Curva de retención de humedad, de contracción y de permeabilidad

Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias Agrarias
Escuela de Agronomía
Curva de retención de humedad, de contracción y
de permeabilidad de aire en función de distintas
densidades aparentes de un suelo rojo arcilloso.
Memoria presentada como parte de
los requisitos para optar al título de
Ingeniero Agrónomo
PABLO CESAR SANDOVAL HUAIQUIMIL
Valdivia – Chile
2009
PROFESOR PATROCINANTE
JOSE DÖRNER F.
Ing. Agr. Dr. sc. ag.
Instituto de Ingeniería Agraria y
Suelos
PROFESORES INFORMANTES
JUAN NISSEN M.
Ing. Agr. Dr. rer. hort.
Instituto de Ingeniería Agraria y
Suelos
DRIES HUYGENS
Bio-Ingeniero Dr. lr.
Instituto de Ingeniería Agraria y
Suelos
AGRADECIMENTOS
Quiero agradecer a mis padres y hermanos por todo el apoyo brindado durante todo
este tiempo, por sus palabras de aliento en los momentos difíciles, sin ellos no hubiese
podido llegar a buen puerto esta etapa.
Quiero agradecer a mi profesor patrocinante Dr. José Dörner, quien fue un pilar
fundamental para la ejecución de esta tesis, con sus consejos y palabras de aliento,
siempre para ir en mejora de esta investigación; y a su esposa Dr. Dorota Dec, quien
también tuvo la gentileza de brindarme su apoyo y consejo cuando le fue requerido.
Quisiera agradecer a mis amigos, a cada uno de ellos, tanto por darme una mano
cuando más la necesitaba como cuando compartieron momentos de alegría junto a mí.
A Cristian Muñoz, Gabriel Echenique, Francisco Arias y Francisco Quiñones. Y en
especial a Claudia Catalán, a quien acudí muchas veces por consejo y apoyo, y nunca
me pidió nada a cambio, sólo mi amistad. También debo mencionar a mis compañeros
de universidad, amigos con los cuales aún seguimos en contacto.
No puedo dejar de agradecer a todo el personal de laboratorio y administrativo del
Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos, los cuales siempre tuvieron una buena
disposición cada vez que fueron requeridos.
I
INDICE DE MATERIAS
Capítulo
Página
RESUMEN
1
SUMMARY
2
1
INTRODUCCION
3
2
REVISION BIBLIOGRAFICA
5
2.1
El suelo como medio poroso
5
2.2
Densidad aparente
6
2.2.1
Efecto de la densidad aparente sobre aspectos cuantitativos del
7
suelo
2.2.1.1
Efecto de la densidad aparente sobre la curva de retención de
8
humedad (pF) y distribución de poros
2.2.1.2
Efecto de la densidad aparente sobre la curva de contracción
8
2.2.2
Efecto de la densidad aparente sobre aspectos funcionales del
10
sistema poroso
2.2.2.1
Efecto de la densidad aparente sobre la conductividad hidráulica
10
2.2.2.2
Efecto de la densidad aparente sobre la conductividad de aire
11
2.3
Efecto de ciclos de humectación-secado, la actividad biológica
12
y la macrofauna del suelo sobre la estructura
2.3.1
Efectos del secado y la humectación
13
2.3.2
Efectos de los microorganismos del suelo
14
2.3.3
Efectos de la macrofauna del suelo
14
2.4
Efecto del secado y humectación sobre el paso de fluidos a
14
través del suelo
3
MATERIAL Y MÉTODO
16
3.1
Materiales
16
II
3.1.1
Suelo y manejo agronómico
16
3.1.2
Material de laboratorio
17
3.2
Método
17
3.2.1
Recolección de las muestras
17
3.2.2
Armado de las muestras
18
3.2.3
Caracterización general del suelo estudiado
19
3.2.3.1
Curva de retención de humedad (curva pF)
19
3.2.3.2
Permeabilidad de aire (Ka)
19
3.2.3.3
Curva de contracción
23
3.2.4
Diseño estadístico
25
4
PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS
26
4.1
Características generales del suelo estudiado
26
4.2
Curvas de retención de agua (pF) y distribución de poros en
26
función las distintas densidades aparentes
4.3
Curvas de contracción en función de las distintas densidades
29
aparentes
4.3.1
Coeficiente de elasticidad lineal (COLE)
30
4.3.2
Índice de contracción de poros (PSI)
31
4.4
Permeabilidad de aire en función de las distintas densidades
32
aparentes
5
DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
37
5.1
El secado y la humectación de los suelos
37
5.2
Aspectos cuantitativos del suelo en función de la densidad
38
aparente
5.2.1
Porosidad
38
5.2.2
Contracción
41
5.2.2.1
Coeficiente de elasticidad lineal (COLE)
42
5.2.2.2
Índice de contracción de poros (PSI)
44
5.3
Aspectos funcionales del suelo en relación a la densidad
45
aparente
5.3.1
Permeabilidad de aire
45
6
CONCLUSIONES
47
III
7
BIBLIOGRAFIA
48
ANEXOS
56
IV
INDICE DE CUADROS
Cuadro
1
Página
Requerimientos de suelo para las diferentes densidades
18
aparentes
2
Pesos
y presiones utilizados para alcanzar las distintas
19
densidades aparentes
3
Caracterización del suelo estudiado
26
4
Caracterización de los distintos componentes de la ecuación de
35
Ball et al. (1988) y el Índice de poros bloqueados (𝜀 b) en función
de las distintas densidades aparentes
5
Definición del grado de expansión-contracción del Coeficiente
de Elasticidad Lineal
43
V
INDICE DE FIGURAS
Figura
1
Página
Diagrama esquemático para la curva típica de la contracción
9
con cuatro zonas de contracción
2
Permeamómetro de aire
20
3
Determinación de la deformación vertical de una muestra de
24
suelo por medio de un profundímetro
4
Curvas de retención de humedad para las distintas densidades
27
aparentes
5
Distribución volumétrica del tamaño de los poros para las
28
distintas densidades aparentes
6
Curvas de contracción para las distintas densidades aparentes
29
de suelo
7
Coeficiente de elasticidad lineal en función de la densidad
30
aparente
8
Índice de contracción de poros vs distintos tamaños de poros,
31
para cada una de las distintas densidades aparentes evaluadas
9
Permeabilidad de aire de las distintas densidades aparentes
33
según la tensión
10
Permeabilidad de aire (Ka) en función de la fracción de poros
34
con aire (𝜀a) para cada una de las distintas densidades
aparentes analizadas
11
Índice de poros bloqueados (𝜀b) en función de las distintas
35
densidades aparentes
12
N en función de las distintas densidades aparentes
36
VI
INDICE DE ANEXOS
Anexo
1
Página
Test de Próctor para determinar la humedad necesaria para
57
alcanzar la máxima densidad aparente
2
Tabla de datos para la curva de retención de humedad de los
57
distintos tratamientos
3
Tabla para la distribución volumétrica de los distintos tamaños
58
de poros para cada uno de los diferentes tratamientos
4
Gráfico de Distribución volumétrica de los Poros de Drenaje
58
Rápido (PDR), para los distintos tratamientos sin considerar las
muestras estructuradas
5
Gráfico de Distribución volumétrica de los Poros de Drenaje
59
Lento (PDL), para los distintos tratamientos sin considerar las
muestras estructuradas
6
Gráfico de Distribución volumétrica de los Poros de Agua Útil
59
(PAU), para los distintos tratamientos sin considerar las
muestras estructuradas
7
Gráfico de Distribución volumétrica de los Poros de Agua Inútil
60
(PAI), para los distintos tratamientos sin considerar las muestras
estructuradas
8
Tabla de datos para las curvas de contracción
60
9
Valores de porosidad total para ser evaluados por COLE
61
10
Tabla de PSI para los distintos tipos de poros
62
11
Tabla para Ka para las distintas tensiones a las que fueron
62
sometidas las muestras
12
Fracción de poros con aire para las distintas tensiones
62
13
Análisis de varianza para determinar diferencias estadísticas en
63
las Curvas de Retención de Humedad
14
de varianza para COLE, evaluado para la porosidad total
63
15
Análisis de varianza para PSI
64
16
Análisis de varianza para la permeabilidad de aire
65
VII
17
Análisis de varianza para determinar diferencias estadísticas de
66
las rectas de la Ecuación de Ball
18
Análisis de varianza para determinar la regresión de la
66
permeabilidad de aire a una tensión de 60 hPa
19
Análisis de varianza para determinar la regresión de la
66
permeabilidad de aire a una tensión de 150 hPa
20
Análisis de varianza para determinar la regresión de la
67
permeabilidad de aire a una tensión de 330 hPa
21
Análisis de varianza para determinar la regresión de la
permeabilidad de aire a una tensión de 500 hPa
67
1
RESUMEN
El objetivo general de esta investigación fue determinar en laboratorio el efecto de la
densidad aparente sobre propiedades físicas en muestras estructuradas y muestras
homogenizadas a distintas densidades aparentes, tales como la curva de retención de
humedad, la permeabilidad de aire y la contracción.
Se analizaron muestras no disturbadas y muestras ensambladas a distintas
densidades aparentes (desde 0,8 a 1,1 g cm-3) de un suelo de la serie Cudico. Se
determinó la curva de retención de humedad (pF), la curva de contracción y la
permeabilidad de aire (Ka). Para la determinación de la curva pF y contracción, las
muestras se saturaron lentamente para después ser sometidas a un drenaje a distintas
tensiones (-10, -20, -30, -60, -150, -330 y -500 hPa) y luego ser secadas al aire y a
temperaturas de 60ºC y 105ºC, en ambos casos por 24 horas; en el caso de la
permeabilidad de aire, sólo se realizaron las mediciones a -60, -150, -330 y -500 hPa
de tensión de agua.
Las curvas de retención de humedad muestran que, a medida que aumenta la
densidad aparente de las muestras, estas experimentan una disminución de la
porosidad gruesa mientras que la proporción de la porosidad media y fina tiende a
aumentar. A partir de los resultados obtenidos se desprende que la contracción se ve
disminuida con un aumento en la densidad aparente, así como la permeabilidad de
aire.
El suelo no es un medio rígido, sino que se contrae cuando se ve afectada por la
pérdida de agua. Esto se traduce en un reordenamiento de las partículas de suelo, lo
que provoca una reducción de los poros con aire, cambios en la permeabilidad de aire,
reducción en los índices de contracción y una redistribución de la porosidad.
2
SUMMARY
The general mission of this investigation was to determine in laboratory the effect of the
bulk density on physical properties in structured samples and homogenized samples to
different bulk density, such as the curve of humidity retention, the air permeability and
the shrinkage.
Samples undisturbed were analyzed and assembled samples to different bulk density
(from 0.8 to 1.1 g cm-3) of a ground of the Cudico‟s series. One determined the curve of
humidity retention (pF), the curve of shrinkage and the air permeability (Ka). For the
determination of the curve pF and shrinkage, the samples were saturated slowly later to
be put under a drainage to different tensions (- 10, -20, -30, -60, -150, -330 and -500
hPa) and soon to be dried from the air and to temperatures of 60ºC and 105ºC, in both
cases by 24 hours; in the case of the air permeability, the measurements to -60, -150
were only realised, -330 and -500 hPa of water tension.
The curves of humidity retention show that, as increases the bulk density of the
samples, these undergo a diminution of the heavy porosity whereas the proportion of
the average and fine porosity tends to increase. From the obtained results one follows
that the shrinkage is fallen with an increase in the bulk density, as well as the air
permeability.
The ground is not rigid means, but it is shrinkage when it is affected by the loss of
water. This is translated in a reordering of ground particles, which brings about a
reduction of pores with air, changes in the air permeability, reduction in the shrinkage
indices and a redistribution of the porosity.
3
1 INTRODUCCION
Para un óptimo rendimiento de los cultivos agrícolas, siempre es necesario
preocuparse de algunos factores como la fertilización química, aspectos físicos del
suelo y la microbiología. La agricultura tradicional, sin embargo, se ha ocupado
principalmente de los aspectos químicos del suelo, obviando su parte física, sustentada
por un sistema trifásico compuesto de agua, aire y sólidos, donde el mejor
establecimiento y rendimiento de las plantas esta dado por un buen equilibrio de estos
tres componentes.
El arreglo entre las partículas del suelo (arcilla, limo y arena), la actividad biológica,
materia orgánica y otros cementantes, en combinación con el clima (ciclos de mojado y
secado del suelo), dan como resultado la estructuración del suelo, generando un
espacio físico para el arraigamiento de las plantas. Propiedades físicas del suelo como
la densidad aparente, porosidad, continuidad y tortuosidad de los poros son muy
importantes para que el suelo pueda cumplir con funciones como: 1) permitir el anclaje
de las raíces; 2) almacenar agua, aire y nutrientes y 3) regulación de ciclos
biogeoquímicos, entre otras.
