Lección 4. PROPIEDADES FÍSICAS

4 Dinámica del agua

4.1 Movimientos del agua en el suelo

Como ya vistes en el tema anterior (lección 3) el agua del suelo está sometida a dos tipos de fuerzas de acciones opuestas. Por un lado las fuerzas de succión retienen el agua en los poros mientras que la fuerza de la gravedad tiende a desplazarla a capas cada vez más profundas. De esta manera si predominan las fuerzas de succión el agua queda retenida mientras que si la fuerza de la gravedad es más intensa el agua se mueve hacia abajo.

Pero también el agua asciende en el suelo debido a la evaporación y la absorción por las raíces de las plantas. El agua se desplaza por capilaridad (efecto especialmente intenso en los climas áridos) y por diferencia de humedad (los horizontes más profundos permanecen más húmedos al estar protegidos, por su lejanía de la superficie del suelo, a las pérdidas de agua debidas a la evaporación y a la absorción de las plantas). Por otra parte el agua no sólo se mueve en sentido vertical sino que también lo hace en dirección lateral, movimiento generalizado en todos los relieves colinados y montañosos. Por tanto se puede decir que el agua en el suelo se mueve en cualquier dirección.

Infiltración y percolación. Se habla de infiltración para cuando el agua se introduce en el suelo atravesando su superficie. La percolación se refiere al movimiento del agua dentro del suelo.

Formación de la costra seca superficial o efecto self mulching . Es una capa de extrema aridez que se produce en los horizontes superiores del suelo y protege de la evaporación al agua contenida en los horizontes profundos. Se debe al distinto grado de humedecimiento que presenta el suelo en función de la profundidad. Al haber un gradiente de humedad con la profundidad del perfil también habrá diferentes potenciales de succión para las distintas capas del suelo. En los horizontes superiores las fuerzas de succión de agua son más intensas (agua sólo en los poros pequeños) que las de los horizontes inferiores (agua también en los poros más grandes). Como resultado el agua asciende desde los niveles más húmedos hacia la superficie. Pero en el suelo no llega a igualarse los contenidos en humedad de las distintas capas debido a la histéresis que muestran las curvas de desorción y sorción de agua que ya vimos en el punto 1.3 del tema anterior. A igualdad de fuerza de retención el suelo que se está desecando (horizontes inferiores) contiene siempre más agua que el suelo que se está humedeciendo (horizontes superiores). A igualdad de pF (recuerda, medida de fuerza de retención) un determinado nivel del suelo está recibiendo de la capa inferior menos agua de la que allí queda y a su vez él cede a una capa superior menos agua de la que se queda. Como consecuencia cada vez asciende menos agua y llega un momento que se interrumpe el movimiento ascensional, cuando ocurre se produce la ruptura del lazo capilar que rodea a todas las partículas del suelo. Esto evita que se pierda gran cantidad de agua, es decir, el suelo se protege de la pérdida de agua.

4.2 Permeabilidad

Representa la facilidad de circulación del agua en el suelo. Es un parámetro muy importante que influirá en la velocidad de edafización y en la actividad biológica que puede soportar un suelo.

Está condicionada fundamentalmente por la textura y la estructura. En la siguiente figura puedes ver el comportamiento tan distinto de un suelo franco arenoso (débil succión horizontal e intensa infiltración vertical debida a la gravedad) y uno franco arcilloso (fuerte desplazamiento horizontal y lenta infiltración vertical). Los suelos arcillosos y limosos tienen poros más pequeños y más numerosos que los que presentan los suelos arenosos y por tanto tienen más capacidad de retención y menos permeabilidad.

Cuando caen las lluvias sobre un suelo (o llega el agua por regadío) el suelo se encontrará seco o con una humedad parcial y el agua entra masivamente a través de todos los poros (grandes y pequeños) del horizonte superficial y avanza en lo que se denomina régimen saturado, pero al ir profundizando se desarrolla un movimiento diferencial dependiendo de la diferente succión de los poros de distinto tamaño y el agua se desplazará con un movimiento preferencial, no uniforme, bajo un modelo más complejo llamado régimen insaturado.

