La disolución del suelo

LA DISOLUCIÓN DEL SUELO


Fase líquida+ solutos

Libres

Complejados


Asociados a agua:

enlazada a los coloides del suelo,

libre percolando entre los macroporos del suelo

en el espacio libre entre las raíces de las plantas

inmóvil en los microporos

La disolución del suelo

El suelo es un continuo de fases que presentan interfases indistinguibles a nivel molecular.

La disolución del suelo

Hay una diferencia notable entre lo que la disolución del suelo es en realidad (la fase acuosa del suelo y sus solutos) y lo que se denomina disolución del suelo en la práctica, es decir aquello que podemos medir

Toma por las Toma por las plantasplantas

Atmósfera Atmósfera del suelodel suelo

Materia orgánica Materia orgánica y y

microorganismosmicroorganismos

Transporte de solutos, Transporte de solutos, lixiviación y escorrentíalixiviación y escorrentía

SorciónSorción

Fases sólidas y Fases sólidas y mineralesminerales

Disolución Disolución del suelodel suelo

libre libre ↔↔ complejado complejado

I IIIII

IV

V

VI

VII VIII

IX

X

XI

XII

Herbívoros

Volatilización

Espacio de Poros

Espacio de Poros

El volumen de las fases líquida y gaseosa, o el

de esta última si el suelo está seco

Fondo de saco

Poro aislado

Raíz

Agregado

Poros interconectados

Mucílago

Raíz

Tipos de poros del suelo

El agua del suelo

Medida de la humedad del suelo

A través de satélites

Medida de la humedad del suelo

En el laboratorio

Disminución de masa de suelo desecado en estufa a 105ºC

θp = masa de agua (kg)/masa de suelo seco (kg)

θv = volumen de agua (m3)/volumen total de suelo m3

θv = θp x ρa

Fuerzas de adhesión y cohesión

Formación del menisco

Acción capilar

agua retenida por fuerzas de adhesión

agua retenida por fuerzas de adhesión y cohesión

EL AGUA EN EL SUELOEL AGUA EN EL SUELO

Definiciones

☞agua gravitacionalagua gravitacional::

Agua contenida en un suelo saturado y que drena por gravedad en unos días


Definiciones

☞ capacidad de campocapacidad de campo::

contenido de humedad de un suelo, después de drenar libremente.

1/3 de atmósfera en suelos francos

0,1 atmósferas en suelos arenosos

0,5 en suelos arcillosos


Definiciones

☞punto de marchitamiento permanente punto de marchitamiento permanente (PMP)(PMP)::

contenido hídrico de un suelo, en el que las hojas marchitas no pueden ya recuperarse, colocadas en una atmósfera saturada de humedad, a menos que se añada agua al suelo

15 atm, para suelos francos

10 atm en suelos arenosos

20 atm en suelos arcillosos

saturado de humedad capacidad de campo

punto de marchitamiento

permanenteseco a 105ºC

SUELO

Volumen de la fase sólida Volumen de poros

Capacidad hídrica máxima

Capacidad de campo

Punto de marchitamiento

100 g 35 mL

100 g 25 mLAire

100 g 15 mLAire

100 g 10 mLAire Coeficiente

higroscópico

sólido agua

Volumen ocupado por las tres fases del suelo a los puntos característicos del sistema

agua-suelo

Energía del agua del suelo

Presión

Succión

Suelo

Esquema de la posibilidad de eliminar agua del suelo

En el estado energético del agua del suelo influye:

•Contenido de agua

•Fuerzas actuantes:

Derivadas del campo gravitatorio: posición

Derivadas de la matriz (atracción por los componentes del suelo)

Derivadas de los iones en disolución

Externas: gases, capa freática

El estado energético y el movimiento del agua en el suelo vienen determinados por su energía potencial en cada punto

Para simplificar, se utiliza el término de potencial (ψ) que puede expresarse como:

Energía/masa J kg-1

Energía/volumen J mEnergía/volumen J m-3-3 = N m m = N m m-3-3 = = N mN m-2-2 = Pa = Pa

Energía/peso J N-1 = N m N-1 = m

El potencial del agua del suelo

Definición 1: El trabajo realizado por unidad de cantidad de agua, por el agua del suelo cuando se mueve isotérmica e irreversiblemente desde el suelo al estado de referencia.