La estructura del suelo cambia constantemente, ya sea por factores externos como la
compactación e internos como la contracción. La actividad agrícola hace que el
espacio físico para el arraigamiento de las plantas se vea afectado por diferentes
motivos en diferentes épocas del año. Por ejemplo, arar el suelo provoca que se pierda
la estructura, rompiendo la continuidad del sistema poroso, disminuyendo su densidad
aparente y cambiando las proporciones de porosidad ya existentes; un pastoreo de una
pradera va a provocar un asentamiento del suelo aumentando su densidad aparente,
disminuyendo la cantidad de macroporos del suelo, por lo que el espacio de
arraigamiento para las plantas se hace menor.
Al cambiar las condiciones imperantes en el suelo, también se van a ver alteradas
algunas de sus propiedades. Al aumentar la cantidad de macroporos también va a
4
aumentar la capacidad del suelo de conducir agua y aire. La contracción del suelo será
mayor, ya que tendrá más espacio para retraerse, en la medida que disminuya la
cantidad de agua en el suelo. Esto puede ser favorable o no dependiendo del manejo
que se le quiera dar. Muchos macroporos van a permitir un buen intercambio gaseoso,
pero una gran cantidad de agua no será aprovechada por las plantas; una gran
capacidad de contracción va a permitir que el asentamiento del suelo sea más rápido.
Estos cambios en la estructura ocurren a lo largo del periodo de cultivo o pastoreo y
tienen un efecto sobre la disponibilidad de agua, aire y calor en el suelo. Debido a lo
anteriormente expuesto, es necesario caracterizar como los cambios en la densidad
aparente influyen sobre otros parámetros de suelo que son importante para los cultivos
vegetales, como la capacidad de almacenar agua y aire, entre otros.
La hipótesis planteada para la presente investigación es la siguiente:
Un incremento en la densidad aparente del suelo provoca:
-
Una disminución en el volumen de los poros, que se manifiesta de distintas
formas dependiendo de su diámetro equivalente.
-
Una reducción de la capacidad del suelo para conducir aire.
-
Un incremento en la rigidez de los poros del suelo (menor capacidad de
contracción).
-
Por otro lado, se espera que la estructuración del suelo se traduzca en una
mayor funcionalidad de los poros (mayor capacidad de conducción).
El objetivo general de esta tesis es caracterizar en laboratorio las propiedades
hidráulicas en muestras homogeneizadas y no disturbadas a distintas densidades
aparentes de un suelo rojo arcilloso de la Región de los Ríos.
El objetivo específico es determinar el efecto de la densidad aparente sobre i) la curva
de retención de agua y la distribución de poros, ii) la permeabilidad de aire y iii) la
capacidad de contracción del suelo.
Tesis financiada por el Proyecto Fondecyt 11060130.
5
2 REVISION BIBLIOGRAFICA
2.1 El suelo como medio poroso
El suelo es un medio poroso que presenta una fase sólida, liquida y gaseosa (BEAR,
1972). En este cuerpo trifásico se produce el almacenamiento y transporte de fluidos
como el agua, el aire y el calor (HILLEL, 1998).
Las tres fases del suelo están representadas como sigue: la fase sólida representa la
matriz del suelo; la fase líquida está representada por el agua presente en el suelo, la
que contiene sustancias disueltas, y también es conocida como solución de suelo; y la
fase gaseosa, que corresponde a la atmósfera del suelo (HILLEL, 1998).
La fase sólida del suelo es capaz de adsorber agua y nutrientes, intercambia iones con
la fase líquida y alterna el hinchamiento y la contracción si se humedece o seca, así
como también alterna los fenómenos de floculación y dispersión de suelo (HILLEL,
1998).
La porosidad del suelo es el volumen de aire y agua contenido en una unidad de
volumen de suelo (NARRO, 1994). El sistema poroso de un suelo puede ser
caracterizado por la distribución del tamaño de sus poros, la cual se calcula
comúnmente con la capacidad especifica de retener agua (DURNER, 1994). Una forma
de clasificar la distribución de la porosidad en el suelo sería de acuerdo al tamaño de
estos. Los poros finos o microporos presentan un diámetro menor a 0,2 m y se les
denomina poros de agua inútil (PAI). Los poros de agua útil (PAU) tienen diámetros
que van desde los 0,2 m a 10 m. Los poros de drenaje lento (PDL) varían entre los
10 y 50 m, y los poros de drenaje rápido (PDR) son todos aquellos mayores a 50 m
(Ellies et al., 1982; Kehr, 1983; Álvarez, 1984; Mihovilovic, 1984, citados por
MONREAL, 1992).
6
El medio poroso se evalúa a través de su volumen o cómo se distribuyen los poros,
pero también de acuerdo a la capacidad que tengan para transmitir fluidos, como el
agua o los gases. Los aspectos funcionales del sistema poroso se pueden medir a
través de la conductividad o permeabilidad de agua y/o aire. La conductividad depende
de las cualidades del suelo y del fluido, mientras que la permeabilidad (también
conocida como permeabilidad intrínseca) se considera como una característica
exclusiva del material (DÖRNER y HORN, 2006).
La distribución del espacio poroso es importante para la economía de aire y agua en el
suelo. Los poros finos retienen agua con tal fuerza que esta no está disponible para las
plantas, en los poros de tamaño intermedio se retiene el agua disponible para las
plantas, y en los poros gruesos el agua percola, por lo tanto este espacio está libre de
agua y facilita la aireación (Stallings, 1962; Taylor y Ashccroft, 1972; Kramer, 1983
citados por MONREAL, 1992).
La importancia relativa de estos poros depende del tipo de cultivo, condiciones
climáticas, posición del nivel freático y posibilidades de riego. Donde el agua puede
obtenerse por lluvia o riego, los poros de almacenamiento de agua no son tan
importantes, pero sí lo son los poros de aireación. En zonas con poca precipitación, los
poros de almacenaje son vitales, y también es necesario tener suficientes poros
grandes para obtener una adecuada infiltración (GAVANDE, 1991).
2.2 Densidad aparente
La densidad aparente de un suelo es la relación entre la masa de los sólidos y el
volumen total que estos ocupan, es decir, se incluye el espacio poroso existente entre
las partículas. Como los suelos están compuestos por partículas individuales, no se
produce un relleno total del volumen con sustancias sólidas. Debido a ello la densidad
aparente es menor que la densidad del mineral (HARTGE y HORN, 1991; NARRO,
1994). Desde el punto de vista agrícola, valores más bajos de densidad aparente, se
asocian con mejores condiciones para el establecimiento de los cultivos (NARRO,
1994).
7
Terzaghi y Peck (1963) y Taylor (1969), citados por MONREAL (1992), afirman que al
compactar un suelo se produce una reducción de sus vacíos, como consecuencia,
ocurren cambios de volumen, es decir, el suelo se deforma. Esta deformación está
dada por una reorganización de las partículas debido al deslizamiento entre ellas.
Según PALMA (1996), un cambio en la porosidad se manifestará con un aumento en la
densidad aparente del suelo, provocando una disminución de la porosidad gruesa y
aumentando los poros pequeños del suelo, esto motivado principalmente por el pisoteo
animal, ya que en suelos con cultivos permanentes este efecto no se aprecia ya que el
laboreo enmascara los eventuales cambios en la porosidad.
Según MONREAL (1992), a medida que aumenta la densidad aparente del suelo, la
responsable de la porosidad es la textura del suelo, ya que al aumentar la densidad
aparente se provoca una destrucción de los agregados y un aumento de las partículas
pequeñas.
Un aumento en el valor de la densidad aparente refleja una disminución en el espacio
poroso existente, un incremento en la conductividad térmica, también incrementa la
compactación y la resistencia a la penetración. Este incremento puede ser causado por
la disminución de la materia orgánica, la degradación de los agregados del suelo o la
aplicación de una fuerza que reduzca el espacio poroso (NARRO, 1994).
2.2.1 Efecto de la densidad aparente sobre aspectos cuantitativos del suelo.
Según BAVER et al. (1973), la compactación del suelo se define como el incremento
de la densidad aparente producto de una carga aplicada sobre él. Este efecto
compactante produce una reducción de los vacíos (pérdida de volumen de suelo)
principalmente de los macroporos. Este proceso es posible gracias a un
reordenamiento de las partículas de suelo y a la fractura de éstas, o bien a la ruptura
de sus ligaduras (Terzaghi y Peck, 1963;Taylor, 1969; Sowers y Sowers, 1972, citados
por PASQUALETTO, 1993; DREWRY, 2006).
La contracción del suelo es un cambio en el ordenamiento interno de las partículas del
suelo, inducidas generalmente por procesos de tensión interna del suelo. Por lo tanto,
8
los manejos físicos y químicos del suelo desempeñan un papel importante en el
comportamiento de la contracción del suelo (PENG y HORN, 2005).
2.2.1.1 Efecto de la densidad aparente sobre la curva de retención de agua (pF) y
distribución de poros. Un indicador de la calidad de suelo es el espacio poroso y la
distribución de los poros por tamaño. En el espacio poroso se acumulan las reservas
de agua y en él se producen el intercambio metabólico de las plantas. En la porosidad
gruesa penetran las raíces donde explorarán por agua, aire y nutrientes. Interesa que
el suelo tenga un alto volumen de estos poros; este tipo de porosidad en los suelos de
textura fina depende exclusivamente de la estructura (ELLIES, 1999).
SOANE et al. (1981) sostienen que la compactación altera el volumen y la estructura
de los poros del suelo. Reduce el tamaño y el número de los macroporos, afectando su
forma y su continuidad. Modifica el estado de agregación y las interacciones existentes
entre las fases sólida, líquida y gaseosa, disminuyendo la conductividad, permeabilidad
y difusión del agua y aire a través del sistema poroso.
2.2.1.2
Efecto de la densidad aparente sobre la curva de contracción. La
contracción de suelo está definida por un cambio de volumen específico del suelo en
relación con el contenido de agua. Las características de la contracción son
consideradas como un indicador de la estructura y de la estabilidad del suelo (Haines,
1923; Stirk, 1954, Tempany, 1917; Haines, 1923; Lauritzen y Stewart, 1941, citados por
BOIVIN et al., 2006).
La curva de contracción presenta cuatro zonas características, las que se van
formando a medida que el suelo se va secando. Estas cuatro zonas son: I) contracción
estructural, II) contracción proporcional, III) contracción residual y IV) cero contracción.
En la contracción estructural y residual, la reducción del volumen ocurre en menor
medida que la pérdida de agua. En la contracción proporcional, la pérdida de volumen
de suelo es igual a la perdida de agua. En la cero contracción, no hay un cambio en el
volumen de suelo, pero si hay una pérdida del agua residual del suelo (McGarry y
Malafant (1987); Tariq y Durnford (1993), citados por PENG y HORN, 2005).
9
Bronswijk y Evers-Vermeer (1990), citados por SANDER y GERKE (2007) afirman que
la curva característica de contracción de un suelo describe, cuantitativamente, el
cambio de volumen de un suelo contra el contenido de agua, expresado por el cociente
de humedad (volumen de agua/volumen de sólidos) y el cociente de vacío (volumen
de vacíos/volumen de sólidos).
3,50
1
Cociente de Vacíos [-]
3,00
2
2,50
3
2,00
1,50
4
1,00
0,50
0,00
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
Cociente de Humedad[-]
FIGURA 1 Diagrama esquemático para la curva típica de la contracción con
cuatro zonas de contracción. 1.- Contracción estructural. 2.Contracción proporcional. 3.- Contracción residual. 4.- Cero
contracción.
FUENTE: adaptado de PENG y HORN (2005)
El conocimiento de la contracción de suelo mejora la compresión y la predicción de
características hidráulicas no saturadas de los suelos (PENG y HORN, 2005). Las
características de la contracción del suelo pueden influenciar directamente las
características mecánicas e hidráulicas de este, cambiando el espacio y la geometría
de los poros (Braudeau y Mohtar, 2004; Garnier et al., 1997; Giraldez y Sposito, 1985;
Tuller y Or, 2003; Kim et al., 1999; Philip, 1969; Smiles, 2000; Chertkov, 2004; citados
por SANDER y GERKE, 2007).
10
DEC et al. (2008) determinaron que un aumento en la densidad aparente afecta la
capacidad de contracción de un suelo Luvisol. Una mayor contracción se produjo en
las muestras con una menor densidad aparente, provocado principalmente por una
disminución de la porosidad gruesa.
PENG et al. (2009), dividen en dos tipos a los poros del suelo: poros rígidos y poros no
rígidos, y son estos últimos los que se ven sometidos a las tensiones internas y
externas del suelo, provocando la contracción. Los poros no rígidos también están
sometidos a las mismas tensiones, pero la contracción que en ellos se produce es
despreciable para ser considerada importante dentro de la curva de contracción.
