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Unidad IV: Fase líquida del
suelo
 Estructura y propiedades del agua
 Estado de energía del agua en el suelo
 Concepto y componentes del potencial total del
agua
 Unidades de expresión del potencial agua
Curvas características de humedad
Conceptos de disponibilidad de agua en el suelo
(saturación, capacidad campo, punto de marchitez
permanente y coeficiente higroscópico)
IMPORTANCIA DEL AGUA EN EL
SUELO







Afecta el desarrollo de las plantas
Es el solvente del suelo
Afecta la temperatura del suelo
Controla la aireación
Regula el intercambio de gases
Afecta la actividad microbiana
Incide en el estado de óxido-reducción de
los elementos
 Altera la plasticidad del suelo
Núcleo de
Hidrógeno
Lado
Negativo
Núcleo
de
Oxígeno
105 °
Núcleo de Hidrógeno
Lado Positivo
.................
Puente de
H
Superficie
de la
partícula
del suelo
Cohesión
Adhesión
Aire
Interfase Aire-Agua
Agua
Tensión superficial del agua:72.8 newtons/mm a 20oC
ASCENSO CAPILAR
h: 2T Cos 
rdg
h: ascenso capilar (cm)
T: tensión superficial (72,8 newtons/mm a 20oC)
Cos : el ángulo de contacto es cero
r: radio del capilar
d: densidad del agua (1g/cm3)
g: aceleración de la gravedad (981 cm/seg2)
En suelo:
h (cm):0.15/r (cm)
ENERGIA DEL AGUA
• Energía cinética= ½ m V2
Energía en función de la velocidad del agua
• Energía potencial=masa*acelerac.grav.*h
Energía debido a la posición del agua dentro
del suelo
Fuerzas que afectan el nivel de energía
del agua
• Gravitacional
• Mátrica
• Osmótica
Potencial total del agua en el suelo (Ψt) : Es la cantidad
de energía por unidad de agua necesaria para
transportar reversible e isotérmicamente una cantidad
infinitesimal de agua desde el estado estándar al punto
considerado en el suelo
Ψt=Ψg + Ψp + Ψm + Ψo
Ψg =potencial gravitacional
Ψp=potencial de presión hidrostática
Ψm=potencial mátrico
Ψo=potencial osmótico
POTENCIAL GRAVITACIONAL
 Energía del agua debido a la fuerza de la gravedad
Se puede expresar como:
la energía potencial de una unidad de peso de agua:
Ψg: h
h: altura del agua del suelo por arriba del nivel de
referencia (dentro del perfil y en la parte inferior).
Tiene valor positivo
POTENCIAL DE PRESIÓN HIDROSTÁTICA
Es la energía que tiene el agua en suelos
saturados
• Tiene valor positivo
POTENCIAL MÁTRICO
Es la energía de agua debido a la fuerza de
retención de los poros y de adsorción de las
partículas del suelo.
• En suelo saturado, su valor es 0 bar
• En suelo insaturado (debajo de -10 kPa o 0.1bar) su valor es negativo
POTENCIAL OSMÓTICO
 Es la energía del agua debido a la presencia de sales
disueltas en el agua del suelo
Se puede estimar:
1) Ψo (kPa) = -36 CEs (dS/m)
CEs=conductividad eléctrica en el extracto de saturación
2) Ψo (kPa) = -RTC
R=constante universal de gases
T=temperatura en Kelvin
C= concentración de solutos
POTENCIAL HIDRÁULICO (Ψh)
Es importante en el movimiento del agua
en el suelo y en suelos saturados
Ψh=Ψg + Ψm + Ψp
SUCCIÓN Y TENSIÓN
• Los potenciales negativos se pueden expresar
como tensiones o succiones.
El agua de mueve de > potencial (-10 bar) a <
potencial (-30 bar)
El agua se mueve de < (10 bar) tensión a >
tensión (30 bar)
UNIDADES DE EXPRESION DEL
POTENCIAL DEL AGUA DEL SUELO
• Energía por unidad de masa de agua, Joules/kg
• Energía por unidad de volumen de agua, Pa:Newton/m2,
kPa:103 Pa, MPa:106 Pa
• Energía por unidad de peso de agua, altura de columna
de agua, cm o m
bar=presión ejercida por una columna de agua de 1023 cm
altura
0.1 bar=1 m= 10 kPa
CURVA CARACTERISTICA DE
HUMEDAD
• Relación entre cantidad de agua y potencial
mátrico
• A potenciales mátricos altos, > -1 bar (-100 kPa),
la curva depende de la capilaridad y distribución
del tamaño de poros (estructura) del suelo
• A potenciales mátricos bajos , entre -1 bar a -100
bar (-10000 kPa), la curva depende de la adsorción
y superficie específica de los sólidos (textura) del
suelo.