El potencial del agua del sueloEl potencial del agua del suelo

Si la energía potencial por unidad de cantidad de agua del

suelo es menor que la del estado de referencia, cuando se

mueva hacia el estado de referencia, ganará energía potencial gracias al trabajo

realizado por el sistema

(trabajo negativo, potencial del agua del suelo negativo)


Definición 2: Es la diferencia de energía potencial por unidad de cantidad de agua entre el agua del suelo y agua en un estado de referencia.


La diferencia de potencial es:

ψsuelo - ψreferencia

convenio de signos = que el de la definición 1.


Referencia=0

Potencial=Diferencia de potencial

El estado de referencia del agua El estado de referencia del agua del suelo es de:del suelo es de:

agua pura (sin componentes disueltos),

libre (de fuerzas de retención en las superficies sólidas),

a 20ºC

a una elevación específica expuesta a la presión atmosférica.

ψsuelo= ψm + ψm o + ψp + ψg

Factor que afecta a la

energía potencial

Denominación del

componente

Estado de referencia

Signo

Adsorción de agua en el

suelo

Potencial matricial

Agua libre -

Solutos disueltos

Potencial osmótico

Agua Pura -

Elevación en un campo

gravitacional

Potencial gravitacional

Elevación de referencia

+ por encima de la elevación- por debajo

de la elevación

Presión aplicada

Potencial de presión

Presión atmosférica

+ se aplica presión

- se aplica succión

A menudo resulta adecuado utilizar la expresión logarítmica del potencial hídrico del suelo, por lo que se ha introducido el concepto de pF:

pF=-log ψ

CURVA CARACTERÍSTICA DE HUMEDAD

Histéresis:

diferente geometría de los huecos individuales

el carácter compuesto del sistema de huecos

el ángulo de contacto entre ambas fases,

aire atrapado en los agregados

procesos de expansión-contracción

Histéresis:

Para una determinada tensión, el contenido de agua del suelo es mayor cuando está secándose que cuando se está humedeciendo.

Cuando el suelo se seca, el orden de vaciado no es necesariamente el mismo que de llenado

Siempre se trabaja con la curva de desorción que es la más fácil de obtener.

Forma de la curva de humedad

Depende:

Humectación-desecación

Velocidad de cambio

Estabilidad en el tiempo de la estructura,

Forma, tamaño y conexión de huecos

Cambios de volumen del suelo (expansión-contracción)

Condiciones en la interfase agua-aire.

Propiedades del suelo que influyen en el contenido de humedad:

Textura

Mineral de arcilla

Materia orgánica

Estructura

Perfil

0 10 20 30 40 50 60

8

6

4

2

0

suelo arcilloso

suelo arenoso

capacidad capacidad de campode campo

punto de punto de marchitamiento marchitamiento

permanentepermanente

log

ten

sió

n k

Pa

Contenido de humedad % vol

agua disponible

agua disponible

Relación entre el contenido de humedad, tensión y agua disponible en dos tipos de suelos de textura diferente

Contenido de agua del suelo Diámetro máximo de poros llenos de agua (µm)

Humedad relativa a 20ºC

Suelo arcilloso

Suelo franco Suelo arenoso

99.999 45 28 14 300

99.993 42 25 10 30

99.978 35 22 8 10

99.778 33 14 4 1

98.8 30 10 2 0.2

85.0 15 5 1 0.01

pendiente de la curva de humedad

Clase de porosidad

Rango de presión, kPa

Diámetro de poro

equivalente µm

Fenómeno dominante

Micro <-30 <10 Evapotranspiración gradiente de presion matricial para la distribución de agua.

Meso -30 a -0,3 10 a 1.000 Drenaje; histéresis; fuerza conductora gravitacional para la dinámica del agua

Macro >-0,3 1000 Flujo a través del perfil desde agua estancada en la superficie y/o una capa de agua elevada.

Influencia del tipo de mineral de Influencia del tipo de mineral de arcillaarcilla

Capacidad de expansión y sorción en las superficies internas de las partículas de arcilla.

Incidencia en la estructura del suelo

Influencia de la materia orgánica

La materia orgánica es capaz de retener un peso de agua 20 veces superior al suyo propio,

Fundamental en la estabilidad estructural del suelo

Influencia de la estructura

Los suelos bien estructurados presentan una distribución adecuada de poros de todos los tamaños

Secuencia de capas en el perfil

Una capa arcillosa situada debajo de otra capa de arena retrasa la infiltración del agua, quedando retenida en la capa poco permeable durante un tiempo variable

Mn+ O

H

H

O

Ln- H

H

Mn+ O

H

H

e-H+

Al

OH

2

2+

Al

O

Al

O

4+

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