2.2.2 Efecto de la densidad aparente sobre aspectos funcionales del sistema
poroso. La densidad aparente está directamente relacionada con la estructura del
suelo, y por lo tanto depende de los mismos factores. La densidad aparente presenta
limitaciones importantes a la hora de caracterizar el medio poroso, ya que no permite
obtener información relacionada con el tamaño de los poros, su continuidad o sobre
fuerzas que dieron lugar a una estructura específica (INGARAMO et al., 2003). Es por
ello que se utilizan mediciones de conductividad de agua y permeabilidad de aire para
evaluar en efecto del manejo sobre la estructura del suelo. Según Baer (1972), citado
por DÖRNER y DEC (2007), la permeabilidad tiene una estrecha relación con factores
geométricos del suelo como la porosidad total, la distribución de los poros por tamaño,
la forma del sistema poroso, la continuidad y tortuosidad de los poros del suelo. Estos
factores geométricos, caracterizados muy bien por la permeabilidad de aire, son
susceptibles a los cambios estructurales del suelo, por lo que son un buen parámetro
para evaluar la calidad física de un suelo (DÖRNER y DEC, 2007).
2.2.2.1
Efecto de la densidad aparente del suelo sobre la conductividad
hidráulica. La conductividad hidráulica o la habilidad del suelo para transmitir agua
controla el movimiento del agua hacia las raíces de las plantas, la entrada de agua en
el suelo y el flujo de agua de drenaje, entre otras situaciones (DIRKSEN, 1999). Esta
depende de la cantidad, distribución de poros (SCHEFFER Y SCHACHTSCHABEL,
1976; MARKOWITZ, 1968) y la continuidad y tortuosidad de los mismos (DÖRNER y
11
DEC, 2007). Es por esto que la conductividad hidráulica varía de un sitio a otro, y
también difiere para las distintas orientaciones del suelo (ELLIES et al., 1997).
El transito producido por maquinaria o animales sobre el terreno agrícola provoca
compactación, cambiando la morfología, orientación y magnitud del sistema poroso, lo
que también provoca un cambio en la conductividad hidráulica del suelo (Hartge y
Ellies 1990, citados por ELLIES, 1997).
JANSSEN et al. (2004) afirman que un suelo con una menor densidad aparente tienen
una percolación de agua más rápido cuando se le mide la conductividad hidráulica.
Además, con un aumento del tiempo de percolación del agua se lixivian elementos
cementantes que podrían provocar un desplazamiento de partículas y obstruir los
poros.
DEC et al. (2008), afirman que la conductividad hidráulica saturada decrece con un
incremento de la densidad aparente, como respuesta al pequeño volumen de poros
gruesos existentes en muestras disturbadas. La obtención de datos confirmó que
valores más bajos de conductividad hidráulica saturada coincidían con las muestras
que presentaban mayores densidades aparentes, consecuencia de una disminución en
el volumen de poros y su continuidad (DEC et al., 2008; RAMIREZ et al., 2005).
2.2.2.2 Efecto de la densidad aparente sobre la conductividad de aire. El espacio
entre las partículas primarias del suelo nunca está vacío, cuando no contiene agua
está lleno con aire. Este aire puede estar en contacto directo con la atmósfera, o bien
puede estar rodeado de partículas de suelo o meniscos de agua (HARTGE y HORN,
1991).
La capacidad que tiene el suelo de almacenar o conducir aire depende de la textura.
En un suelo arenoso esta corresponde al 25% o más del volumen total del suelo. En
suelos con texturas más finas, como los arcillosos, esta sólo representa un 10% del
total del volumen de suelo. Cuando en un suelo estructurado, su estructura se rompe
producto de procesos físico-químicos o por fuerzas mecánicas externas, el volumen de
aire se puede reducir hasta un 5% del total de volumen de suelo (HILLEL, 1998).
12
El proceso de aireación del suelo es un factor importante en su productividad (HILLEL,
1998). En condiciones de aireación restringida, la producción de cultivos en el campo
está en función de ella, esto ocurre cuando la aeración está por debajo de un valor
crítico para la planta y condiciones del suelo. El valor crítico para cada planta depende
de las condiciones físicas del suelo: temperatura, cantidad de agua en el suelo y
compactación del mismo; también hay que considerar algunos factores químicos y
biológicos (GAVANDE, 1991).
DEC (2006) afirma que la permeabilidad de aire decrece de forma exponencial a
medida que aumenta la densidad aparente de un suelo Luvisol, y que las diferencias
en la permeabilidad de aire dependen de la tensión de agua presente en el suelo.
En un suelo Luvisol, DÖRNER y DEC (2007) afirman que la permeabilidad de aire de
las muestras analizadas cambia en profundidad cuando existe un manejo convencional
del sitio de muestreo, como consecuencia de la formación de un pie de arado
(incremento en la densidad aparente).
2.3
Efecto de ciclos de humectación-secado, la actividad biológica y la
macrofauna del suelo sobre la estructura
La estabilidad de los agregados en el suelo depende de características como la
presencia de materia orgánica, las arcillas (cantidad y tipo) y los óxidos. El carbono
orgánico tiene un mayor efecto sobre los macroagregados del suelo, mientras que los
sesquióxidos de fierro y aluminio tienen mayor injerencia sobre los microagregados del
suelo (Oades, 1984; Yao et al., 1990; Zhang et al., 1996; citados por ZHANG y
HORN, 2000).
La estabilidad de los agregados del suelo es más bien estacional, los agregados son
menos estables en invierno y aumentan su estabilidad cuando tienen menos agua.
Estas variaciones ocurren sin importar si hay tratamientos de residuos, el tipo de suelo
o el sistema de cultivo. Son dos los factores que controlan estas fluctuaciones, el clima
y la incorporación de la materia orgánica. El clima pude influenciar directamente la
estabilidad de los agregados con su acción en la humedad del suelo, e indirectamente
13
con el estímulo estacional de la actividad microbiana (Perfect et al., 1990; Angers et al.,
1999; citados por CONSENTINO et al., 2006).
2.3.1 Efectos del secado y la humectación. Durante la formación de los agregados a
través de ciclos de mojado y secado se produce un reordenamiento de las partículas
generando estructura lo que depende del número y la intensidad de los procesos de
hinchamiento y contracción, de la estabilidad mecánica y la presencia de componentes
orgánicos, afectando así la resistencia de los agregados (HALLET et al., 2001; HORN,
2002). Posteriormente, debido a sucesivos procesos de mojado (hinchamiento) y
secado (contracción) se van generando tensiones que inducen la formación de grietas,
primero en forma de bloques y posteriormente en bloques subangulares (HORN,
2002).
El suelo presenta varios cambios en el ámbito físico, químico y biológico, lo que implica
cambios en la estructura del suelo, la materia orgánica y la microflora del suelo. Los
efectos sobre la estabilidad del suelo aun están un poco confusos, ya que el efecto del
secado sobre el suelo no es uniforme y ocurre a distintas tensiones, provocando que el
suelo se contraiga y se formen grietas (Soulides y Allison, 1961; Sorensen, 1974;
Utomo y Dexter, 1982; citados por DEFNER et al., 2001).
Según DEFNER et al. (2001), con datos obtenidos por Paustian et al. (1999),
encontraron una disminución en la agregación del suelo arado en comparación de
suelos no arados, unido a esto también encontró un menor valor de materia orgánica
en suelos arados. Estas observaciones indican una interrelación entre la intensidad de
labranza, ciclos de secado y humectación y la materia orgánica del suelo.
Baumgartl (2002); Peng et al., (2005); Peng y Horn (2005), citados por SEGUEL (2006)
afirman que el secado y la humectación favorecen la formación de estructura, cada vez
más fuerte, cuando son ciclos que ocurren muy a menudo. La contracción normal
inicial da lugar siempre a disminución irreversible del espacio poroso y un aumento en
la densidad aparente, los ciclos repetidos de secado y humectación se pueden detectar
por un comportamiento elástico estructural de la contracción que se puede relacionar
14
con la intensidad máxima del presecado y se puede determinar como la tensión del
presecado equivalente a la tensión de la precompresión.
2.3.2 Efectos de los microorganismos del suelo. Los microorganismos del suelo en
asociación con raíces de plantas de cultivo pueden ayudar a reconstruir la estructura
del suelo en un cierto periodo de tiempo. Intervenciones humanas, tales como la
pasada de un arado en el suelo, provocan cambios drásticos en éste; sin embargo,
existen algunas plantas con capacidad de arraigo agresivo, que pueden tener efectos
rápidos y beneficiosos sobre la estructura del suelo, incluso en situaciones muy
degradadas. Diversos organismos, tales como hongos basidiomicetes, pueden
estabilizar y realzar la estructura del suelo, mientras que sistema radical juega un papel
complementario importante inyectando el carbón en el suelo (UPHOFF et al., 2006).
2.3.3 Efectos de la macrofauna del suelo. El deterioro de las propiedades físicas del
suelo puede hacer colapsar su estructura. Después de esto, la recuperación de las
características fiscas del suelo no es posible sin la intervención de la flora y fauna
(incluido el hombre) que crean las condiciones necesarias para restaurar la integridad
estructural del suelo (UPHOFF et al., 2006).
La estructura del suelo se puede mejorar por las actividades de la variada fauna
existente en el suelo, que crea un ambiente más hospitalario para el crecimiento
vegetal, y con este crecimiento se sigue contribuyendo al proceso de la mejora de
suelo. Un número de especies, particularmente gusanos, las termitas, los escarabajos,
y las hormigas, conocidas colectivamente como macrofauna, son parte importante de
la cadena alimenticia del suelo y juegan un papel crucial en el rol de “ingenieros del
ecosistema” (UPHOFF et al., 2006).
2.4 Efecto del secado y humectación sobre el paso de fluidos a través del suelo
Un cambio en el volumen de suelo, o compactación de suelo, o el aumento de la
densidad aparente de este, provoca que existan líneas de flujo preferencial para el
tránsito de fluidos a través del suelo, ya sea en forma vertical u horizontal (DÖRNER y
DEC, 2007; STORMONT, 1995).
15
PENG et al. (2007), afirman que los ciclos de secado y humectación en los suelos
ocurren de forma natural en el suelo, afectando la estructura de los poros con el estrés
hidráulico.
Un incremento en la densidad aparente de los suelos no sólo afecta la distribución de
la porosidad y la capacidad de contracción de los suelos, sino que también la habilidad
de transmitir fluidos en fase no saturada (DEC et al., 2008). ANTIPA (2009) también
afirma que el movimiento de las partículas solidas y su reordenamiento después haber
sometido las muestras a ciclos de secado y humectación, producen una disminución en
el paso de aire a través de las muestras. Finalmente, PENG et al. (2007) encontraron
que existe una disminución de la porosidad cuando los suelos son sometidos a ciclos
de secado y humectación, particularmente en suelos que son más orgánicos.
16
3 MATERIAL Y MÉTODO
3.1 Materiales
El estudio se realizó con suelo rojo arcilloso de la serie Cudico. Para lograr los
objetivos del presente trabajo, se trabajó con dos tipos de muestras: no alteradas y
disturbadas a distintas densidades aparentes.
3.1.1 Suelo y manejo agronómico. Según IREN-UACH (1978), la serie Cudico deriva
de material metamórfico de la costa o de cenizas volcánicas pleistocénicas
depositadas sobre materiales metamórficos. Estos suelos presentan pendientes
onduladas o escarpadas, predominado la topografía ondulada a quebrada.
La serie Cudico corresponden a antiguos depósitos de cenizas volcánicas sobre
sedimentos marinos de la formación Chol-Chol. Se presentan en forma de terrazas
disectadas y erosionadas, lo que conforma un paisaje de lomas, con una altura de de
60 – 90 m.s.n.m. Son suelos moderadamente profundos a profundos de colores pardo
oscuro en superficie a pardo rojizo en profundidad; presenta textura más bien fina, son
bien estructurados, con bloques subangulares hasta 44 cm y prismática en
profundidad; son suelos duros, firmes, plásticos y adhesivos. El arraigamiento es
bueno hasta los 45 cm aprox., siendo las raíces aisladas en profundidad (IREN UACH, 1978).
Los suelos de esta serie se encuentran en la comuna de La Unión, Provincia del
Ranco, Región de Los Ríos, y ocupan una superficie de 13402 hectáreas (IRENUACH, 1978).
Durante la recolección de las muestras, el manejo del suelo correspondía a una
pradera compuesta de una mezcla de ballica italiana (Lolium multiflorum) con avena
(Avena strigosa), la que fue sembrada en Marzo de 2006, y usada principalmente para
pastoreo de animales vacunos.