Cuando el suelo se satura completamente en agua tras un periodo de lluvias o por regadío, los grandes poros se encuentra llenos de agua y en estas condiciones las fuerza de gravedad predominan en el desplazamiento del agua a zonas profundas del perfil. Cuando se deseca parcialmente, al cabo de unos días, el suelo se encuentra insaturado, los poros grandes no contienen agua y en esta situación las fuerzas de succión son más fuertes y por tanto las responsables de la retención del agua en los poros pequeños.

En suelos con horizontes contrastados texturalmente se produce un disminución de la velocidad del descenso de la propagación del frente de humedad y pueden formarse capas de agua colgada tan representadas en el proceso de seudogleyzación. Cuando se presenta un nivel de textura más fina es lógico esperar que la velocidad de percolación del agua disminuya pero que ocurra esto igualmente cuando exista un horizonte de textura más arenosa es un hecho no esperado. En este caso los macroporos del nivel arenoso ofrecen menos atracción para el agua que los finos poros del material de textura más fina. Como el agua se mueve desde las zonas de más alto potencial a las de potencial más bajo (donde ella puede ser retenida más fácilmemte) el frente de humedad no entra fácilmente en el horizonte arenoso.

Aunque no soy partidario de buscar información en youtube* (los vídeos sobre suelos suelen ser una sucesión de imágenes fijas -frecuentemente de muy baja calidad- que no necesitan para nada el dinamismo de un vídeo) para mostrar el movimiento del agua en el suelo sí he ido a youtube y te he selecionado unas secuencias a las que le he incorporado lo que yo creo que nos pueden enseñar.

capilaridad	infiltracion en tres texturas	infiltración en perfil estratificado

El video completo lo tienes en: https://www.youtube.com/watch?v=ego2FkuQwxc

y si te han quedado algunas dudas puedes probar con estos dos de la misma temática:

https://www.youtube.com/watch?v=J729VzBeI_g

https://www.youtube.com/watch?v=Ph-7tQuIbz4

Por otra parte, la estructura aumenta la macroposidad favoreciendo el movimiento vertical del agua hacia los niveles inferiores.

La permeabilidad se mide por la conductividad hidraúlica que se expresa la velocidad de infiltración del caudal de agua que puede pasar por unidad de tiempo. Valores de dm/hora corresponden a suelos muy permeables, cm/hora dan suelos permeables y mm/hora para suelos poco permeables.

La velocidad de infiltración no es siempre la misma para un mismo suelo, pues depende de las condiciones de humedad que presente. Cuando el suelo se encuentra seco la infiltración tiene sus máximos valores y luego conforme cada vez está más húmedo su capacidad de admitir más agua es cada vez menor hasta que en condiciones de saturación total alcanza un valor constante. Cuando las primeras lluvias llegan a un suelo seco el agua entra en los poros desplazando al aire pero cuando el horizonte superficial se encuentra saturado en agua las siguientes lluvias han de desplazar al agua que se encuentra llenando los poros (es más fácil desplazar al aire que al agua).

4.3 Perfil hídrico

Normalmente en el suelo existe un gradiente de humedad, de forma que no todos los horizontes del suelo se presentan con el mismo grado de humedad en un momento determinado. A la curva que representa el estado de humedad del suelo con la profundidad se le llama perfil hídrico. Como es lógico el perfil hídrico de un suelo varía a lo largo del año. En la siguiente figura te muestro como varía el perfil hídrico en un suelo de textura franca que soporta vegetación arbustiva, en tres períodos representativos, durante el período seco, al producirse la lluvia y después de terminar las precipitaciones.

