menos que se añada agua al suelo
15 atm, para suelos francos
10 atm en suelos arenosos
20 atm en suelos arcillosos
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saturado de humedad capacidad de campo
punto de marchitamiento
permanenteseco a 105ºC
SUELO
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Volumen de la fase sólida Volumen de poros
Capacidad hídrica máxima
Capacidad de campo
Punto de marchitamiento
100 g 35 mL
100 g 25 mLAire
100 g 15 mLAire
100 g 10 mLAire Coeficiente
higroscópico
sólido agua
Volumen ocupado por las tres fases del suelo a los puntos característicos del sistema
agua-suelo
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Energía del agua del suelo
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Presión
Succión
Suelo
Esquema de la posibilidad de eliminar agua del suelo
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En el estado energético del agua del suelo influye:
•Contenido de agua
•Fuerzas actuantes:
Derivadas del campo gravitatorio: posición
Derivadas de la matriz (atracción por los componentes del suelo)
Derivadas de los iones en disolución
Externas: gases, capa freática
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El estado energético y el movimiento del agua en el suelo vienen determinados por su energía potencial en cada punto
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Para simplificar, se utiliza el término de potencial (ψ) que puede expresarse como:
Energía/masa J kg-1
Energía/volumen J mEnergía/volumen J m-3-3 = N m m = N m m-3-3 = = N mN m-2-2 = Pa = Pa
Energía/peso J N-1 = N m N-1 = m
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El potencial del agua del suelo
Definición 1: El trabajo realizado por unidad de cantidad de agua, por el agua del suelo cuando se mueve isotérmica e irreversiblemente desde el suelo al estado de referencia.
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El potencial del agua del sueloEl potencial del agua del suelo
Si la energía potencial por unidad de cantidad de agua del
suelo es menor que la del estado de referencia, cuando se
mueva hacia el estado de referencia, ganará energía potencial gracias al trabajo
realizado por el sistema
(trabajo negativo, potencial del agua del suelo negativo)
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El potencial del agua del suelo
Definición 2: Es la diferencia de energía potencial por unidad de cantidad de agua entre el agua del suelo y agua en un estado de referencia.
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El potencial del agua del suelo
La diferencia de potencial es:
ψsuelo - ψreferencia
convenio de signos = que el de la definición 1.
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El potencial del agua del suelo
Referencia=0
Potencial=Diferencia de potencial
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El estado de referencia del agua El estado de referencia del agua del suelo es de:del suelo es de:
agua pura (sin componentes disueltos),
libre (de fuerzas de retención en las superficies sólidas),
a 20ºC
a una elevación específica expuesta a la presión atmosférica.
ψsuelo= ψm + ψm o + ψp + ψg
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Factor que afecta a la
energía potencial
Denominación del
componente
Estado de referencia
Signo
Adsorción de agua en el
suelo
Potencial matricial
Agua libre -
Solutos disueltos
Potencial osmótico
Agua Pura -
Elevación en un campo
gravitacional
Potencial gravitacional
Elevación de referencia
+ por encima de la elevación- por debajo
de la elevación
Presión aplicada
Potencial de presión
Presión atmosférica
+ se aplica presión
- se aplica succión
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A menudo resulta adecuado utilizar la expresión logarítmica del potencial hídrico del suelo, por lo que se ha introducido el concepto de pF:
pF=-log ψ
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CURVA CARACTERÍSTICA DE HUMEDAD
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Histéresis:
diferente geometría de los huecos individuales
el carácter compuesto del sistema de huecos
el ángulo de contacto entre ambas fases,
aire atrapado en los agregados
procesos de expansión-contracción
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Histéresis:
Para una determinada tensión, el contenido de agua del suelo es mayor cuando está secándose que cuando se está humedeciendo.
Cuando el suelo se seca, el orden de vaciado no es necesariamente el mismo que de llenado
Siempre se trabaja con la curva de desorción que es la más fácil de obtener.
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Forma de la curva de humedad
Depende:
Humectación-desecación
Velocidad de cambio
Estabilidad en el tiempo de la estructura,
Forma, tamaño y conexión de huecos
Cambios de volumen del suelo (expansión-contracción)
Condiciones en la interfase agua-aire.
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Propiedades del suelo que influyen en el contenido de humedad:
Textura
Mineral de arcilla
Materia orgánica
Estructura
Perfil
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0 10 20 30 40 50 60
8
6
4
2
0
suelo arcilloso
suelo arenoso
capacidad capacidad de campode campo
punto de punto de marchitamiento marchitamiento
permanentepermanente
log
ten
sió
n k
Pa
Contenido de humedad % vol
agua disponible
agua disponible
Relación entre el contenido de humedad, tensión y agua disponible en dos tipos de suelos de textura diferente
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Contenido de agua del suelo Diámetro máximo de poros llenos de agua (µm)
Humedad relativa a 20ºC
Suelo arcilloso
Suelo franco Suelo arenoso
99.999 45 28 14 300
99.993 42 25 10 30
99.978 35 22 8 10
99.778 33 14 4 1
98.8 30 10 2 0.2
85.0 15 5 1 0.01
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pendiente de la curva de humedad
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Clase de porosidad
Rango de presión, kPa
Diámetro de poro
equivalente µm
Fenómeno dominante
Micro <-30 <10 Evapotranspiración gradiente de presion matricial para la distribución de agua.
Meso -30 a -0,3 10 a 1.000 Drenaje; histéresis; fuerza conductora gravitacional para la dinámica del agua
Macro >-0,3 1000 Flujo a través del perfil desde agua estancada en la superficie y/o una capa de agua elevada.
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Influencia del tipo de mineral de Influencia del tipo de mineral de arcillaarcilla
Capacidad de expansión y sorción en las superficies internas de las partículas de arcilla.
Incidencia en la estructura del suelo
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Influencia de la materia orgánica
La materia orgánica es capaz de retener un peso de agua 20 veces superior al suyo propio,
Fundamental en la estabilidad estructural del suelo
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Influencia de la estructura
Los suelos bien estructurados presentan una distribución adecuada de poros de todos los tamaños
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Secuencia de capas en el perfil
Una capa arcillosa situada debajo de otra capa de arena retrasa la infiltración del agua, quedando retenida en la capa poco permeable durante un tiempo variable
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Mn+ O
H
H
O
Ln- H
H
Mn+ O
H
H
e-H+
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Al
OH
2
2+
Al
O
Al
O
4+