17
3.1.2 Material de laboratorio. Para el análisis de las muestras en el laboratorio se
usaron bandejas de arena para obtener los valores de tensión entre -10 y -60 hPa de
tensión de agua. También se utilizaron platos de cerámica que se introdujeron dentro
de ollas de presión para tensiones más altas entre -150 y -15430 hPa.
Para el ensamblaje de las muestras con las distintas densidades aparentes, se ocupó
un tamiz de 2 mm de malla en el cual se homogenizó el suelo, que fue previamente
secado a 30ºC en una sala acondicionada para tal efecto.
En el caso de las mediciones de contracción, se utilizó un profundímetro (0,05 mm de
precisión) con un cilindro de acrílico que va por fuera de la muestra, con el fin de medir
en los mismos puntos la contracción vertical que sufre la muestra.
Para la permeabilidad de aire se utilizó el permeamómetro de aire (Figura 2).
3.2 Método
Las muestras fueron analizadas en el Laboratorio de Física de Suelos Profesor Dr.
Achim Ellies Sch. del Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos, perteneciente a la
Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Austral de Chile.
3.2.1
Recolección de las muestras. Se recolectaron muestras disturbadas y no
disturbadas de suelo. Las muestras no disturbadas se extrajeron en cilindros de 250
cm3 a una profundidad entre 10 y 20 cm. Con estas muestras se determinó la curva de
retención de agua (curva pF), la curva de contracción y la permeabilidad de aire (cada
una con 6 repeticiones).
Una vez que las muestras fueron recolectadas, estas se envolvieron en alusa plástica,
para evitar que pierdan humedad durante el viaje. Luego, fueron embaladas en cajas
cerradas de madera y aluminio especialmente acondicionadas, para evitar que el
movimiento del traslado afecte los cilindros con las muestras no disturbadas.
Para las muestras disturbadas se recolectó suelo en baldes, donde se consideró una
profundidad de hasta 20 cm.
18
3.2.2 Armado de las muestras. Para el caso de las muestras disturbadas, estas
fueron confeccionadas a partir de suelo seco tamizado a 2 mm. El suelo, una vez
tamizado, fue pesado y separado según los distintos requerimientos de cada suelo
para cada una de las distintas densidades aparentes (Cuadro 1).
Las muestras se humectaron a 20% (bss) para alcanzar la máxima compactación de
las muestras. Esto fue determinado previamente mediante un Test de Próctor (ANEXO
1), realizado a este tipo de suelo antes de ensamblar las muestras en los cilindros.
CUADRO 1 Requerimientos de suelo para las diferentes densidades aparentes
(cilindros de 250 cm3).
Densidad aparente (g cm-3)
Suelo
0,8
0,9
1,0
1,1
Seco (g)
200
225
250
275
Húmedo (g)
240
270
300
330
Por ejemplo, como se presenta en el Cuadro 1, para alcanzar una densidad aparente
de 0,9 g cm-3 fue necesario pesar 225 g de suelo seco, y al humectarlo al 20%, su peso
aumenta a 270 g. El llenado de los cilindros se hizo a través de distintas capas o
estratos los que se distribuyeron en forma homogénea en ocho partes, en función del
peso según las distintas densidades aparentes. Una vez que la cantidad de suelo
determinada se colocó en el cilindro, se procedió a nivelar el estrato de suelo con un
pincel Nº 10, para asegurar que la presión ejercida hacia la capa de suelo sea
homogénea, y por ende, la compactación; es por esto que se usa un cilindro
compactador (Figura 2) que es el encargado de compactar las capas de suelo que se
agregaron a los cilindros metálicos. La presión ejercida para compactar las muestras
está determinada por tiempo, cada compactación duró tres minutos, tiempo suficiente
para permitir un buen ensamblaje de las muestras. La compactación se realizó
mediante un cilindro compactador, más el arco de soporte y los pesos de una máquina
de corte que se utilizaron para este fin. Los pesos utilizados para las distintas
densidades aparentes están especificados en el Cuadro 2. Este método está basado
en el efectuado por DEMOND (1996).
19
CUADRO 2 Pesos y presiones utilizados para alcanzar las distintas densidades
aparentes (cilindros de 250 cm3).
Densidad aparente (g cm-3)
Pesos (kg)
Presión (hPa)
0,8
0,7
14
0,9
4
107
1,0
26
547
1,1
52
1067
Una vez que se efectuó esta operación, se repitió hasta que el cilindro se llene; una
vez lleno, se pesó para asegurar que se ha alcanzado la densidad aparente deseada.
Para comprobar la homogeneidad de las muestras ensambladas se determinó la
permeabilidad de aire de cada una de ellas.
3.2.3
Caracterización general del suelo estudiado. Con el fin de caracterizar
físicamente el suelo, se determinó la textura, la curva de retención de agua, la curva de
contracción y la permeabilidad de aire de todas las muestras no disturbadas. En lo que
respecta a la parte química, se determinó la materia orgánica y el pH.
3.2.3.1 Curva de retención de humedad (curva pF). Para la determinación de la
curva pF se registró el contenido de agua a distintos niveles de saturación. Para lograr
esto las muestras fueron saturadas lentamente con agua por capilaridad, para así
evitar que el aire quede atrapado en los poros del suelo. Luego fueron equilibradas en
bandejas de arena (-10, -20, -30 y -60 hPa por medio de control de columna de agua
colgante), y ollas de presión (-150, -330, -500 y -15000 hPa). Una vez obtenido el
contenido gravimétrico de agua (base masa) se determinó el contenido volumétrico en
base a la densidad aparente registrada después de secar las muestras a 105ºC por 24
horas. La porosidad total del suelo y su distribución se determinó de acuerdo a
HARTGE y HORN (1992).
3.2.3.2 Permeabilidad de aire (Ka). Esta propiedad del suelo se determinó por medio
de un permeamómetro de aire (Figura 3). La Ka se midió cuando las muestras estaban
equilibradas a potenciales mátricos de -60, -150, -330 y -500 hPa, por un método de
20
flujo constante de aire, donde se aplica una diferencia de presión menor a 1 hPa para
permitir un flujo laminar ascendente constante a través de la muestra de suelo.
4
6
5
2
3
1
FIGURA 2 Permeamómetro de aire. 1.- Campana de vacío; 2.- Recipiente de la
muestra; 3.- Recipiente de los pesos; 4.- Tabla graduada; 5.Manómetro inclinado; 6.- Manómetro.
El equipo cuenta con una campana de vacío, donde se colocan las muestras. En el
otro extremo existe un recipiente al cual se le irán agregando los pesos necesarios
para producir la diferencia de presión y ejercer vacío, y así el paso del aire por el
cilindro con suelo. Además, se cuenta con un manómetro inclinado que mide la
diferencia de presión y con una tabla graduada que nos permite saber cuál es la
cantidad de aire que pasa a través de la muestra.
21
Se controló la temperatura ambiente y la presión atmosférica, con el fin de determinar
la densidad del aire al momento de las mediciones.
Para el cálculo de la densidad del aire, se utilizó la siguiente fórmula:
  n 
Tn * p 
 n * T 
(3.1)
Donde
𝜌𝑙
= es la densidad del aire durante la medición [kg m-3]
𝜌𝑛
= es la densidad del aire en condiciones estándar (1013 mbar, 273,15º K) =
1,293 [kg m-3]
𝑇𝑛
= es 213,15º K = 0º C
𝑝
= es la presión atmosférica durante la medición [mbar]
𝑇
= es la temperatura durante la medición en [ºK]
Una vez que conocida la densidad del aire, es posible calcular la conductividad del aire
en el suelo:
𝐾𝑙 = 𝜌𝑙 ∗ 𝑔 ∗ (Δ𝑉 ∗ 𝑙 ∗ Δ𝑝 ∗ 𝐴)
(3.2)
Donde:
𝜌𝑙
=
densidad del aire durante la medición [kg m-3]
g
=
aceleración de gravedad = 9,81 [m s-2]
Δ𝑉
=
volumen de aire que fluye en la muestra durante el tiempo [m3]
l
=
longitud del cilindro
Δ𝑝
=
diferencia de presión [hPa]
A
=
area del cilindro [m2]
22
Como ahora ya está calculada la conductividad de aire, se pueden hacer los cálculos
para la permeabilidad de aire, con la siguiente fórmula







Ka  Kl *

 981* l 


100 

(3.3)
Donde:
ɳ
=
es la viscosidad
Ka
=
es la conductividad de aire
Kl
=
es la permeabilidad de aire
l
=
es la densidad del aire durante la medición
Con el fin de determinar la geometría del medio poroso, se determinó la relación entre
Ka y 𝜀𝑎 tal como lo propone BALL et al. (1988):
log(𝐾𝑎 ) = log 𝑀 + 𝑁 log(𝜀𝑎 )
(3.4)
Ahuja et al. (1984), y Ball et al. (1988), citados por DÖRNER y DEC (2007) explican
que M y N son parámetros empíricos. N es un índice de continuidad de poros que
refleja el incremento de la permeabilidad del aire en función del aumento de los poros
con aire. El mismo parámetro representa la disminución de la tortuosidad de los poros
y del área superficial con el incremento de la fracción de poros disponibles para el flujo.
Un índice que permite estimar el volumen de poros bloqueados (𝜀b) que no participan
del flujo de aire por convección fue propuesto por BALL et al. (1988). Los autores
mencionan que suelos que presentan una permeabilidad de aire igual o menor a 1 µm2
pueden ser considerados como impermeables; por lo tanto, el intercepto en la abscisa
corresponde a un estimador de 𝜀 b, tal que:
𝜀𝑏 = 10(− log 𝑀)/𝑁
(3.5)
23
3.2.3.3 Curva de contracción. La determinación de esta curva se hizo en forma
paralela a la determinación de la curva de retención de agua. Por lo tanto, junto con
determinar el contenido de agua por medio de pesaje, se determinó la deformación
vertical del suelo por medio del uso de un profundímetro. Una vez alcanzado los -500
hPa (último punto de la curva pF), las muestras fueron secadas al aire, a temperatura
ambiente (seis mediciones), luego a 30ºC (cuatro mediciones), a 60ºC (dos
mediciones) y una final a 105ºC. La contracción vertical del suelo fue medida con un
profundímetro y un cilindro de acrílico externo a la muestra, como lo muestra la Figura
5. El cilindro externo aporta un soporte fijo que se usa como base de referencia para
medir la deformación vertical siempre en los mismos puntos (Figura 4).
PENG y HORN (2005) afirman que la mejor manera de registrar la contracción de un
suelo es por medio de la curva de contracción, que permite conocer cómo cambia el
volumen de poros en la medida que el suelo se seca. Para graficar esto es necesario
conocer el cociente de vacios (e) y el cociente de humedad (ϑ), expresados de la
siguiente manera:
℮=
ϑ=
𝑣𝑓
(3.6)
𝑣𝑠
vw
(3.7)
vs
Donde Vf es el volumen de poros; Vs es el volumen de sólidos y Vw es la cantidad de
agua.
Para el cálculo del volumen de sólidos (Vs), fue necesario saber la relación entre el
peso (ss) seco de las muestras y la densidad real (dr) de las mismas, lo que se
expresa de la siguiente manera:
vs 
ss
dr
(3.8)
24
Para caracterizar la contracción del suelo se calcularon los parámetros COLE y PSI. El
coeficiente de extensibilidad lineal (COLE), define la deformación unidimensional del
suelo desde saturación a condiciones de menor humedad. Como el suelo va
cambiando su volumen a medida que se seca, se toma como límite de mojado el
estado saturado del suelo, y la magnitud de la contracción se va definiendo de acuerdo
a los distintos tipos de poros que presenta el suelo (Grossman et al. 1968, citado por
PENG et al., 2007).
FIGURA 3 Determinación de la deformación vertical de una muestra de suelo
por medio de un profundímetro.
El COLE fue calculado de la siguiente manera:
COLE =
La − Lb
L 105 0 C
Donde
La
=
es la longitud de la muestra en saturación
Lb
=
Longitud de la muestra a una tensión determinada
L105º C
=
es la longitud de la muestra seca al horno a 105º C
(3.9)
25
Según lo expresado por PENG et al. (2007), la capacidad de contracción de los poros
puede ser definida por el Índice de Contracción de Poros (PSI), que es la contracción
del volumen de suelo cuando los poros llenos de agua comienzan a deshidratarse. La
ecuación se presenta de la siguiente manera:
PSIi =
∆V ti
∆V pi
(3.10)
Donde:
∆Vt
=
es la contracción de volumen del suelo
∆Vp
=
es la diferencia de volumen a medida que el poro pierde agua
i
=
es el distinto tamaño de los poros (PDR, PDL, PAU, PAI)
3.2.4 Diseño estadístico del ensayo. Los tratamientos ensayados corresponden a un
diseño experimental completamente al azar, con cuatro grupos de muestras y seis
repeticiones cada una. Se realizó un análisis de varianza enteramente al azar y un test
de Tukey con el programa SPSS versión 13.0, para determinar diferencias
estadísticamente significativas. Para analizar las rectas de regresión de la
permeabilidad de aire se realizó una comparación de rectas de regresión utilizando el
programa StatGraphics Plus versión 5.1.