4.4 Balance hídrico

Representa la valoración del agua en el suelo a través del año. Se valora, como en cualquier balance, por los aportes, pérdidas y retenciones.

AGUA RETENIDA = RECIBIDA - PERDIDA

Agua recibida: precipitaciones atmosféricas y condensaciones.

Agua perdida: evaporación, transpiración (o sea evapotranspiración) y escorrentía (superficial, hipodérmica y profunda).

De los aportes de agua que llegan al suelo procedente de las precipitaciones atmosféricas una parte penetra y otra parte no entra pasando a formar parte de la escorrentía superficial.

El agua que penetra en el suelo, parte se evapora, otra escurre, otra pasa a la capa freática, otra es consumida por las plantas y finalmente otra parte es retenida.

Se hace un balance anual (en una ficha o en una gráfica) partiendo de los datos climáticos mensuales de precipitación y temperatura.

A partir de las temperaturas se calculan las evapotranspiraciones potenciales (cantidad de agua que se podría perder considerando las características climáticas) y reales (cantidad de agua que realmente se pierde teniendo en cuenta la que hay en el suelo en cada momento; la que no está en ese periodo climático lógicamente no se puede perder pero sí habría que tenerla en cuenta en un proyecto de riego). Se calcula la reserva de agua en el suelo (agua útil por profundidad de enraizamiento en dm por la densidad aparente) para saber la cantidad de agua que puede almacenar el suelo (reserva de agua para los meses secos) y se mide como varía la reserva a lo largo del año.

La capacidad de reserva de agua de un suelo es fundamental para los suelos sometidos a pocas o medias precipitaciones

5 Densidad aparente

El suelo como todo cuerpo poroso tiene dos densidades. La densidad real (densidad media de sus partículas sólidas) y la densidad aparente (teniendo en cuenta el volumen de poros).

La densidad aparente refleja el contenido total de porosidad en un suelo y es importante para el manejo de los suelos. Refleja la compactación, facilidad de circulación de agua y aire y la facilidad de penetración de las raíces y de los animales.

También es un dato necesario para transformar muchos de los resultados de los análisis de los suelos en el laboratorio (expresados en % en peso) a valores de % en volumen en el campo.

Para su medida se utiliza usualmente el método del cilindro que consiste en introducir en el suelo un cilindro de diámetro conocido. Se saca el cilindro conteniendo el suelo y seca en una estufa a 105ª y se pesa (se repite esta operación varias veces hasta obtener peso constante)

Densidad aparente (g/cm³) = peso del suelo (g) / volumen del cilindro (cm³)

El valor de la densidad aparente es un criterio que se utiliza para valorar la calidad de un suelo.

A partir de la densidad aparente se puede calcular la porosidad total del suelo.

6 Color

Es una propiedad muy utilizada al estudiar los suelos pues es fácilmente observable y a partir de él se pueden deducir rasgos importantes. Suele variar con la profundidad del suelos. Puede ser homogéneo para un horizonte o presentar manchas. Los colores más usuales son el negro o gris para el horizonte superficial y pardo, rojo o amarillo para el horizonte B. Los horizontes E son de colores blancos.

Se mide por comparación a unos colores estandar recogidos en las tablas Munsell.

Los agentes cromógenos son diversos, los colores más comunes son:

Color oscuro o negro . Normalmente debido a la materia orgánica (cuanto más oscuro es el horizonte superficial más contenido en materia orgánica se le supone). Cuando esta localizado en nódulos y películas se le atribuye (normalmente, sobretodo en los horizontes profundos) a los compuestos de hierro y, sobre todo, de manganeso.

Color blancuzco. Debido a los carbonatos o al yeso o sales más solubles. En los horizontes eluviales es consecuencia del lavado de la arcillas y materia orgánica y concentración de las arenas (constituidas por cuarzo y en menor proporción, por feldespatos).

Colores pardos amarillentos. Hidróxidos de hierro férrico y unidos a la arcilla y a la materia orgánica.

