Organiza:

Con el apoyo de:

Por Alejandro Acevedo P.     Ing. Agrónomo, MSc. 

Relaciónsuelo-agua-planta-atmósfera

( Parte II )

II Curso Internacional de Programación de Riego Tecnificado y Fertirriego

Potencial Hídrico del Suelo

Retención de agua en el suelo

Tensión del agua en el suelo

Fuerza de retención del agua en el suelo

Observaciones a tomar en cuenta:

El agua se mueve de mayor a menor potencial

Observaciones a tomar en cuenta:

El agua se mueve de mayor a menor potencial

Importante son las diferencias de potencial y NO losvalores absolutos

El potencial se puede medir en presión (trabajo/masa otrabajo/volumen)

Unidades más utilizadas: bares, atmósferas, metrocolumna de agua (mca)

Representación de la polaridad del agua y laspartículas del suelo

Capacidad de retención de agua

• Menor superficie expuesta• Pocas cargas negativas

• Mayor superficie expuesta• Muchas cargas negativas

Relación contenido de agua y tensión (fuerza) en el suelo

Suelohúmedo

Sueloseco

Medición de la tensión de agua en el suelo

TENSIÓMETRO

Niveles de humedaden el suelo

Según la fuerza con que es retenida el agua por elsuelo podemos definir diferentes niveles dehumedad (o contenido de agua). Entre ellostenemos:

1. Saturación

2. Capacidad de Campo

3. Punto de Marchitez Permanente

Saturación

Poros completamente llenos de agua

Potencial mátrico igual a 0

Adición de más agua, no es retenida (escurre, percola o se apoza)

Capacidad de Campo (CC)

Se presenta 24 a 48 horas después de un buen riego

Potencial mátrico igual a -0,3 bares

Existe un espacio poroso que contiene aire y permite la oxigenación de las raíces

Punto de Marchitez Permanente (PMP)

Las raíces de las plantas son incapaces de absorber el agua necesaria

Potencial mátrico igual a –15 bares

Más de la mitad del espacio poroso contiene aire

1 bar → debe ser la presión en el extremo de un lateral de riego por goteo

1 bar = 1 atm = 100 cb = 100 KPa

Proporciones de sólidos, agua y aire

en los tres niveles de humedad del suelo, y cuando sólo queda el

agua higroscópica

Niveles de humedad en el suelo:

CAPACIDAD DE CAMPO (CC)

Niveles de humedad en el suelo:

PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE (PMP)

Niveles de humedad en el suelo:

Niveles de humedad en el suelo

Relación contenido de agua y tensión (fuerza) en el suelo

CCPMP

15bar

0,3bar

Medición de la tensión de agua en el suelo

TENSIÓMETRO

La CC y PMP se pueden obtener por:a) Análisis de laboratorio b) Tablas generales de las propiedades físico – hídricas

Resumen de algunas Propiedades Físicas del Suelo

Textura Da CC PMP (g/cm3) (%) (%)

Arenoso 1,5-1,8 6-12 2-6

Franco-arenoso 1,4-1,6 10-18 4-8

Franco 1,0-1,5 18-21 8-12

Franco-arcilloso 1,1-1,4 23-31 11-15

Arcillo-arenoso 1,2-1,4 27-35 13-17

Arcilloso 1,0-1,3 31-39 15-19

HA

CCCapacidad de Campo PMP

Punto de Marchitez Permanente

Humedad aprovechableHA

Satu-ración

HA = CC - PMP

Niveles de humedad en el suelo:

CC

PMP

SUELO SATURADO

CC

PMP

Durante el riego e inmediatamente después del riego

CC

PMP

SUELO EN CAPACIDAD DE CAMPO (CC)

48 horas después de un riego

SUELO EN PUNTO DE MARCHITEZ PERMANENTE (PMP)

CC

PMP

Suelo seco

HUMEDAD APROVECHABLE (HA)