26
4 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
4.1 Características generales del suelo estudiado
A continuación, se presenta una caracterización general del suelo estudiado (Cuadro
3).
CUADRO 3 Caracterización del suelo estudiado.
Textura
MO
pH
arcillosa
6,5
DR
-3
(%)
Franco
DA
5,6
-3
PT
PDR
PDL
PAU
PAI
(g cm )
(g cm )
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
1,04
2,42
59,07
2,01
6,34
19,09
29,38
MO: materia orgánica; DA: densidad aparente; DR: densidad real; PT: porosidad total; PDR: poros de drenaje rápido;
PDL: poros de drenaje lento; PAU: poros de agua útil; PAI: poros de agua inútil.
Los valores obtenidos son característicos para un suelo de este tipo (Rojo arcilloso de
la serie Cudico) según IREN-UACH (1978) y TOSSO (1985), en donde cabe destacar
el bajo volumen de PDR (capacidad de aire) que presenta este suelo.
4.2 Curvas de retención de agua (pF) y distribución de poros en función las
distintas densidades aparentes
La figura 4 ilustra las curvas de retención de agua en función de la densidad aparente.
Las muestras poseen una porosidad total (contenido de agua a pF=0) entre un 60 y
70%.
En las muestras no disturbadas, la porosidad total alcanzó 59.07%. En las muestras
disturbadas la porosidad total sufrió un alza con respecto a las muestras estructuradas
(EST). Para el tratamiento de DA 0,8 g cm-3 el aumento de la porosidad total (PT) fue
de 5,14 % (PT= 62,27%). La DA 0,9 g cm-3 fue la que presentó un mayor alza en la
porosidad total, un 14,48%, alcanzó una PT= 69,08%. La DA 1,0 g cm-3 mostró un alza
de 12,67% con respecto a las muestras EST, con una PT= 67,65 %; mientras que la
DA 1,1 g cm-3 presentó un alza de 1,47%, con una PT= 59,96%.
27
80
Contenido de Agua [%Bv]
70
60
DA (0,8)
50
DA (0,9)
40
DA (1,0)
DA (1,1)
30
EST
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
pF
FIGURA 4
Curvas de retención de humedad para las distintas densidades
aparentes; barras de error indican error estándar; n=6. DA (0,8)=
densidad aparente 0,8 g cm-3; DA (0,9)= densidad aparente 0,9 g
cm-3; DA (1,0)= densidad aparente 1,0 g cm-3; DA (1,1)= densidad
aparente 1,1 g cm-3; EST= muestra estructurada.
Mientras las muestras con DA 0,8 g cm-3 pierden gran volumen de agua a bajo valor de
pF, lo contrario ocurre con las DA de 1,0 y 1,1 g cm-3 y también con el material
estructurado. Estas diferencias se aprecian de mejor forma en la Figura 5, que
presenta el porcentaje de distribución de poros. Las muestra de DA 0,8 g cm-3
presentan el mayor porcentaje de PDR (48%). Sin embargo tiene una menor
proporción en el resto de los poros en comparación con las otras densidades. La
muestra EST (no disturbada o estructurada) es la que presenta la mayor cantidad de
PAU y PAI (32,31% y 49,73%, respectivamente). Aquellas muestras con una menor
densidad aparente poseen un gran porcentaje de poros gruesos (PDR y PRL), como es
el caso para DA 0,8 y 0,9 g cm-3. Las muestras con una densidad aparente mayor,
incluida la muestra estructurada (EST), presentan un mayor porcentaje de porosidad
más fina (PAU y PAI).
28
45
40
DA (0,8)
DA (0,9)
a
DA (1,0)
Volumen [%]
35
DA (1,1)
30
a a
b
EST
25
c
b
a
d
20
a
a
b
15
b
b
10
c
c
c
c
c
d d
5
0
PDR
(>50 µm)
PDL
(50-10 µm)
PAU
(10-2 µm)
PAI
(< 2 µm)
Poros [-]
FIGURA 5 Distribución volumétrica del tamaño de los poros para las distintas
densidades aparentes. Las distintas letras indican diferencias
estadísticamente significativas para el mismo tipo de poro en
función de la densidad aparente (P ≤ 0,05). Barras de error indican
error estándar, n=6 (PDR= Poros de Drenaje Rápido; PDL= Poros de
Drenaje Lento; PAU= Poros de Agua Útil; PAI= Poros de Agua Inútil).
Para los PAI se determinó que no existen diferencias estadísticas significativas entre
las muestras DA 1,1 g cm-3 y EST. Estas últimas, a su vez, presentan diferencias con
las demás muestras. Los PAI presentan valores altos, característicos de este tipo de
suelos. PASQUALETTO (1993) obtuvo resultados similares trabajando con el mismo
tipo de suelo. Además, se puede apreciar que la muestra EST tiene un comportamiento
distinto de las demás muestras, ya que es la que presenta una menor cantidad de
macroporos (PDR y PDL) respecto al resto de las muestras, incluso menos que aquella
muestra armada que posee la misma densidad aparente (DA 1,0 g cm-3).
Se presentan diferencias estadísticamente significativas entre el mismo tipo de poro en
las densidades aparentes bajas; para las más altas no existen diferencias estadísticas
en los PDR y PAI.
29
Cabe destacar que los mayores cambios se presentan en la porosidad gruesa, donde
se aprecia la gran variación que existe a medida que la densidad aparente de las
muestras va en aumento (ver Anexo 4). En este mismo caso (PDR), cuando se
aumenta la densidad aparente, los cambios que sufre este tipo de porosidad se van
haciendo menores, la cual presenta una disminución exponencial. En los otros tipos de
poros, la tendencia es exactamente la contraria, ya que el porcentaje de poros
aumenta junto con la densidad aparente de la las muestras (ver Anexo 5 y 6), y donde
mejor se observa esta tendencia es en los PAI, acá la tendencia es al alza en forma
lineal (ver Anexo 7).
4.3 Curvas de contracción en función de las distintas densidades aparentes
La Figura 6 muestra las curvas de contracción en función de las distintas densidades
aparentes. En general, se observa que en todos los tratamientos, incluido el material
estructurado, ocurrió una contracción como consecuencia de la pérdida de agua. La
magnitud de la contracción es diferente para cada tratamiento, lo que se caracterizará
a través de los índices COLE y PSI (Figuras 8 y 9).
2,50
Contracción, e (m3 m-3)
2,00
DA(0,8)
DA (0,9)
1,50
DA (1,0)
DA (1,1)
1,00
EST
0,50
0,00
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
Pérdida de agua, ϑ (m3 m-3)
FIGURA 6 Curvas de contracción para las distintas densidades aparentes de
suelo. Barras de error indican error estándar; n=6.
30
Las curvas de contracción presentan una fase de contracción estructural (ϑ >e),
tenuemente una fase de contracción normal (ϑ=e), posteriormente la fase de
contracción residual, pero carece de la fase de cero contracción. Las muestras con
menor densidad aparente tienden a contraerse más a mayores índices de humedad.
Además, se puede apreciar que la muestra EST y DA 1,1 g cm-3 presenta casi la
misma curva de contracción, salvo en la fase de contracción proporcional, donde
es mayor en la muestra DA 1,1 g cm-3.
4.3.1 Coeficiente de elasticidad lineal (COLE). La Figura 7 presenta el Coeficiente de
Elasticidad Lineal para porosidad total, en función de las distintas densidades
aparentes.
La figura muestra que la capacidad de contracción del suelo tiende a disminuir cuando
aumenta la densidad aparente. La menor densidad aparente presenta un COLE de
0.10, que es significativamente mayor al observado en el material estructurado (P ≤
0,05).
porosidad total
0,12
y = 0,2173e-0,911x
R² = 0,8277
COLE (cm3 cm-3)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0,70
0,80
0,90
1,00
Densidad Aparente (g cm-3)
1,10
1,20
FIGURA 7 Coeficiente de elasticidad lineal en función de la densidad aparente.
Barras de error indican error estándar; n=6 (P ≤ 0,1). Punto rojo
muestra COLE material estructurado (EST), el que no fue
considerado dentro del cálculo de la línea de tendencia (regresión).
31
El punto rojo en la Figura 7 corresponde al COLE de las muestras no disturbadas, el
que no fue considerado para obtener la línea de tendencia, ya que considera el efecto
de la estructura, lo que no ocurre con las muestras disturbadas. Sin embargo, cabe
resaltar que EST presenta un COLE menor que las muestras que presentan la mayor
densidad aparente.
4.3.2 Índice de contracción de poros (PSI). La capacidad de contracción de los
poros puede ser definida como el volumen de contracción de suelo, producto de la
pérdida de volumen de un poro lleno de agua causada por la deshidratación de éste.
1,0
a
0,8
C 0-60
a
(> 50 µm)
a
a
PSI
0,6
a
a
0,4
b
C 60-330
(50 - 10 µm)
a
a a
b b
ab ab
ab ab
a a
b
C 330-105
(< 10 µm)
b
porosidad
total
0,2
0,0
0,8
0,9
1
1,04
1,1
DENSIDAD APARENTE (g cm-3)
FIGURA 8 Índice de contracción de poros vs distintos tamaños de poros, para
cada una de las densidades aparentes evaluadas. Barras de error
indican error estándar, n=6 (P ≤ 0,05).
El análisis del PSI en función de las distintas densidades aparentes se presenta en la
Figura 8. Para la densidad aparente de 0,8 g cm-3 existe un mayor PSI en los poros de
almacenaje de agua, mientras que en el resto de la porosidad, incluyendo la Porosidad
Total, los valores son estadísticamente similares. Para la densidad aparente de 0,9 g
cm-3 no se observan diferencias estadísticas entre los distintos tamaños de poros, a
32
pesar que los poros grandes presentan una mayor contracción. Para la densidad
aparente de 1,0 g cm-3 se observa que los poros medianos presentan una menor
contracción con respecto a los demás, siendo los grandes los que presentan un mayor
valor de PSI. Para el caso de la densidad aparente de 1,04 g cm-3 (que corresponde a
las muestras estructuradas), son los poros grandes los que presentan un mayor índice
de contracción, y además, cabe destacar el alto valor del error estándar de los poros
medios que los hace parecer iguales estadísticamente con los poros medios, a pesar
de la gran diferencia entre sus valores. En la densidad aparente de 1,1 g cm-3 es
bastante notoria la diferencia que existe entre los poros grandes y los poros medios,
siendo los primeros los que tienen un alto valor de PSI.
El PSI de los distintos tamaños de poros cambia de acuerdo a la densidad aparente de
las muestras. En la Figura 8 se observa que para los poros gruesos (> 50 µm) existe
un alza en el PSI a medida que aumenta la densidad aparente de las muestras. Caso
contrario ocurre con la porosidad media (50-10 µm), que muestra una baja en el PSI
cuando se aumenta la densidad aparente en las muestras. Para los poros pequeños (<
10 µm), la tendencia que sigue el PSI es a mantenerse constante cuando se aumenta
la densidad aparente, al igual que el PSI de la Porosidad Total.
4.4 Permeabilidad de aire en función de las distintas densidades aparentes
La Figura 9 ilustra la permeabilidad de aire en función de la densidad aparente del
suelo para las distintas tensiones a las cuales fueron medidas. La permeabilidad de
aire va disminuyendo a medida que se aumenta la densidad aparente de las muestras,
pero se puede observar que, a medida las muestras van perdiendo agua (aumento de
la tensión), la permeabilidad de aire aumenta, lo que ocurre en cada uno de los
distintos tratamientos.
Además, es destacable la densidad aparente de 1,04 g cm-3, que corresponde a las
muestras no disturbadas, que en todas las tensiones presentan valores mayores de
permeabilidad de aire para las densidades aparentes similares (1,0 y 1,1 g cm-3), pero
estas muestras no fueron consideradas al momento de la regresión porque considera
el efecto de la estructura.
33
Las muestras presentan una tendencia exponencial a la baja, ya que a mayor densidad
aparente es menor el paso del aire.
