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Propiedades físicas del suelo

AIREACIÓN

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Aireación del sueloIntercambio de gases entre el espacio de poros

del suelo y el aire atmosféricoEl aire en el suelo se usa para:1. *Respiración de raíces: crecimiento y función2. *Respiración de microorganismos y animales del suelo3. *Oxidación de la M.O.4. Procesos de oxidación inorgánica (Nitr. de N2, Oxid. de Fe2+, Mn2+, S2-)

*Consumen mayor volumen y producen el CO2

Potencial Oxidación Reducción (electrodo platino)Eh7 = 550 - 650mv suelos bien aireados

Eh7 = 270mv suelos mal aireados (0% de O2)

Eh7 = -300mv colores grises

Efecto directo del O2 = 170mv

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Aireación del suelo

RDO = Tasa de difusión de O2 en un punto

RDO = (i/a) 0,4974i= intensidad de corriente eléctrica

(microamperios)a= área de exposición electrodo de platino (cm2)

RDO < 25 x 10-8 g/cm2/minuto, pocas raíces

Comparación de la composición del aire atmosférico y el aire del suelo

PorcentajeComponente Suelo Atmósfera

N2 70,0 79,01O2 20,3 20,96CO2 0,15 - 0,65 0,03

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Aireación del sueloCantidad total de poros para aire depende de:

Poros (espacio)Cantidad de líquido

Mayor concentración de CO2:

a. Impedimento para remover CO2

InundaciónCrecimiento rápido de raíces

b. Mayor profundidad1,5m profundidad [CO2] 5 - 10% y [O2] 1 - 2%> humedad y < espacio aéreo (Ea)

Ea a CC < 10% problemas de aireación por no formar canales continuosAireación buena 10-20% Ea a CCAireación regular 5-10% Ea a CCAireación mala < 5% Ea a CC

p.e.: Caña azúcar: 11% Ea

Frijol rojo 27-R: 25%Ea

CO2

O2

Microorganismos

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Aireación del suelo

[O2] crítica para crecimiento de raíces: Raíces > 1mm 3%

Puntas de raíz 5 – 10 %I nicio crecimiento de raíz 12%Función de raíz 10 – 15%Raíces árbol manzano 15%Raíces de rosas en solución 10%

[CO2] tóxica:

Raíces de algodón: 15% es crítico > 30% reduce 50% crecimiento

Raíces de tomate: 9,1% es crítico 28,8% reduce mucho el crecimiento

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Aireación del suelo

Movimiento de gases en el suelo

Producción de CO2 y consumo de O2

Intercambio de gases suelo/atmósfera

a. Flujo de masas o viscoso: relación presión/volumen

-Movimiento por gradiente de presión, ej. Se irriga y el gas sale

b. Difusión gaseosa: gradiente de concentración o presión parcial (predomina)

Importante:

[O2] depende escape CO2. Mayor 10 veces mayor en

verano

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Aireación del suelo

Aireación e incidencia de enfermedades: Poco aire, raíces débiles, más susceptibles al ataque de patógenos:

- Forsythe y Pinchinat: más de 2 inundaciones de 15 horas c/u reduce 95% crecimiento en frijol

- Honduras: Suelo para banano se inunda y se

reduce nemátodos (antes de siembra)

Compactación y aireación:

Impedimento mecánico:

O2 difunde 10 000 veces más en aire que en

agua

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Aireación del suelo

Efecto en microorganismos:suelos inundados: menor descomposición de

M.O.

más Fe+2 y Mn+2 (tóxico)

Técnicas para mejorar aireación:

a. Drenaje adecuado. Elimina exceso de agua

b. Arado, subsolado: elimina compactación

c. + M.O., + poros, + estructura

d. Fertilización, + crecimiento radical, + M.O.

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Aireación del sueloDifusión gaseosa: Jg= -D’Cg/s = velocidad de difusión

de un gas en el suelodonde; D’= coeficiente actual de difusión del gas en el sueloCg= diferencia en la concentración del gas a través de una longitud s

D’ es variable en el suelo, puede estar relacionado con el coeficiente del mismo gas en el aire libre (D’o):D’ = 0,6D’oVa/Vt; por sustitución se obtiene;

Jg= -0,6D’oVa/Vt x Cg/s = -0,6D’o Ea Cg/s

Los factores que influyen sobre Va, y por lo tanto, sobre Ea son:

1. Contenido de agua2. Compactación

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Ejercicio 1Una muestra de suelo sin compactar tiene un volumen poroso lleno de aire de 20cm3, un volumen poroso lleno de agua de 20cm3 y un volumen de sólidos de suelo de 50 cm3.

El suelo es luego compactado hasta que el volumen poroso lleno de aire es de 10cm3. Se desea conocer el % de disminución de la tasa de difusión de O2 (JO2), asociada con un 50% de disminución del volumen poroso.Ea = Va/(Va + Vw +Vs);

Suelo sin compactar Eai = 20cm3/(20+20+50)cm3 = 0,222

Suelo compactado Eaf = 10cm3/(10 + 20 + 50)cm3 = 0,125

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Ejercicio 1

La tasa de difusión para el O2 es:

JO2 = -0,6D’oEaCO2/s

La disminución porcentual en la tasa de difusión de O2 es:

% de disminución = JO2i - JO2f/JO2i

Si la gradiente CO2/ s permanece sin cambio, entonces la tasa de difusión de O2 es proporcional a la porosidad de aireación y:

% de disminución = (Eai - Eaf/ Eai)100

= (0,222-0,125/0,222)100 = 44%

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“Para muchas plantas se ha encontrado que la aireación es problemática cuando Ea < 0,10. En la práctica, la aireación es un problema si los contenidos de agua son muy altos”

Ejercicio 2

Se tienen 3 muestras de suelo de 100cm3, con ap de 1,3-1,5-1,7 g/cm3, respectivamente y con p de 2,6 g/cm3 para todas.

Se desea conocer los volúmenes de agua que se pueden agregar a éstos suelos secos para mantener Ea = 0,10Ea = Va/Vt y por lo tanto; Va=EaxVt=(0,10)(100cm3) = 10cm3

Puesto que el volumen aparente es: Vt = Va + Vw + Vs

Vw = Vt - Va - Vs

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Ejercicio 2Si el suelo está inicialmente seco, el volumen de agua que debe ser agregado para hacer Va=10cm3 es Vw=Vt-10cm3-Vs; se debe conocer Vs para cada suelo

Se sabe que: p = Ms/Vs y por tanto: Vs=Ms/p y s=Ms/Vt y por lo tanto, Ms = s x Vt

De esto resulta que Vs = s x Vt/ pSuelo s (g/ cm3) Vs (cm3) Vw para Va = 10cm3

1 1,3 50 402 1,5 58 323 1,7 65 25

Vs = 1,30/2.60 x 100 = 50 cm3

Vw = Vt - 10cm3 - Vs = 100 - 10 - 50 = 40cm3