CC

PMP

Fuente: Sellés, 2008

CC

PMP

Humedad realmente disponible para la planta

Momento para volver a regar

Agua fácilmente disponible para la planta=

CC

PMP

Umbral de riego

= Valor crítico de riego

El umbral de riego indica el nivelde humedad de suelo que seespera para volver a regar

El umbral de riego se establececonociendo el porcentaje (%) dehumedad de suelo que se dejaagotar para volver a regarnuevamente

0

5

10

15

20

25

30

35

40

22-Nov 12-Dic 03-Ene 23-Ene 13-Feb 06-Mar

Fecha de Muestreos

H° d

el S

uelo

(%)

CC PMP H° medida V. Crítico

= Riego

Agua fácilmente disponible para la planta

Evolución gráfica de los niveles

de Humedad en el suelo

Humedad aprovechable

0

10

20

30

40

50

60

1 (04

-Nov)

3 (19

-Nov)

5 (03

-Dic)

7 (17

-Dic)

9 (31

-Dic)

11 (1

4-Ene)

13 (2

8-Ene)

15 (1

1-Feb

)17

(25-F

eb)

19 (1

1-Mar)

Fechas de muestreos

Hum

edad

de

suel

o (%

)

CC PMP H° (80-120 cm) V. Crítico

135 m3/ha 832 m3/ha 1112 m3/ha

Cuaja Pinta

Evolución de la humedad de suelo (80 -120 cm) en un cuartel de Carmenere temporada 2002/03. Suelo Arcilloso.

Evolución de la humedad de suelo (60 cm) en dos cuarteles de Cabernet Sauvignon temporada 2002/03. Riego por goteo

05

1015202530354045

1 (14

-Nov)

3 (27

-Nov)

5 (11

-Dic)

7 (24

-Dic)

9 (07

-Ene)11

(21-E

ne)13

(04-F

eb)

15 (1

8-Feb

)17

(04-M

ar)19

(18-M

ar)Fecha de muestreo

H° d

e su

elo

(%)

CC PMP Hº medida V. Crítico

05

1015202530354045

1 (14

-Nov)

3 (27

-Nov)

5 (11

-Dic)

7 (24

-Dic)

9 (07

-Ene)11

(21-E

ne)13

(04-F

eb)

15 (1

8-Feb

)17

(04-M

ar)19

(18-M

ar)

Fecha de muestreoH°

de

suel

o (%

)CC PMP Hº medida V. Crítico

Suelo ArcillosoSuelo Franco - Arenoso

Ambos cuarteles en un mismo campo en la Sexta Región

05

101520

2530

35

1 (14-N

ov)3 (2

7-Nov)

5 (11-D

ic)7 (2

4-Dic)

9 (07-E

ne)11 (2

1-Ene)

13 (04-F

eb)15 (1

8-Feb)

17 (04-M

ar)19 (1

8-Mar)

N° de muestreos

H°

de s

uelo

(%)

CC PMP Hº medida V. Crítico

Riego Riego

Evolución de la humedad de suelo (60 cm) en un cuartel de Cabernet Sauvignon temporada 2002/03. Suelo franco -

arcilloso. Riego por surco

Evolución de la humedad de suelo (60 cm) en cuarteles de uva temporada 2002/03. Riego por goteo

Humedad crítica distinta según suelo y según finalidad de producción

Vid de mesa, Sultanina 2000/01 Vid vinífera, C. sauvignon 2002/03

05

1015202530354045

1 (10

-11)

3 (24

-11)

5 (15

-12)

7 (05

-01)

9 (19

-01)

11 (0

2-02)

13 (0

1-03)

Fecha de muestreo

H° d

e su

elo

(%)

CC PMP Hº medida V. Crítico

05

1015202530354045

1 (24

-10)

4 (13

-11)

6(27-1

1)8 (

11-11

)10

(26-1

2)12

(08-0

2)14

(22-0

1)16

(05-0

2)18

(19-0

2)20

(05-0

3)22

(19-0

3)

Fecha de muestreoH

° de

suel

o (%

)CC PMP Hº medida V. Crítico

Evolución de la humedad de suelo (60 cm) en cuarteles de Cabernet sauvignon temporada 2000/01. Riego por goteo

