Tema 1 Potencia del agua en el suelo - Georgius' Blog | Si ... · PDF file5. Curvas...

Click here to load reader

  • date post

    06-Feb-2018
  • Category

    Documents

  • view

    234
  • download

    3

Embed Size (px)

Transcript of Tema 1 Potencia del agua en el suelo - Georgius' Blog | Si ... · PDF file5. Curvas...

  • Tema 1

    POTENCIAL DEL AGUA EN EL SUELO

  • 1. Introduccin CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO A. Porcentaje de peso seco (g) B. Porcentaje de volumen aparente (v) v Forma ms intuitiva y reveladora de la disponibilidad de agua para las plantas. Sin embargo, un contenido de humedad en porcentaje ofrece poca informacin sobre la cantidad de agua til del suelo para el cultivo. Un mismo contenido de humedad (v) puede corresponder a condiciones de saturacin en un suelo y al punto de marchitez en otro.

  • http://www.pedosphere.com/resources/texture/

  • http://www.pedosphere.com/resources/texture/

  • Gruesa Fina Textura del suelo

  • 1. Introduccin CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO A. Porcentaje de peso seco (g) B. Porcentaje de volumen aparente (v) v Forma ms intuitiva y reveladora de la disponibilidad de agua para las plantas. Sin embargo, un contenido de humedad en porcentaje ofrece poca informacin sobre la cantidad de agua til del suelo para el cultivo. Un mismo contenido de humedad puede corresponder a condiciones de saturacin en un suelo y al punto de marchitez en otro. Por tanto, desde el punto de vista de la produccin agrcola resulta ms interesante conocer la energa con la que el agua es retenida en el suelo.

  • Potencial del agua estado energtico de la misma Existen varias fuerzas que actan sobre el agua en el suelo y que afectan a su potencial: a. Las derivadas de la interaccin del agua con las partculas slidas. b. Las resultantes de la interaccin agua-molculas en solucin. c. Las fuerzas del campo gravitatorio. Excepto en suelos muy hmedos o salinos, las ms importantes son

    2. Concepto de potencial de agua

  • 2. Concepto de potencial de agua Potencial del agua estado energtico de la misma Existen varias fuerzas que actan sobre el agua en el suelo y que afectan a su potencial: a. Las derivadas de la interaccin del agua con las partculas slidas. b. Las resultantes de la interaccin agua-molculas en solucin. c. Las fuerzas del campo gravitatorio. Excepto en suelos muy hmedos o salinos, las ms importantes son

  • Agua no disponible para las plantas

    Molcula de agua dipolo (distribucin asimtrica de los electrones)

  • 2. Concepto de potencial de agua DEFINICIN DE POTENCIAL DEL AGUA Aquella capacidad de hacer trabajo por unidad de masa, en relacin con el agua libre, sin solutos y a una altura de cero sobre la superficie del suelo. El potencial total del agua se puede expresar como la suma de varios componentes:

    t = g + p + o Donde: g = potencial gravitatorio p = potencial de presin o = potencial osmtico

  • 3. Unidades de potencial de agua Segn la definicin de potencial: Unidades = energa/masa Julios/kg (SI) Sin embargo, dado que H2O = 1, es ms corriente emplear las unidades de energa/volumen Julios/m3 (SI) Esta ltima forma es conceptualmente ms cmoda de emplear, ya que Julios/m3 equivale a unidades de presin: 1 Julio = 1 Newton * m 1 Julio/m3 = 1 Newton/m2 = 1 Pascal Otras veces se emplean unidades de energa/peso, que equivale a una longitud (altura de columna de agua): 1 Julio/Newton = 1 Newton*m/Newton = 1 m.c.a. En estas unidades: 1 bar 10 m.c.a. 75 cm Hg

  • 4. Componentes del potencial total del agua

    Potencial gravitatorio Es el derivado de la fuerza que la gravedad ejerce sobre el agua. Por tanto la altura a la que se encuentra el agua afecta a su estado energtico. La energa potencial gravitatoria de una masa m a una altura h, sobre el nivel de referencia, es: E = -m g h = - V g h V= volumen g= aceleracin de la gravedad

  • 4. Componentes del potencial total del agua

    Potencial gravitatorio Por tanto, el potencial gravitatorio ser: g = E/m = -gh (si se expresa como energa/masa) g = E/V = -gh = - h (si se expresa como energa/volumen) g = E/mg = -h (si se expresa como energa/peso)

  • 4. Componentes del potencial total del agua Potencial de presin Suelo no saturado: Es el caso ms frecuente, y el potencial de presin es debido a las fuerzas de adhesin de las molculas de agua a las partculas slidas del suelo y a las fuerzas de cohesin entre las molculas de agua. En este caso, el agua est bajo tensin presin negativa (Potencial mtrico)

  • 4. Componentes del potencial total del agua Potencial de presin Suelo saturado: El agua en cada punto tiene una presin (positiva) que depende de la columna de agua que soporte. UNIDADES: en ambos casos, lo ms comn es expresarlo con unidades de (i) presin o (ii) altura de columna de agua.