150 hPa
3
3
2,5
2,5
2
2
Ka (log µm2)
Ka (log µm2)
60 hPa
1,5
1
y = 101,21e-4,664x
R² = 0,8432
0,5
1,5
y = 10,683e-1,868x
R² = 0,6821
1
0,5
0
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Densidad Aparente (g
1,1
0
1,2
0,6
cm-3)
0,7
3
3
2,5
2,5
Ka (log µm2)
Ka (log µm2)
3,5
2
y = 11,141e-1,792x
R² = 0,7981
1
0
0
0,8
0,9
1,2
1
Densidad Aparente (g
1,1
cm-3)
1,2
y = 10,788e-1,687x
R² = 0,9539
1,5
0,5
0,7
1,1
2
0,5
0,6
1
500 hPa
3,5
1
0,9
Densidad Aparente (g cm-3)
330 hPa
1,5
0,8
0,7
0,8
0,9
1
Densidad Aparente (g
1,1
1,2
cm-3)
FIGURA 9 Permeabilidad de aire de las distintas densidades aparentes según la
tensión de agua. Barras de error indican error estándar (P ≤ 0,1 para
60, 150 y 330 hPa; P ≤ 0,05 para 500 hPa); n=6. Punto rojo indica
muestras no disturbadas, las que no fueron consideradas en la
regresión.
El punto rojo en los gráficos de la Figura 9 corresponde a las muestras estructuradas,
pero no fueron consideradas al momento de confeccionar la línea de tendencia. Sin
34
embargo, es necesario destacar la diferencia que existe con respecto a las muestras
disturbadas en lo que se refiere al paso del aire a través de las muestras.
En la Figura 10 está representada la permeabilidad de aire de las muestras analizadas
en función de los poros llenos de aire, según lo descrito por BALL et al. (1988).
La fracción de poros con aire disminuye a medida que aumenta la densidad aparente;
en consecuencia, Ka también disminuye. La relación entre Ka y 𝜀a fue ajustada de
acuerdo a la ecuación propuesta por BALL et al. (1988). Los parámetros se presentan
en el Cuadro 5. Las Figuras 11 y 12 presentan N y 𝜺b en función de la densidad
aparente. En las regresiones, los valores correspondientes a la DA 0,8 g cm-3 no fueron
considerados ya que no se observó una relación estadísticamente significativa para Ka
y 𝜀a, lo cual puede llevar a una mala interpretación de los resultados.
3,500
3,000
DA 0,8
DA 0,9
DA 1,0
2,500
DA 1,1
Ka [log µm2]
EST
2,000
y = 1,1303x + 3,2626
R² = 0,0892
1,500
y = 2,7655x + 3,5943
R² = 0,9497
1,000
y = 2,168x + 3,2284
R² = 0,9465
y = 1,2222x + 2,5345
R² = 0,9965
0,500
y = 2,4099x + 4,5016
R² = 0,9989
0,000
-2,000
-1,500
-1,000
-0,500
0,000
Poros llenos de aire [log m3 m-3]
FIGURA 10 Permeabilidad de aire (Ka) en función de la fracción de poros con
aire (𝜀a) para cada una de las distintas densidades aparentes
analizadas. Barras de error indican error estándar, salvo para las
muestras estructuradas que tienen error típico. n=6 (P ≤ 0,01).
35
CUADRO 4 Parámetros de la ecuación de Ball et al. (1988) y el Índice de poros
bloqueados (𝜺b) en función de las distintas densidades aparentes.
Tratamiento
M
N
R2
𝜺b
(Vol. %)
DA 0,8
3,26 B
1,13 D
0,089
1,575 A
DA 0.9
3,59 A
2,76 A
0,949
1,223 E
DA 1,0
3,22 C
2,16 B
0,946
1,265 D
DA 1,1
2,53 D
1,22 C
0,996
1,392 B
EST(1,04)
4,50 E
2,41 E
0,999
1,311 C
Letras distintas indican diferencias estadísticas significativas; n=6 (P ≤ 0,01).
La continuidad de los poros (N) tiende a disminuir conforme la densidad aparente de
las muestras va aumentando. Una excepción en la muestras EST que presenta un
valor superior, tal como lo muestra el Cuadro 5. El parámetro N, que representa la
disminución de la tortuosidad de los poros y del área superficial con el incremento de
la fracción de poros disponibles para el flujo, disminuye con el incremento de la
densidad aparente entre 0.9 y 1.1 g cm-3.
y = 0,8242x + 0,4652
R² = 0,9131
1,6
1,4
Eb (V %)
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
Densidad Aparente (g cm-3)
1
1,05
1,1
1,15
FIGURA 11 Índice de poros bloqueados (𝜀b) en función de las distintas
densidades aparentes. Punto verde indica muestras DA 0,8, que no
fue considerado para la regresión (P ≤ 0,05).
36
El índice de poros bloqueados muestra una tendencia a aumentar cuando aumenta la
densidad aparente, excepto en el caso de las muestras DA 0,8 g cm-3, tal como lo
muestra la Figura 11. El índice de poros bloqueados se correlaciona bastante bien con
la densidad aparente de las muestras, y es la ecuación lineal la que mejor se ajusta,
con un R2 de 0,913.
La Figura 12 muestra los valores individuales de las pendientes (N) de cada uno de los
tratamientos en los cuales fue medida la ecuación de BALL et al. (1988). Si bien la
tendencia es a disminuir a medida que aumenta la densidad aparente, DA 0,8 g cm-3 es
el tratamiento que se sale de la norma (punto verde), al igual que las muestras EST
(punto rojo). La ecuación lineal es la que mejor se ajusta a la correlación que presentan
las muestras DA 0,9, DA 1,0 y DA 1,1, con un R2 de 0,983.
3
y = -7,7175x + 9,7693
R² = 0,9833
2,5
N
2
1,5
1
0,5
0
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
1,1
1,15
Densidad Aparente (g cm-3)
FIGURA 12 N en función de las distintas densidades aparentes. El punto rojo
indica la muestra EST, punto verde indica DA 0,8 que no fue
considerado para la regresión (P ≤ 0,05).
37
5 DISCUSION DE LOS RESULTADOS
5.1 El secado y la humectación de los suelos
El suelo fue tamizado a 2 mm y posteriormente secado al aire antes de la preparación
de las muestras disturbadas con diferentes densidades aparentes. La principal
consecuencia de este método es la ruptura total de la estructura; sin embargo, esta es
una condición muy similar a la que se da en suelos de cultivo, donde cada cierto
tiempo se rompe su estructura y se homogeniza el suelo para permitir un mejor
establecimiento de las semillas.
Brusseau y Rao (1990), citados por HORN et al. (1994), afirman que la estructura del
suelo juega un papel fundamental en el transporte de solutos. El intercambio iónico es
afectado por la difusión y el flujo de masas, la estructura afecta el intercambio y
transporte de iones a través de la porosidad interna y externa de los agregados
(Beese, 1984; Horn et al., 1989; citados por HORN et al., 1994). Para el caso de esta
investigación, como la estructura fue eliminada por completo, los procesos de
transporte de solutos se podrían ver afectados, pero no interrumpidos por completo. La
conectividad que se produce por la conexión de los poros en un suelo estructurado
hace que el flujo sea más fácil y expedito. Al no haber estructura, la densidad aparente
cambia y también la distribución de la porosidad; hay una mayor cantidad de poros de
drenaje, provocando que exista una menor retención por parte del suelo. Hantschel et
al. (1988); Kaupenjohann (1991), citados por HORN et al. (1994) afirman que en la
solución del suelo infiltrada a través de muestras de un suelo estructurado, los cationes
tienen más contactos con las partículas de suelo que si estuviera en contacto con el
material homogeneizado, mientras se estructuran los suelos. Cuanto más pronunciada
la macroporosidad, mayores son las diferencias. Cuando el suelo comienza a sufrir los
efectos de las tensiones internas y externas comienza a aumentar su densidad
aparente, cambia la distribución de la porosidad y el suelo comienza a formar
estructura.
38
5.2 Aspectos cuantitativos del suelo en función de la densidad aparente
Como aspectos cuantitativos del suelo se escogió la porosidad y la capacidad de
contracción de las muestras, ya que la evaluación de la distribución del medio poroso y
la capacidad que tenga de disminuir este volumen puede aportar datos importantes
respecto a la dinámica de su estructura.
5.2.1 Porosidad. Las muestras presentan diferencias estadísticamente significativas
con respecto a su porosidad. Así se tomaron los valores promedios para cada una de
los distintos tamaños de poros y se presentaron en la Figura 5.
La distribución del espacio poroso mantiene una estrecha relación con la estructura
(BAVER y GARDNER, 1973), lo que se aprecia perfectamente en la Figura 5. La
porosidad gruesa que presentan las muestras se van transformando en poros más
finos a medida que aumenta la densidad aparente. Esto se aprecia en la Figura 4,
donde las curvas de retención de humedad muestran que las densidades aparentes
bajas poseen una gran cantidad de poros gruesos y un menor volumen de poros finos,
esto provocado porque esas muestras no presentan una estructura ni tampoco han
pasado por ciclos de secado y humectación, por lo que no existe un reordenamiento de
las partículas
de suelo. A medida que aumenta la densidad aparente existe una
redistribución de la porosidad. Según ELLIES (1995), al incorporar suelo virgen a la
actividad agrícola, se produce un asentamiento del suelo, lo que provoca un cambio en
su porosidad. Estos cambios en la estructura del suelo, como consecuencia del
incremento en la densidad aparente, alteran la economía de agua, aire y el transporte
de calor en el suelos (DEC et al., 2009).
Según HERNANDEZ (1992), quien también trabajó con el suelo Cudico, es una
limitante tener más de un 20% de macroporos en el suelo, lo que se manifiesta
prácticamente en todas las muestras disturbadas, no así en la muestra EST, como se
presenta en la Figura 6. El agua percola con mayor facilidad hacia napas subterráneas,
pudiendo crear líneas de flujo preferencial para el agua, lo que haría perder humedad
al suelo por percolación, en desmedro de la vegetación existente. Por otro lado,
autores como Grable (1971); Cannell (1977); Carter (1988), citados por GREENWOOD
39
y McNAMARA (1992), mencionan que una macroporosidad de menos del 10% indica
limitaciones para las condiciones de salud de las plantas y la aireación del suelo.
La porosidad total de las muestras EST fue de 59,07%, valor que se encuentra dentro
de lo esperado, ya que DÖRNER (1999) y PASQUALETTO (1993) obtuvieron valores
de porosidad total de 56,8% y 58,9% respectivamente, para el mismo tipo de suelo.
En relación a los distintos tipos de poros, los macroporos (PDR y PDL) ocupan un
8,35% en las muestras EST. Según datos aportados por DÖRNER (1999), los
macroporos aportan un 14% a la porosidad del suelo medido fuera de la huella,
mientras que PASQUALETTO (1993) obtuvo 15% para los macroporos. La diferencia
en la porosidad se debe al distinto manejo al cual han sido sometidos los suelos
utilizados para esta investigación.
PASQUALETTO (1993) determinó PAU en distintas densidades aparentes y obtuvo
valores de 18,3% de PAU para una densidad aparente de 1,0 g cm-3 y de 14,51% para
muestras con 1,1 g cm-3 de densidad aparente. Este mismo autor analizó muestras
hasta una densidad aparente de 1,4 g cm-3, para lo cual obtuvo valores de PAU 5,75%,
muy similar a lo obtenido en DA 0,8 g cm-3.
PASQUALETTO (1993), trabajó con distintas densidades aparentes (1,0 g cm-3 a 1,4 g
cm-3), donde se repitió la misma tendencia que en esta investigación, que a medida
que se aumenta la densidad aparente, la porosidad gruesa da paso a la porosidad más
fina, y además existe una pérdida de la porosidad por la mayor masa de suelo que
debe haber en un mismo volumen. Además, este autor asegura que la destrucción de
agregados en conjunto con la reorganización y encaje de las partículas es lo que
genera la reducción de la porosidad gruesa y favorece a los poros más pequeños,
donde se observó un alza sostenida de los PAI a medida que se les aumentaba la
densidad aparente a las muestras. En relación a los PAU, en esta investigación se
encontró una tendencia al alza, excepto en la DA 0,8 g cm-3 y DA 1,1 g cm-3 que
presentan valores notoriamente más bajos que los demás (6,42% y 8,92%
respectivamente).
40
MIHOVILOVIC (1984) aplicó distintas cargas a suelos Palehumults, entre ellos de la
serie Cudico, y pudo observar que existió una pérdida moderada de la porosidad en
comparación con otras series, debido a diferencias en sus características físicas y por
el tipo de minerales constituyentes.
ELLIES (1986) afirma que los suelos Palehumults pierden cantidades apreciables de
su escasa porosidad, restándole calidad al suelo, cuando son sometidos a cargas y
presiones externas, como un pastoreo animal o el tránsito de maquinaria agrícola.