Colores rojos . Oxidos férricos deshidratados tipo hematites. Medios cálidos con estaciones de intensa y larga sequía.

Colores abigarrados grises y rojos/pardos. Compuestos ferrosos y férricos. Característicos de los suelos pseudogley con condiciones alternantes de reducción y oxidación.

Colores grises verdosos/azulados. Compuestos ferrosos, arcillas saturadas con Fe²⁺. Indican intensa hidromorfía, suelos gley.

Determinación del color mediante las Tablas Munsell

Para describir el color de un horizonte del suelo se compara este (en muestra seca y en húmedo) con el color de unas tablas estándar, las Tablas Munsell. El color queda definido por una serie de letras y números que resultan de la combinación de tres elementos diferentes: HUE, value y croma. El HUE (o MATIZ) representa la clase de color (por ejemplo, amarillo puro = 5Y), el value (o brillo) corresponde a la cantidad de blanco/negro que se añade (se representa por un número y cuanto más alto es este mayor es su contenido en color blanco) y el croma representa la cantidad de color incorporada a la mezcla (se representa también por un número y cuanto más alto es más cantidad de color habrá en la mezcla).

Cada carta HUE esta construida con un determinado color. Los colores puros se representan por un 5 seguido de una letra que representa el color, 5R = rojo puro, 5Y = amarillo puro, 5YR = naranja puro, … Los colores intermedios se representan por un 10 seguido de las letras correspondientes a los dos colores y cuando predomina un color se usa los valores 7,5 y 2,5 en vez de un 10.

Dentro de cada carta todos los colores están construidos con la misma clase de color (el amarillo puro en el ejemplo). Un determinado color se representa por las siglas de la carta (5Y) y sus coordenadas que representan en ordenadas el valor del value (7/( y las abscisas representan el croma (/6). El color enmarcado en el ejemplo quedaría como: 5Y 7/6 y le corresponde un nombre que se puede leer en la carta HUE (por ejemplo, pardo amarillo claro).

Los colores mas frecuentes de los suelos están representados en la 10YR (y también, pero con menor frecuencia la 7,5YR). Los horizontes A de suelos orgánicos presentan frecuentemente el color 10YR 2/2 y 10YR 3/2; los menos orgánicos viran hacia colores menos oscuros como el 10YR 5/4. En los horizontes B de las regiones de suelos pardos un color representativo sería el 10YR 6/4 mientras que en las áreas de suelos rojos las cartas mas representivas son la 5YR y la 2,5 YR.

7 Calor

El suelo recibe las radiaciones procedentes del sol y se calienta. Su temperatura depende de como lleguen las radiaciones a la superficie (humedad atmosférica, transparencia, nubosidad, precipitaciones, vientos, topografía, cobertera vegetal, etc) y de como el suelo las asimile (humedad, color, calor específico, conductividad, etc).

La temperatura del suelo está directamente relacionada con la temperatura del aire atmosférico de las capas próximas al suelo. La temperatura del suelo, como la del aire, está sometida a cambios estacionales y diurnos. Estas oscilaciones se van amortiguando hacia los horizontes profundos. La distribución de la temperatura con la profundidad constituye el perfil térmico.

cambios estacionales**	cambios diurnos**

La temperatura del suelo es una medida de la que se dispone de muy pocos datos. Se acepta que la temperatura del suelo a 50 centímetros de profundidad es equivalente a la del aire atmosférico más un grado centígrado.

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* En los primeros pasos de Internet allá por los años 90 del siglo pasado mi amigo Andrés Chordi, Catedrático de Microbiología de la Universidad de Salamanca, me dijo un día "Carlos en Internet se puede encontrar todo pero también se puede perder todo el tiempo del mundo para encontrar nada" ¡Cuantísimas veces se me ha cumplido esta sentencia!

** imágenes de origen desconocido

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