05

1015

20253035

31-Oct 30-Nov 30-Dic 29-Ene 28-Feb

Fecha de muestreo

H° d

el S

uelo

(%)

CC PMP H° Medida V. Crítico

05

1015

2025

3035

31-Oct 30-Nov 30-Dic 29-Ene 28-FebFecha de muestreo

H° d

el S

uelo

(%)

CC PMP H° Medida V. Crítico

Cabernet Sauvignon, Sector alto Cabernet Sauvignon, Sector bajo

Problema: Ambos sectores corresponden a un mismo cuartel¿Regar en base a cual de ambos sectores?

Evolución de la humedad de suelo (hasta 60 cm) en un campo de maíz semillero. Suelo franco - arcilloso. Riego por surco

Problemas Tiempo de riego excesivo

Surcos muy largos

05

1015

20253035

16-11-00 01-12-00 16-12-00 31-12-00 15-01-01 30-01-01 14-02-01 01-03-01Fecha de muestreo

H° d

e su

elo

(%)

inicio medio final pto critico CC PMP

05

101520253035

30-11-01 15-12-01 30-12-01 14-01-02 29-01-02 13-02-02 28-02-02Fecha de muestreo

H° d

e su

elo

(%)

inicio medio final pto critico CC PMP

Temporada 2000/01 Temporada 2001/02

Evolución de la humedad de suelo (hasta 60 cm) en dos campos de Maíz Semillero temporada 2001/02. Riego por surco

05

10152025303540

02-12-02 17-12-02 01-01-03 16-01-03 31-01-03 15-02-03Fecha de muestreo

H°

de s

uelo

(%)

inicio medio finalpto critico CC PMP 0

510152025303540

02-12-02 17-12-02 01-01-03 16-01-03 31-01-03

Fecha de muestreoH

° de

sue

lo (%

)

inicio medio finalV. crítico CC PMP

Riego adecuado Riego inadecuado

Problemas Anegamiento al final del paño de riego

Poco tiempo de riego en cierto período del cultivo

Humedad en tomate industrial 99/2000

0

5

10

15

20

25

30

35

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25Nº de muestreos

Hum

edad

(%)

CC PMP Hº Medida Valor Crítico

Evolución de la humedad de suelo (hasta 60 cm) en un cultivo de Tomate temporada 1999/2000. Riego por surco

Rendimiento normal (80 t ha-1) Sólidos solubles aceptables (4,4 ° Brix)

Resultados:

Evolución de humedad del suelo en tomates regados por goteo.Panguilemo, 2000/01

Tomate industrial regado por goteo 2000/01

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

1 (0

4/12

)3

(18/

12)

5 (1

3/01

)7

(18/

01)

9 (2

9/01

)11

(05/

02)

13 (1

2/02

)15

(19/

02)

17 (2

6/02

)19

(05/

03)

Fecha

Hum

edad

(%)

humedad CC PMP Valor crítico

Alto rendimiento (115 t ha-1) Sólidos solubles bajos (4,1 ° Brix)

Resultados:

Evolución de humedad del suelo en tomates regados por surco.Panguilemo, 2000/01

Tomate industrial regado por surco 2000/01

0

5

10

15

20

25

30

35

1 (1

1/12

)2

(18/

12)

3 (2

7/12

)4

(13/

01)

5 (1

8/01

)6

(22/

01)

7 (2

9/01

)8

(02/

02)

9 (0

5/02

)10

(09/

02)

11 (1

2/02

)12

(17/

02)

13 (1

9/02

)14

(23/

02)

Fecha

Hum

edad

(%)

CC PMP % Hº Valor Crítico

Rendimiento (90 t ha-1) Sólidos solubles normales (4,5 ° Brix)

Resultados:

Festuca 2000/01

05

101520253035

27-Nov 27-Dic 29-Ene 12-Feb 26-Feb 12-MarFecha de muestreo

Hum

edad

(%)

CC PMP Hº Medida Valor Crítico

Evolución de la humedad de suelo (hasta 45 cm) en un sector de festuca temporada 2000/01. Riego por tendido

Evolución de la humedad de suelo (hasta 60 cm) en dos cuarteles de Manzano temporada 2000/01. Riego por surco

05

10152025303540

04 - Nov. 04 - Dic. 08-ene 12-feb. 12-mar.

