EL AGUA, SU MOVIENTO Y CONSTANTES EN EL SUELO.

EL AGUA, SU MOVIENTO Y CONSTANTES EN EL SUELO.
El agua y la atmósfera del suelo constituyen respectivamente a la Fase Líquida y
Fase Gaseosa.
La fase líquida está constituida por el agua y la solución del suelo. Sin agua no es
posible el desarrollo de las plantas, recordemos que a nivel mundial el agua es el factor
más limitativo para la producción de cultivos. Además los fenómenos de desintegración y
descomposición química no se manifiestan si el agua no está presente. La importancia
del agua, tanto en lo que se refiere a su papel como agente formador del suelo, como en
la productividad del mismo, resulta ser imprescindible.
HUMEDAD DEL SUELO.
El agua es uno de los componentes más variables del suelo. Los diferentes suelos
tienen distintas capacidades para la retención del agua. Cuando en un suelo existe
abundante agua y no se drena, las raíces de las plantas pueden morir debido a la
carencia de oxígeno. Por otra parte si poca agua está presente, el crecimiento de las
plantas se detiene y finalmente sobreviene el marchitamiento.
Considérese por ejemplo que 50 mm de lluvia caen en un suelo casi seco en un
período de 24 hrs. Esta agua penetra alrededor de unos 30 cm en un suelo franco.
Inmediatamente después de la lluvia los 30 cm del suelo superficial contienen agua que
pronto será drenada, una porción del agua que penetró en el suelo puede ser
aprovechada para el desarrollo de las plantas y otra porción que será retenida en forma
persistente. Estos diferentes tipos de agua se denominan: gravitacional, aprovechable y
no aprovechable. Todas ellas son parte de un sistema continuo, al ser removida una
porción de agua del suelo, el resto es retenida con mayor fuerza o energía.
Para entender lo anterior (retención del agua en el suelo), recordemos que una
molécula de agua puede comportarse como un ion bi-polar, como se ilustra en la figura
5.1; recordemos que una particula coloidal del suelo por ejemplo la arcilla, tiene carga
negativa, por tanto existe una atracción entre esta y la molécula de agua, produciéndose
una zona de adhesión y también existe atracción entre moléculas de agua
produciéndose una zona de cohesión como se observa en la figura 5.2.
Otra forma de explicar lo anterior sería indicando que el agua que rodea a una partícula
de suelo en forma de una película y a medida que el espesor de la película se hace más
grueso la fuerza de retención es menor. Por lo tanto ambas explicaciones evidencían
que, la zona de adhesión sería la zona de agua no aprovechable; la zona de
cohesión sería la zona del agua aprovechable y fuera de ellas estaría el agua
gravitacional.
CLASIFlCACION DEL AGUA DEL SUELO
El agua del suelo ha sido clasificada de varias maneras. Una de las clasificaciones
más significativas se basa en la energía de retención del agua, usualmente conocida
como "tensión de la humedad del suelo". Esta clasificación está más directamente
relacionada con la energía que las raíces de las plantas deben ejercer para absorber el
agua.
La cantidad de agua presente en el suelo en cualquier tiempo es comúnmente
expresada como un porcentaje del suelo secado a la estufa.
--- Suelo secado a la estufa. Es la base para casi todos los cálculos de humedad en el
suelo. La tensión de equilibrio de la humedad a sequedad de la estufa es
aproximadamente de 10,000 atmósferas*. La sequedad del suelo a la estufa se
determina poniendo el suelo a secar a una temperatura de 105° C hasta peso constante.
--- Suelo secado al aire. Es el término que indica variación en el contenido de humedad
del suelo a la temperatura del aire. En condiciones medias la humedad del suelo secado
al aire es retenida con una tensión aproximada de 1,000 atmósferas. Esta agua no es
aprovechable por las plantas.
--- Coeficiente higroscópico. Se determina poniendo al suelo secado al aire en un
ambiente casi saturado a 25°C hasta que no absorba más humedad. Esta tensión es
aproximadamente igual a 31 atmósferas. El agua en estas condiciones no es
aprovechable por las plantas pero la pueden utilizar algunas bacterias.
--- Agua al punto de marchitamiento. Es el contenido de agua retenida con una tensión
aproximada a las 15 atmósferas.
--- Capacidad de campo. Puede determinarse fácilmente en un suelo de buen drenaje.
Después de una lluvia o riego pesado se cubre la superficie del suelo para reducir las
pérdidas por evaporación y se dejan 2 o 3 días para permitir un drenaje libre. Después
de este tiempo la humedad de la superficie del suelo está a la capacidad de campo. En
atmósferas de tensión es aproximadamente de 1/3. Observar la figura 5.3.
Entre la capacidad de campo y porcentaje de saturación el agua no es
aprovechable por los cultivos comúnes debido a la escasez de oxígeno. Es aprovechable
sin embargo para cultivos como el arroz. La cantidad de agua a saturación se refiere a
aquella humedad que satura con agua por completo (100%) al espacio poroso del suelo.
Entre el punto de marchitamiento (15 atm) y la capacidad de campo (1/3 atm) el
agua del suelo es aprovechable por las plantas. “Esta es la humedad en que nosotros los
agrónomos o agricultores estamos interesados.
Las constantes comunes de humedad del suelo en términos de atmósferas de
tensión y otros datos aparecen en la Fig. 5.4.
MOVIMIENTO DEL AGUA EN LOS SUELOS
El agua se mueve en el suelo bajo la siguiente manera: a) la influencia de la
gravedad; b) por la acción capilar y c) por efecto de los gradientes de temperatura.