HISTERESIS
 La curva de humedad depende de si el suelo se
está secando o humedeciendo.
Causas de histéresis:
1) no uniformidad en el tamaño y forma de los
poros, 2) el aire atrapado en los poros 3) la
expansión y contracción de las arcillas por
humedecimiento y secado que afectan la
distribución por tamaño de los poros.
DESCRIPCIÓN CUALITATIVA DE LA
HUMEDAD DEL SUELO
• Máxima capacidad de retención de agua
Contenido de agua cuando el suelo está
saturado
• Capacidad de campo (CC)
Contenido de agua a un potencial mátrico
entre -0.1 y -0.30 bar (-10 a -30 kPa).
Contenido de agua (θ)
(m3/m3 de suelo)
.55
.45
.35
.25
0
Capacidad de campo
1
2
3
Días luego de la lluvia
4
DESCRIPCIÓN CUALITATIVA DEL
AGUA
• Punto de marchitez permanente (PMP)
Contenido de agua a un potencial mátrico de -15 bar
(-1500 kPa). La planta se marchita y no puede
recuperar la turgencia tras 12 horas en una
atmósfera saturada de vapor de agua.
• Coeficiente higroscópico
Contenido de agua a un potencial mátrico -31 bar (3100 kPa). La atmósfera que rodea a una muestra
de suelo está saturada de vapor de agua (98% HR).
Contenido de agua en el suelo (θ)
(volumen %)
60
Capacidad de retención
máxima
50
Capacidad de campo
Agua gravitacional
40
Rápidamente
disponible
30
Zona
óptima
Agua
disponible
Punto de
marchitez
20
Coeficiente
higroscópico
10
Poco
disponible
No
disponible
0
-1
-10
(Alto)
-100
-1000
-1.500
-10.000 -100.000 -1.000.000
-3.100
Agua
capilar
(Bajo)
Potencial mátrico del suelo (kPa, escala logarítmica)
Agua
higroscópica
Saturación
Suelo saturado
Punto de
marchitez
Capacidad
de campo
Sólido
100 gr
40 mL
Capacidad de
campo
100 gr
20 mL
Punto de
marchitez
100 gr
10
mL
Aire
100 gr
8
mL
Aire
Coeficiente
higroscópico
Sólido
Aire
Espacio
poroso
Agua
Capacidad de campo y punto de marchitez
permanente
Aproximadamente, el contenido de
humedad a capacidad de campo es la
mitad del de saturación y el de punto
de marchitez permanente es 50% del
de capacidad de campo
AGUA DISPONIBLE
Se calcula como la diferencia en la cantidad
de agua (expresada en volumen) entre CC (33 kPa) y PMP (-1500 kPa)
Es importante para definir la cantidad de
riego
 Representa la máxima cantidad de agua
disponible para las plantas que puede
almacenar el suelo.
FACTORES QUE AFECTAN EL AGUA
DISPONIBLE
Textura del suelo
Contenido de materia orgánica
Compactación del suelo
Presencia de sales
Profundidad del suelo y presencia de capas
compactadas
Contenido de agua del suelo (θ) (volumen %)
40
Capacidad de campo
32
24
Agua disponible
16
Punto de marchitez
8
Agua no disponible
0
Arenoso Franco Franco Franco Franco Arcilloso
limoso arcilloso
arenoso
Texturas finas
Contenido de agua en el suelo (θ)
(m3/m3 de suelo)
0.50
0.40
Capacidad de
campo
0.30
Punto de marchitez
permanente
0.20
0.10
0
1
2
3
4
5
% de Materia orgánica
6
7
Efecto de la compactación en el agua
disponible
 A mayor densidad aparente del suelo menor es la
cantidad de agua disponible debido a:
una menor cantidad de macroporos lo que significa
menos cantidad de agua retenida a capacidad de
campo
y
un mayor número de microporos muy finos que
aumenta la cantidad de agua retenida a punto de
marchitez permanente
Efecto de la presencia de sales en el agua
disponible
El potencial osmótico tiende a reducir el agua
disponible ya que más agua es retenida en
el punto de marchitez permanente.
Importante en suelos de regiones secas.