Fecha de muestreo

Hu

med

ad (%

)

CC PMP Hº Medida V. Crítico

05

10152025303540

04 - Nov.04 - Dic. 08-ene 12-feb. 12-mar.

Fecha de muestreo

Hu

med

ad (%

)

CC PMP Hº Medida V. Crítico

Manzanos cv. Red Chief Manzanos cv. Fuji

En una determinada localidad y tiempo la planta esta sometida a una demanda de agua de la atmósfera

Evapotranspiración

Consumo de agua de las plantas

AguaAgua

AguaAgua

Evaporación desde el

Suelo

Transpiraciónde la Planta

EVAPOTRANSPIRACIÓN

Transpiración

Proceso en el que los estomas de las hojas estánabiertos, permitiendo la entrada de CO2, y la emisión (pérdida)de agua en forma de vapor desde la planta a la atmósfera.

Este proceso es el costo que debe pagar el cultivo paraproducir hojas, tallos, frutos y raíces.

La cantidad de agua perdida en este proceso debe serrepuesta por la planta mediante la extracción de agua desde elsuelo por la raíces.

- Radiación solar- CO2- Agua- Nutrientes

Biomasa:- Frutos- Hojas- Tallos- Raíces

Fotosíntesis

Cavidad estomática y subestomática

Vapor de agua

Agua

HOJA TRANSPIRANDOVapor de agua

Agua

Vapor de agua

Agua

Atmósfera

HOJA

Los estomas ocupan el 1% de la superficie celular, peroson responsables del 90% de la pérdida de agua en latranspiración.

Funciones Específicas de la Transpiración

Efecto refrigerante

Algunos fisiólogos vegetales, han argumentado que elefecto de la transpiración sobre las plantas, evita que éstas sesobrecalienten, esto es por un efecto de balance de energíaque se produce dentro de la planta.

Este efecto refrigerante se le atribuye a la transpiración,debido al alto calor de vaporización del agua (2,45 MJ/kg), alpasar el agua del estado líquido al gaseoso, se libera estacantidad de energía provocando el enfriamiento en las hojas.

Efecto sobre el crecimiento y desarrollo

Al producirse un flujo de agua desde el suelo a laplanta, se movilizan una serie de nutrientes contenidos enel suelo hacia la planta.

La transpiración es el factor esencial en el ascensodel agua en el xilema, ascenso que juega un papelfundamental en la distribución de los nutrientes en laplanta, teniendo un efecto concreto en el crecimiento ydesarrollo de éstas.

Evaporación

Es el proceso de evaporación de la humedad desde el suelo adyacente a las plantas (sin ser utilizada por ellas),

Este proceso incluye el agua depositada por el rocío y la lluvia, y ocurre conjuntamente con la transpiración.

La cantidad de agua perdida por Evapotranspiración (ET) debe serrepuesta por la planta mediante la extracción de agua desde el suelopor la raíces

ETET

Cultivo con falta de agua

Fotosíntesis

Rendimiento

Evapotranspiración

Cierre de estomas

Factores que afectanla Evapotranspiración

1. Clima

Radiación: energía que permite elpaso de agua del estado líquido algaseoso.

También actúa sobre la apertura ycierre de los estomas, cuando la luzdesaparece los estomas se cierra yla transpiración se hace mínima.

1. Clima

Efecto de la radiación solar sobre la transpiración de un cultivo de melón durante un día nublado y un día soleado

Temperatura: no afecta directamente a la ET,pero si es un indicador de la cantidad deradiación.

( radiación T°)

Humedad relativa (HR): altas HR pueden disminuir la ET einhibir la absorción de nutrientes.