MIHOVILOVIC (1984) sometió a cargas y descargas con distintos niveles de humedad
a suelos Palehumults, dejando en evidencia que existe una clara deformación del
suelo, el cual es capaz de recuperarse, pero no en toda su magnitud. Esto provoca
cambios en la porosidad del suelo, principalmente en los macroporos, y los suelos
deficitarios en este tipo de poros experimentan un daño relativo mayor por el efecto de
las cargas. Esto es lo que ocurre con las muestras disturbadas, ya que a medida que
aumenta la densidad aparente la porosidad tiende a disminuir, proceso que se aprecia
bastante bien en la pérdida de los macroporos.
Si esta situación la llevamos al terreno práctico, donde después de preparar una cama
de semillas, vemos que las posibilidades que el agua percole en profundidad son
bastante altas, ya que la gran cantidad de macroporos hace que esto sea posible. Con
el tiempo y como consecuencia de ciclos de humectación-secado y la contracción se
produce una redistribución del sistema poroso, como se puede apreciar en las
muestras EST, que en el caso del suelo estudiado se manifiesta con un incremento de
la porosidad fina y una reducción de la gruesa, pero presentando una mayor capacidad
de conducir fluidos a una misma densidad aparente (Figura 5).
Existen diferencias en las curvas de porosidad entre las muestras disturbadas y
estructuradas y esta diferencia es mayor cuando los suelos estructurados tienen un
mayor desarrollo estructural. Cuando se rompe la estructura del suelo para el
establecimiento de algún cultivo, cambia completamente la distribución de la porosidad.
Con las labores posteriores al establecimiento de la semilla, también ayudan a que la
porosidad cambie. El paso de maquinaria sobre el suelo provoca una carga, donde
existe un reacomodo de las partículas, una redistribución de la porosidad y también un
41
cambio en la densidad aparente. Sin embargo, el suelo es capaz de recuperar sus
condiciones originales, no en su totalidad, pero si se acerca bastante a ello,
dependiendo de su capacidad de resilencia.
5.2.2
Contracción. La contracción del suelo es un proceso que implica un
reordenamiento de las partículas, efecto que es provocado por la formación de
meniscos de agua como consecuencia de su alta tensión superficial. Para una tensión
dada, los suelos que presentan una estructura frágil son más fáciles de contraer o
deformar (PENG y HORN, 2005), tal como ocurrió en las muestras con una menor
densidad aparente, las que se vieron más afectadas a la pérdida de agua. Lo anterior
ratifica lo observado por otros autores en cuanto a que el suelo no es un cuerpo rígido,
sino que cambia su volumen dependiendo de la intensidad con que sean capaces de
perder agua o cuan intensos sean los ciclos de humectación y secado a los que es
sometido el suelo. SEGUEL y HORN (2006) señalan que es normal que la contracción
inicial resulte en un decrecimiento irreversible del espacio poroso y en un incremento
en la densidad aparente.
ANTIPA (2009), asegura que un suelo, cuando es sometido a varios ciclos de secado y
humectación, existe un reordenamiento de las partículas de suelo, lo que finalmente se
manifiesta en una reducción de la porosidad. Si bien en esta investigación no se
realizaron ciclos de secado y humectación, es importante destacar este hecho, ya que
gracias a ellos es posible la formación de la estructura.
Según DEC et al. (2008), el incremento en la densidad aparente no sólo induce
cambios en la distribución de la porosidad, sino que afecta también la capacidad de
contracción de los suelos; mientras mayor es la densidad aparente, la porosidad
disminuye, por lo que el espacio que dispone la muestra para contraerse es menor,
provocando una menor contracción.
PENG et al. (2009), argumentan que la mayor contracción se produce en los poros
más finos a partir de los 300 hPa, permitiendo que la contracción en los poros grandes
sea menor o nula, debido a que estos últimos se contraen cuando existen fuerzas
externas al suelo, como una carga. Esto se puede ver reflejado en las curvas de
42
contracción presentadas en la Figura 7, donde la contracción al inicio es menor que la
pérdida de agua (contracción estructural); y a medida que se avanza en la pérdida de
agua, el decrecimiento en el volumen de las muestras va en aumento. Sin embargo, es
destacable el hecho que las curvas no presenten fase de cero contracción, ya que se
puede apreciar una pequeña pendiente en las curvas, esto se debe, presumiblemente,
a la microestructura que comienza a actuar y la gran cantidad de microporos que
presenta este tipo de suelo.
Datos obtenidos por ARMAS et al. (2003), sugieren que las prácticas de manejo que
conlleven a una deformación de la estructura de los suelos, tienden a aumentar la
magnitud de la contracción, lo que se condice con los resultados obtenidos en esta
investigación, ya que a menores densidades aparentes los valores de contracción
resultaron más altos. En este aspecto, la estructura del suelo juega un rol fundamental,
ya que es en suelos no disturbados o estructurados donde la contracción fue menor.
La formación de la estructura está estrechamente ligada a la cantidad de ciclos de
secado y humectación que presente el suelo y al reordenamiento de las partículas de
suelo para la formación de agregados, lo que conlleva a un cambio en la densidad
aparente (HORN y SMUCKER 2005). También hay que destacar la participación de los
microorganismos del suelo, la macrofauna y la acción de las raíces. Todo esto en
conjunto hace que el suelo, de cierta manera, se estabilice gracias a la formación de
estructura, la cual va a ir cambiando en el tiempo de acuerdo al manejo que sea
sometido.
5.2.2.1 Coeficiente de elasticidad lineal (COLE). Este componente nos indica la
capacidad que tiene el suelo para contraerse. Esto nos permite saber si el suelo es
susceptible a la formación grietas que pueden provocar vías de flujo preferencial para
el paso de agua y aire, lo que va en desmedro de una distribución homogénea de agua
en el perfil de suelo y un mal intercambio gaseoso entre el suelo y la atmósfera (PENG
et al., 2007).
Según MITCHELL y VAN GENUCHTEN (1992), afirman que las raíces juegan un papel
importante en la contracción de los suelos, siendo ellas las que posibilitan que exista
43
un menor cambio de volumen en las muestras donde están presentes, o sea que las
características de la contracción de un suelo pueden cambiar de acuerdo a las
características del cultivo que presente el suelo.
Valores de COLE se han determinado para tres clases de contracción-expansión, y
que son definidas en el Cuadro 5.
CUADRO 5 Definición del grado de expansión-contracción del Coeficiente de
Elasticidad Lineal.
Grado de expansión-contracción
COLE
BAJO
< 0,03
MEDIO
0,03 – 0,06
ALTO
> 0,06
Adaptado de ELIZALDE y VILORIA (2001).
De acuerdo con el Cuadro 5, todas las muestras presentan un alto grado de
contracción, ya que los valores están en un rango de 0,07 a 0,10, tal como lo muestra
la Figura 7.
Se aprecia una baja en el COLE, a medida que aumenta la densidad aparente (Figura
8). El mayor COLE de las muestras con menor densidad aparente se debe a que estas
muestras están más susceptibles al estrés interno que se produce con la pérdida de
agua, tal como lo señalan PENG et al. (2007). Si la tendencia es a la baja, las muestras
EST, con una densidad aparente de 1,04 g cm-3, presentan un valor menor de COLE
que las muestras DA 1,1 g cm-3, ya que se encuentran en una situación de equilibrio
estructural, lo que hace que puedan soportar mejor el estrés de la pérdida de agua,
debido a que han estado sometidas a un alto número de ciclos de humectación y
secado (formación de estructura). Al aumentar la densidad aparente, el número de
puntos de contacto entre las partículas de suelo también aumenta, lo que le confiere
mayor estabilidad y, consecuentemente, mayor resistencia a la deformación.
44
5.2.2.2 Índice de contracción de poros (PSI). PENG et al. (2007) confirmaron de
sus resultados que el PSI depende del tipo de suelo y de la intensidad de los ciclos de
secado y humectación. Además, observaron que la reducción total del volumen de los
poros en suelos con un alto contenido de materia orgánica, producía un decrecimiento
en la magnitud de la contracción.
Lo que se aprecia en la Figura 9 es que los distintos tipos de poros reaccionan de
manera diferente, incluso a distintas densidades aparentes. Si bien a una menor
densidad aparente el PSI de los mesoporos es mayor, este disminuye cuando
aumentamos ese valor. Caso contrario ocurre con los macroporos, donde el PSI va en
aumento junto con la densidad aparente. Finalmente, los microporos se mantienen
prácticamente constantes en su valor de PSI, lo que indican que casi no sufren
cambios en la contracción si aumenta la densidad aparente.
PENG et al. (2007), citando a Braudeau et al. (2004), afirman que es posible
determinar el PSI a través de la curva de contracción. Un pequeño cambio de volumen
en la contracción estructural indicaría un bajo PSI de los macroporos. Con los datos
obtenidos en esta investigación, es posible corroborar esto, ya en la fase de
contracción estructural de las muestras DA 0,8 g cm-3 la curva de contracción presenta
una mayor pendiente, coincidiendo con un alza en el PSI de los mesoporos del mismo
tratamiento. También es posible apreciar que el mayor PSI de los macroporos coincide
con la pendiente más pronunciada en el tratamiento DA 1,1 g cm-3.
PENG et al. (2009) dividen en 2 los tipos de poros: rígidos y no rígidos, en donde los
primeros están definidos por los macro y mesoporos, mientras que los no rígidos serían
los microporos. El PSI de los suelos depende de la rigidez del poro y las tensiones
internas, incluso la tensión capilar. En la Figura 8 muestra la capacidad de contracción
que presentan los distintos tamaños de poros. Los macroporos presentan una
tendencia a aumentar el valor de PSI a medida que aumenta la densidad aparente; lo
contrario ocurre con los mesoporos, que disminuyen su PSI cuando la densidad
aparente aumenta. En el caso de los microporos, estos se mantienen relativamente
estables con el aumento de la densidad aparente, al igual que la porosidad total. PENG
et al. (2007) encontraron que el PSI de los poros finos no era siempre el valor más alto
45
de los 3 tipos de poros para 2 suelos inorgánicos de Alemania (Calcic Gleysol y Dystric
Gleysol), pero para suelos orgánicos (Eutric Histosol y Histic Gleysol) si encontraron
valores altos de PSI para los poros más pequeños (<10 µm). En el caso de esta
investigación, el PSI de los poros pequeños se mantuvo casi constante para todas las
densidades aparentes estudiadas y fueron los otros tipos de poros (grandes y
medianos) los que sufrieron cambios en función de las distintas densidades aparentes
(Figura 8).
5.3 Aspectos funcionales del suelo en relación a la densidad aparente
Según DÖRNER y DEC (2007), la permeabilidad es un buen parámetro para evaluar la
calidad física del suelo y que son varios los autores que utilizan la permeabilidad de
aire para caracterizar el medio poroso, pero pocos la han utilizado para determinar la
calidad física del suelo. Además, explican que la caracterización funcional del sistema
poroso es fundamental para entender los procesos de transporte que ocurren en el
suelo.
5.3.1 Permeabilidad de aire. DÖRNER y DEC (2007) y MOLDRUP et al. (2001)
indican que más que el volumen de poros presentes en el suelo, es la continuidad del
sistema poroso la juega un rol fundamental en el flujo de aire y/o agua, característica
dada por la estructura. Esto concuerda con los resultados obtenidos en esta
investigación, como se muestra en el Cuadro 4, donde se aprecia que los resultados de
Ka EST presentan un mayor valor de N en comparación con muestras disturbadas de
similar densidad aparente.
Las distintas densidades aparentes presentan una variación en el flujo de aire entre
ellas, esto debido a la cantidad de espacio que presentan los distintos grupos de
muestras. La figura 10 ilustra de buena manera esta situación, pero el grupo de
muestras DA 0,8 g cm-3 no sigue la misma tendencia; esto se debe a que la poca
continuidad de los poros que presenta este grupo de muestras no ayudan a un flujo de
aire continuo, a pesar de presentar un gran volumen de poros conductores.
La permeabilidad de aire en los suelos es distinta dependiendo de la humedad que
presenten, si son muestras ensambladas o si son muestras no disturbadas (MOLDURP
46
et al., 2001). Los grupos DA 1,1 y EST presentan una densidad aparente similar, sin
embargo, la permeabilidad de aire fue mayor en el grupo EST, esto provocado
principalmente por la continuidad en la porosidad que presenta este grupo de muestras
como consecuencia de sucesivos ciclos de humectación y secado.
El índice de poros bloqueados muestra una diferencia estadísticamente significativa
entre todas las muestras, tanto disturbadas y como las no disturbadas. El volumen de
poros bloqueados determinado en el presente trabajo son menores a los obtenidos por
DÖRNER y HORN (2006) en un suelo Luvisol (7,96% vol). Las características
intrínsecas del suelo analizado, p.ej. la baja densidad aparente, la formación de
microagregados, contribuyen a que los valores de εb sean menores.