La influencia de la gravedad es operante cuando el agua es abundante y los poros
del suelo están casi todos ocupados por la fase líquida. Se dice entonces que el suelo
está saturado y el movimiento del agua se denomina de flujo saturado, aunque
permanezcan bolsas o algunos espacios de aire en el suelo.
El movimiento del agua en respuesta a un gradiente de temperatura requiere de un
flujo de aire contínuo. El agua en el suelo se evapora de las partes más calientes, pasa a
través de los poros y se condensa en las partes más frías. Este proceso se denomina
transporte de vapor. Es un proceso lento de movilidad del agua pero puede ocurrir en
suelos secos donde puede propiciarse un movimiento rápido.
El movimiento capilar del agua ocurre en respuesta a un gradiente de tensión. La
tensión resulta de la atracción de las moléculas de agua a la superficie de las partículas
de suelo (adhesión) y entre una y otra “moléculas de agua” (cohesión). La fuerza
considerada se denomina tensión de la humedad del suelo. Entre más delgada sea la
película de agua alrededor de las partículas de suelo y más pequeños los poros que
están llenos de agua, mayor será la tensión de la humedad del suelo. Si hay una
diferencia en la tensión de la humedad del suelo en dos sitios circunvecinos, el agua
tenderá a moverse lentamente de la posición de baja tensión a la de alta tensión. Tal
“movimiento se llama movimiento capilar” o de flujo no saturado debido a que es el agua
capilar la que se mueve de esta manera. Tal movimiento del agua ayuda a la planta a
obtener su humedad pero por lo general es muy lento para satisfacer sus requerimientos.
El desarrollo de raíces a partes nuevas del suelo es entonces necesario para satisfacer
las necesidades del agua en la planta. El movimiento capilar es lento en los suelos
donde todos los poros son pequeños y es despreciable en los suelos casi secos.
Las plantas cultivadas por su parte, también tienen diferentes capacidades para
absorber agua del suelo, en el cuadro 5.1 se presentan las tensiones del agua a la que
diferentes cultivos pueden absorberla (el agua) con facilidad.
AGUA APROVECHABLE
El agua aprovechable es la humedad del suelo entre el punto de marchitamiento y
la capacidad de campo. La cantidad de agua por aplicar a un suelo al punto de
marchitamiento para alcanzar la capacidad de campo se llama “capacidad de agua
aprovechable". La capacidad de agua aprovechable varía en primer lugar con la textura
del suelo; por ejemplo, es alrededor de unos 3 cm de lámina en suelos arenosos, de 5
cm en migajones y suelos francos y de unos 3.8 cm en suelos arcillosos, si la
profundidad del suelo es de 30 cm. Una relación generalizada entre el punto de
marchitamiento, la capacidad de campo y la capacidad de agua aprovechable en 8
suelos de textura diferentes se expresa en el cuadro 5.2 y en la figura 5.5 se representan
gráficamente estos mismos datos.
Al aumentar la arcilla en el suelo, se incrementa la capacidad de retención de agua,
tanto al punto de marchitamiento como a la capacidad de campo. Lo mismo se observa
con la capacidad de agua aprovechable hasta la textura del migajón limoso. Sin
embargo, en el migajón arcilloso y la arcilla, la capacidad de agua aprovechable decrece
en comparación a la del migajón limoso.
Cuando una planta principia a marchitarse (punto de marchitamiento), la cantidad
de agua que permanece en el suelo depende de la textura; en suelos arenosos la
cantidad de agua que permanece al punto de marchitamiento puede ser equivalente a
una lámina de 1.25 cm por cada 30 cm de espesor de suelo. En suelos francos esa
cantidad puede ser de 3.5 a 4.0 en suelos arciIlosos alrededor de 6.3 a 6.4 cm por 30 cm
de profundidad.
Para expresar los valores aproximados del peso del suelo y por ciento del volumen
de poros de acuerdo a la estructura del suelo, se establece la relación en el Cuadro 5.3.
Algunos conceptos que definen el movimiento del agua dentro del suelo son los
siguientes: a) infiltración; b) permeabilidad y c) percolación.
a) La infiltración.- Es la penetración del agua en el suelo. Por ejemplo las arenas
gruesas favorecen el incremento de la infiltración. Así mismo los grandes agregados
estables tienen proporciones de infiltración más altas; esto mismo ocurre cuando el
contenido de materia orgánica es mayor y cuando mayor es el desarrollo del suelo (en el
perfil se presenta más espesor de horizontes A y B). En contraste los suelos mojados
tienen menor infiltración que los secos pertenecientes a climas calientes.
b) La permeabilidad.- Es la cualidad (o características) del suelo o de sus horizontes
que se relaciona (o determinan) con la transmisión del agua o del aire a todas las partes
de su masa. La menor proporción del movimiento del agua a través del suelo dependen
de la prescencia de horizonte o capa de suelo menos permeable. Las capas arcillosas y
la labranza continua limitan también la permeabilidad. En contraste aumentan la
permeabilidad el desarrollo de pastos, leguminosas y los árboles de raíces profundas. El
agua en el suelo se moviliza principalmente a través de los macroporos (de mayor
tamaño y cantidad) del suelo.
c) La percolación.- Es el movimiento del agua a través del suelo (o columna de suelos)
hacia niveles inferiores, especialmente en suelos saturados o casi saturados. El agua
que se percola es la única fuente de agua para manantiales y pozos. Además las aguas
percolantes arrastran los nutrimentos (en mayor proporción Ca > Mg > S > K > N > P)
que están fuera del alcance de las plantas.