( humedad relativa Transpiración)

1. Clima

Viento: mezcla las capas con mayor contenido de aguacon otra de menor contenido, evitando de esta forma quelas capas próximas a la superficie evaporante se saturen, ypor lo tanto se detenga el proceso de evapotranspiración.

( viento Transpiración)

1. Clima

2. Estado Fenológico del Cultivo

Representado por la evolución del índice de área foliar enel tiempo o porcentaje de cubrimiento del suelo por el follajedel cultivo.

Este depende de la especie, variedad, estado fenológico,la localidad y régimen de riego previo.

Factores que afectan la Evapotranspiración:

En general los cultivos consumen mayor cantidad de aguacuando su desarrollo foliar es máximo y los menores consumosse producen a comienzos y hacia finales del período vegetativocuando el área foliar es menor

3. Profundidad Radical

La profundidad radical determina lacantidad de agua que puedeextraer una planta desde todo elperfil.

Experimentalmente se ha probadoque los cultivos extraen el 40% delagua consumida desde el primercuarto de raíces, el 30% delsegundo cuarto, el 20% del tercercuarto y el 10% del último cuarto.

Extracción de Agua (%) Profundidad radical

40

30

20

10 1/4

1/4

1/4

1/4

Factores que afectan la Evapotranspiración:

Mín. 80 cm

Cuando el suelo es poco profundo, disminuye el volumen desuelo que puede ser explorado por las raíces y en consecuenciatambién disminuye este patrón de extracción de agua.

ETET

4. Manejo AgronómicoUn adecuado manejoagronómico (riego, fertilización,control de la salinidad, manejofitosanitario, etc.) va a serfundamental para el buendesarrollo del cultivo.

En general,un cultivo creciendo en óptimascondiciones de manejoagronómico presenta una ETmáxima, lo cual se traduce enóptima producción agrícola.

Factores que afectan la Evapotranspiración:

Evapotranspiración real o del cultivo: ETc = ETreal

Evapotranspiración de referencia: ETr = ETo

EN LA PRÁCTICA DEL RIEGO SE CONOCE:

Evapotranspiración real del cultivo (ETc)

Es el agua que necesita un cultivo parasu crecimiento óptimo. Es la pérdida de agua realde un cultivo en un momento determinado. Estacantidad variará según el clima, suelo, cultivo ymanejo agronómico.

La ETc se expresa en mm de altura deagua evapotranspirada en cada día (mm/día) óen cada mes (mm/mes).

La ETc sirve para determinar lasnecesidades de riego de los cultivos, programarlos riegos para alcanzar una eficiencia óptima,diseñar sistemas de riego y embalses, evaluar loscostos de energía, mano de obra, etc.

Lisímetro: Método quepermite determinar demanera exacta la ETreal. Estaformado por un conjunto debloques de suelo ubicadossobre una balanza deprecisión en donde se registrapor diferencia de peso, lasentradas y salidas del sistemasuelo – planta

Método estático, fijo,de instrumentación costosa ysofisticada.

DreneGrava

Asfalto

Suelo

( )

88 cm

70cm

LISÍMETRO

Evapotranspiración de referencia (ETr)

•Corresponde a la cantidad de agua transpirada por unidad de área ypor unidad de tiempo de una cubierta vegetal de gramíneas verdes(festuca), de altura uniforme (8 a 15 cm) y crecimiento activo quecubre completamente el suelo y que presenta buenas condiciones dehumedad del suelo, estado sanitario y fertilidad

•En otras palabras, el cultivo se encuentra en óptimas condiciones decrecimiento y la ETr va a depender solamente de las condicionesatmosféricas predominantes

•La mayoría de los modelos de evapotranspiración utilizados enagricultura han sido desarrollados en condiciones de referencia.

ETr

=

CLIMA

¿Cómo se puede medir y estimar la Evapotranspiración real o del cultivo?

Fuente: Documento FAO 56

Kc

Cultivo referencia

(pasto)

MaízrMaízreal Kc * ETET

Uvaruvareal Kc * ETET

ManzanorManzanoreal Kc * ETET