La Figura 11 muestra que el índice de poros bloqueados aumenta en función de la
densidad aparente. Esto significa que se requiere alcanzar un menor contenido de
humedad para alcanzar una fase continua de aire que permita el flujo por convección.
Este incremento de 𝜀b también se ve reflejado en una reducción de la continuidad de
los poros como consecuencia del reordenamiento de las partículas en el suelo.
47
6 CONCLUSIONES
A medida que aumenta la densidad aparente, la porosidad gruesa va disminuyendo,
aumentando la porosidad más fina.
El suelo estudiado presenta una gran capacidad de contracción (COLE > 0,06). El
Coeficiente de Extensibilidad Lineal decrece exponencialmente conforme aumenta la
densidad aparente.
Los distintos tamaños de poros reaccionan de forma independiente de acuerdo
aumenta la densidad aparente. Los macroporos tienden a aumentar su PSI cuando
aumenta la densidad aparente. Los mesoporos presentan un comportamiento
contrario, ya que disminuyen su PSI con el aumento de la densidad aparente. En
cambio, los microporos mantienen constante su valor de PSI.
La estructura del suelo juega un rol fundamental en la contracción, manteniendo un
ordenamiento que permite la estabilidad al suelo, permitiendo una buena absorción de
agua, un buen intercambio gaseoso y un óptimo anclaje de las plantas de cultivo.
Ka disminuye con un aumento en la densidad aparente de las muestras no disturbadas
de suelo. El desarrollo estructural y la actividad biológica permiten la formación de un
sistema poroso continuo que permite conducir una mayor cantidad de aire, incluso a
densidades aparentes similares, cuando se compararon las muestras disturbadas con
las estructuradas.
48
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56
ANEXOS
57
ANEXO 1 Test de Próctor para determinar la humedad necesaria para alcanzar la
máxima densidad aparente.
1,300
1,100
dA [g/cm³]
0,900
0,700
0,500
0,300
0,100
0
10
20
30
40
50
Agua [%bss]
ANEXO 2 Tabla de datos para la curva de retención de humedad de los distintos
tratamientos.
hPa
pF
DA (0,8)
DA (0,9)
DA (1,0)
DA (1,1)
EST
(N*cm )
(log hPa)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
0
0
62,27
69,08
67,65
59,96
59,07
10
1,00
40,18
55,42
62,29
59,77
58,90
20
1,30
34,04
52,89
60,46
55,74
57,58
30
1,48
33,34
49,30
57,71
54,32
56,77
60
1,78
32,38
46,53
54,57
53,54
54,80
150
2,18
26,72
40,23
44,49
38,80
50,87
330
2,52
26,78
36,78
40,34
38,06
48,47
500
2,70
24,70
34,28
37,63
35,03
46,69
15430
4,19
20,36
24,28
26,55
29,14
29,38
-2
58
ANEXO 3 Tabla para la distribución volumétrica de los distintos tamaños de
poros para cada uno de los diferentes tratamientos.
Poros
DA (0,8)
DA (0,9)
DA (1,0)
DA (1,1)
EST
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
PDR
37,69
17,79
6,40
3,63
4,27
PDL
5,60
9,75
14,22
15,48
6,34
PAU
6,42
12,50
13,79
8,92
19,09
PAI
20,36
24,28
26,55
29,14
29,38
TOTAL
70,07
64,32
60.96
57,17
59,08
ANEXO 4. Gráfico de Distribución volumétrica de los Poros de Drenaje Rápido
(PDR), para los distintos tratamientos sin considerar las muestras
estructuradas.
PDR
45,00
40,00
y = 22932e-8,054x
R² = 0,9286
volumen (%)
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
densidad aparente (g cm-3)
1,05
1,1
1,15
59
ANEXO 5. Gráfico de Distribución volumétrica de los Poros de Drenaje Lento
(PDL), para los distintos tratamientos sin considerar las muestras
estructuradas.
PDL
20,00
18,00
16,00
volumen (%)
14,00
12,00
10,00
8,00
y = 34,136x - 21,167
R² = 0,8388
6,00
4,00
2,00
0,00
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
densidad aparente (cm
1
1,05
1,1
1,15
g-3)
ANEXO 6. Gráfico de Distribución volumétrica de los Poros de Agua Útil (PAU),
para los distintos tratamientos sin considerar las muestras
estructuradas.
PAU
18,00
16,00
volumen (%)
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
y = 10,584x1,1329
R² = 0,177
4,00
2,00
0,00
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
densidad aparente (cm
1
g-3)
1,05
1,1
1,15
60
ANEXO 7. Gráfico de Distribución volumétrica de los Poros de Agua Inútil (PAI),
para los distintos tratamientos sin considerar las muestras
estructuradas.
PAI
35,00
30,00
volumen (%)
25,00
20,00
y = 28,609x - 2,0952
R² = 0,9207
15,00
10,00
5,00
0,00
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
1,1
1,15
densidad aparente (cm g-3)
ANEXO 8 Tabla de datos para las curvas de contracción.
Pérdida
DA(0,8)
DA (0,9)
DA (1,0)
DA (1,1)
EST
Humedad
e
e
e
e
e
[-]
[-]
[-]
[-]
[-]
[-]
2,081
2,081
1,940
1,733
1,399
1,369
1,343
1,886
1,731
1,656
1,371
1,369
1,137
1,824
1,704
1,655
1,356
1,344
1,114
1,800
1,672
1,631
1,351
1,353
1,082
1,746
1,642
1,583
1,319
1,318
0,893
1,652
1,566
1,526
1,262
1,297
0,895
1,624
1,539
1,502
1,250
1,274
0,825
1,637
1,502
1,457
1,220
1,218
0,663
1,567
1,414
1,373
1,148
1,141
61
Continuación Anexo 8
0,394
1,451
1,319
1,268
1,029
1,005
0,338
1,430
1,304
1,256
1,001
0,984
0,275
1,411
1,294
1,237
0,982
0,972
0,237
1,383
1,276
1,237
0,974
0,969
0,215
1,388
1,271
1,234
0,965
0,955
0,198
1,380
1,271
1,229
0,960
0,949
0,167
1,370
1,259
1,219
0,941
0,901
0,160
1,357
1,259
1,213
0,948
0,152
1,382
1,247
1,210
0,945
0,146
1,374
1,244
1,202
0,943
0,059
1,352
1,216
1,182
0,919
0,071
1,347
1,219
1,174
0,934
0,000
1,311
1,191
1,144
0,907
ANEXO 9 Valores de porosidad total para ser evaluados por COLE.
COLE
DENSIDAD APARENTE
3
-3
(cm cm )
(g cm-3)
0,1008
0,80
0,103
0,90
0,084
1,00
0,080
1,10
0,071
1,04
62
ANEXO 10 Tabla de PSI para los distintos tipos de poros
Densidad
aparente
-3
(g cm )
PT
3
C 0-60
-3
3
(cm cm )
C 60-330
-3
(cm cm )
3
C 330-105
-3
(cm cm )
(cm3 cm-3)
0,8
0,370
0,335
0,649
0,350
0,9
0,384
0,462
0,388
0,337
1
0,340
0,455
0,227
0,346
1,04
0,342
0,531
0,328
0,306
1,1
0,352
0,719
0,201
0,386
ANEXO 11 Tabla para Ka para las distintas tensiones a las que fueron sometidas
las muestras.
Densidad aparente
Ka 60
Ka 150
Ka 330
Ka 500
(g*cm-3)
(log um2)
(log um2)
(log um2)
(log um2)
0,8
2,800
2,672
2,963
2,927
0,9
1,459
1,870
1,940
2,216
1
0,675
1,346
1,750
1,986
1,04
2,386
2,755
2,568
2,768
1,1
0,765
1,600
1,687
1,730
ANEXO 12. Fracción de poros con aire para las distintas tensiones.
Densidad
ea 60
ea 150
ea 330
ea 500
(log cm3 cm-3)
(log cm3 cm-3)
(log cm3 cm-3)
(log cm3 cm-3)
0,8
0,38
0,43
0,43
0,45
0,9
-0,777
-0,625
-0,564
-0,526
1
-1,200
-0,783
-0,686
-0,632
1,1
-1,449
-0,738
-0,721
-0,657
EST
-1,614
-1,197
-1,077
-0,993
Aparente
-3
(g*cm )
63
ANEXO 13 Análisis de varianza para determinar diferencias estadísticas en las
Curvas de Retención de Humedad.
Fuente
SM
GI
CM
F-calculado P Valor
PDR
PDL
PAU
PAI
Entre grupos
5300,122
4
1325,030
Dentro de los grupos
243,960
25
9,758
Total
5544,081
29
Entre grupos
482,339
4
120,585
Dentro de los grupos
54,698
25
2,188
Total
537,037
29
Entre grupos
565,053
4
141,263
Dentro de los grupos
82,877
25
3,315
Total
647,930
29
Entre grupos
337,944
4
84,486
Dentro de los grupos
23,214
25
0,929
Total
361,158
29
135,784
0,00*
55,114
0,00*
0,00*
90,986
0,00*
*Indica diferencias estadísticas significativas P ≤ 0,05
ANEXO 14 Análisis de varianza para COLE, evaluado para la porosidad total.
Fuente
SM
GI
CM
F-calculado
P valor
Entre grupos
0,004
4
0,001
5,596
0,002*
Dentro de los grupos
0,005
25
0,000
Total
0,009
29
*Indica diferencias estadísticas significativas P ≤ 0,05
64
ANEXO 15 Análisis de varianza para PSI.
Fuente
P 0-60
P 60-330
P 330-105º
P 0-105º
SM
GI
CM
F-calculado
P Valor
Entre grupos
0,000
4
0,000
2,069
0,115
Dentro de los grupos
0,000
25
0,000
Total
0,000
29
Entre grupos
0,000
4
0,000
3,382
0,024*
Dentro de los grupos
0,000
25
0,000
Total
0,000
29
Entre grupos
0,000
4
0,000
2,278
0,089
Dentro de los grupos
0,000
25
0,000
Total
0,000
29
Entre grupos
0,000
4
0,000
1,686
0,185
Dentro de los grupos
0,000
25
0,000
Total
0,000
29
*Indica diferencias estadísticas significativas P ≤ 0,05
65
ANEXO 16. Análisis de varianza para la permeabilidad de aire.
Fuente
Ka 60
Ka 150
Ka 330
Ka 500
SM
GI
CM
F-calculado
P Valor
Entre grupos
21,773
4
5,443
55,016
0,000*
Dentro de los grupos
2,473
25
0,099
Total
24,246
29
Entre grupos
9,691
4
2,423
93,319
0,000*
Dentro de los grupos
0,649
25
0,026
Total
10,340
29
Entre grupos
7,491
4
1,873
23,377
0,000*
Dentro de los grupos
2,003
25
0,080
Total
9,494
29
Entre grupos
6,232
4
1,558
48,133
0,000*
Dentro de los grupos
0,809
25
0,032
Total
7,042
29
*Indica diferencias estadísticas significativas P ≤ 0,05
66
ANEXO 17 Análisis de varianza para determinar diferencias estadísticas de las
rectas de la Ecuación de Ball (1988).
Fuente
SC
GI
CM
F-calculado
P valor
Tratamientos
6,098
1
6,098
68,45
0,000*
Punto Corte
53,721
4
13,430
150,75
0,000*
Pendiente
4.833
4
1,208
13,56
0,000*
total
64,652
9
*Indica diferencias estadísticas significativas P ≤ 0,05
ANEXO 18 Análisis de varianza para determinar la regresión de la permeabilidad
de aire a una tensión de 60 hPa.
Parámetro
Estimación
Error estándar
Estadístico T
P-Valor
Ordenada
4,61722
1,36061
3,39348
0,0769
Pendiente
-4,66399
1,42241
-3,27893
0,0818
ANEXO 19 Análisis de varianza para determinar la regresión de la permeabilidad
de aire a una tensión de 150 hPa.
Parámetro
Estimación
Error estándar
Estadístico T
P-Valor
Ordenada
2,36863
0,862666
2,74571
0,1110
Pendiente
-1,86801
0,901845
-2,07132
0,1741
67
ANEXO 20 Análisis de varianza para determinar la regresión de la permeabilidad
de aire a una tensión de 330 hPa.
Parámetro
Estimación
Error estándar
Estadístico T
P-Valor
Ordenada
2,41061
0,609806
3,95307
0,0584
Pendiente
-1,79245
0,637502
-2,81168
0,1066
ANEXO 21 Análisis de varianza para determinar la regresión de la permeabilidad
de aire a una tensión de 500 hPa.
Parámetro
Estimación
Error estándar
Estadístico T
P-Valor
Ordenada
2,37843
0,250806
9,48315
0,0109
Pendiente
-1,68665
0,262197
-6,43276
0,0233