    h P = h h = P/

  • 4. Componentes del potencial total del agua

    Potencial de presin

    Simulacin de la presin existente en un suelo por encima y por debajo del nivel fretico

    Superficie libre de agua

    p0

  • 4. Componentes del potencial total del agua

    Tensin mtrica o potencial mtrico (suelos no saturados)

    A. Capilaridad B. Adsorcin del agua a las partculas slidas

    La combinacin de ambos da lugar a la tensin mtrica

  • Respuesta de la planta al contenido de agua en el suelo

  • 4. Componentes del potencial total del agua

    Clculo del ascenso capilar

    Aire

    Agua

    Slido

    Fuerzas de atraccin hacia el seno del lquido

  • 4. Componentes del potencial total del agua

    Clculo del ascenso capilar

    L

    Menisco cncavo (poro cilndrico)

  • 4. Componentes del potencial total del agua

    Clculo del ascenso capilar

    90 lquido no moja el slido

  • 4. Componentes del potencial total del agua Clculo del ascenso capilar La tensin que existe en el agua como consecuencia de la

    formacin de una superficie cncava de radio de curvatura r, cuando el agua se encuentra en un poro cilndrico viene dada por:

    P = 2 cos /r (Ec. Laplace)

    Donde: P= diferencia de presin entre el aire en contacto con la

    superficie del slido y la tensin del agua. = Tensin superficial; f (T). = ngulo de contacto entre la superficie del lquido y la pared

    del capilar (=0 si el agua moja perfectamente el slido).

  • 4. Componentes del potencial total del agua

    Potencial osmtico Componente debida al efecto que tienen los solutos sobre la energa de las molculas de agua, lo que supone una disminucin de la energa potencial del agua en solucin respecto al agua pura. Expresado como energa por unidad de volumen:

    o (atm) = - MRT o = potencial osmtico (atm) M = molalidad de la solucin (moles soluto/kg disolvente) R = cte universal de los gases (0.082 atm L K-1 mol-1) T = temperatura absoluta (K)

    o (atm) = - 0.36 CEss (dS/m)

  • 4. Componentes del potencial total del agua

    Efecto de los solutos sobre la energa del agua (OSMOSIS)

    Distinto estado energtico entre el agua pura y la solucin.

    El equilibrio energtico entre ambas soluciones se produce a travs del efecto osmtico.

    Presin Osmtica Presin que se debe aplicar a la solucin para compensar la smosis.

  • 4. Componentes del potencial total del agua

    MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO El agua se desplaza espontneamente de puntos de mayor energa a los de menor energa. Las componentes a tener en cuenta son slo p y g, porque o afecta slo cuando hay una barrera semipermeable, como es el caso de las membranas celulares de las plantas. POTENCIAL HIDRULICO DEL SUELO (H )

    H = g + p

  • 5. Curvas caractersticas de humedad

    DEFINICIN

    Curvas que relacionan el contenido de agua con el potencial de presin del suelo (p), que para suelos no saturados tambin se denomina potencial matricial (m).

    En general, estas curvas se obtienen en el laboratorio utilizando muestras inalteradas de suelo y un equipo de placas de presin (cmara de presin de Richards).

    El contenido de agua de un suelo

    - A bajas succiones f (estructura)

    - A altas succiones f (textura)

    Estructura del suelo determina la proporcin de poros grandes

    Textura del suelo determina la proporcin de poros pequeos

  • CMARA DE PRESIN DE RICHARDS

    Presin (compresor)

    Salida agua

    Muestra de suelo inalterada

    Plato poroso Cmara Patm

  • 5. Curvas caractersticas de humedad

    Efecto de la estructura sobre la retencin de agua de un suelo Succin = - m

    v1 v2

    = 10 bar

    = 0.1 bar

    Agua a aportar = v1 - v2

  • 5. Curvas caractersticas de humedad

    Efecto de la textura sobre la retencin de agua de un suelo

  • 5. Curvas caractersticas de humedad

    HISTERESIS

    Fenmeno que afecta a la relacin entre el contenido de agua del suelo y su tensin.

    Para un mismo potencial podemos tener dos contenidos de humedad en funcin de si a ese contenido de agua se ha llegado a travs de un proceso de desecacin o de humectacin.

    Este hecho obliga a que cuando se necesite conocer con exactitud el contenido de agua de un suelo o su potencial haya que recurrir a su medida directa.

  • 5. Curvas caractersticas de humedad

    Representacin del fenmeno de histresis

  • Poros grandes con cuellos estrechos se llenan y se vacan a presiones distintas

    P = 2 cos /r

    Tema 11. IntroduccinNmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 51. Introduccin2. Concepto de potencial de agua2. Concepto de potencial de aguaNmero de diapositiva 92. Concepto de potencial de agua3. Unidades de potencial de agua4. Componentes del potencial total del aguaNmero de diapositiva 134. Componentes del potencial total del agua4. Componentes del potencial total del agua4. Componentes del potencial total del agua4.