El Agua en el Suelo: Propiedades, Energía y Movimiento
Importancia del Agua
El agua es un factor esencial en los procesos de génesis del suelo. Es necesaria para el requerimiento de las plantas (transpiración, elongación celular, metabolismo, etc.) y fundamental para el transporte de nutrientes en el proceso de absorción radical.
Propiedades Físicas del Agua
- Molécula bipolar y eléctricamente neutra.
- Carga distribuida asimétricamente.
- Las moléculas se relacionan a través de la carga eléctrica.
- La atracción de iones con el agua se produce a través de puentes de hidrógeno.
Conceptos de Energía del Agua en el Suelo
La retención, el movimiento del agua en el suelo, la absorción y el transporte en la planta son fenómenos relacionados con la energía. El estado de la energía del agua se denomina energía libre. El nivel de energía en una sustancia es una indicación de su tendencia al cambio.
Fuerzas que Actúan sobre el Agua en el Suelo
- Fuerza de la matriz del suelo (matricial).
- Fuerza osmótica.
- Fuerza de gravedad.
Capacidad de Campo (CC)
Es el contenido de agua en el suelo una vez que ha drenado libremente por el perfil (generalmente 24 a 48 horas después de la saturación). Este es el nivel máximo de agua disponible para las plantas.
Métodos para Determinar la Humedad del Suelo
Métodos Directos
- Extracción de muestras de suelo en terreno y separación del agua por medio de secado (gravimétrico).
Métodos Indirectos
- Bloques de yeso: Se basan en la conductividad eléctrica. A mayor resistencia, menor contenido de humedad.
- Sonda de neutrones: Los neutrones retornan termalizados de acuerdo con el contenido de agua.
- Tensiómetro: Mide el estado energético del agua del suelo (potencial mátrico), útil para conocer la cantidad de agua disponible.
- Psicrómetro: Mide directamente el potencial hídrico.
Movimientos del Agua en el Suelo
Flujo Saturado
Se produce cuando el sistema poroso está completamente lleno de agua y, por lo tanto, está sujeto al efecto de la fuerza de gravedad (generalmente de 24 a 48 horas después de la saturación), relacionado con el nivel freático.
- La fuerza hidráulica depende de la fuerza de gravedad y de la altura del agua sobre el punto del perfil considerado.
- Los macroporos son responsables de la mayor parte del flujo saturado.
- El flujo saturado es fundamentalmente vertical debido a la gravedad, aunque también puede ser horizontal en menor magnitud.
Flujo No Saturado
Es el más frecuente en condiciones de campo. Se produce cuando los poros están parcialmente rellenos con agua y está sujeto a la gravedad, pero con una participación crucial de fuerzas como la capilaridad y la tensión superficial.
- La fuerza hidráulica está constituida por un gradiente de tensión de humedad.
- La conductividad hidráulica varía a medida que disminuye el contenido de humedad del suelo.
Factores que Afectan la Humedad Disponible
- Plantas: Hábitos radicales, tolerancia a la sequía (estrés hídrico), estado de crecimiento.
- Clima: Temperatura del aire, humedad relativa del aire, velocidad de los vientos, radiación solar y atmosférica.
- Suelos: Tensión de humedad del suelo, capacidad de almacenamiento de agua del perfil, profundidad, estratificación y textura.
Mecanismos de Absorción de Agua por las Plantas
El movimiento del agua hacia las raíces ocurre por:
- Ajuste de películas de agua al crearse un gradiente de tensión de humedad.
- Elongación de las raíces hacia zonas con menor tensión de humedad.
En condiciones de campo, el comportamiento es discutible y el movimiento es de poco alcance. La solución para garantizar el suministro es aportar agua por riego.
Uso Consuntivo (Uso y Consumo)
Se refiere a la cantidad de agua utilizada por un cultivo durante su desarrollo, incluyendo la evaporación desde la superficie del suelo y de las hojas, y la necesaria para la transpiración de los cultivos (Evapotranspiración).
Depende de:
- Condiciones climáticas.
- Características de la planta (hábitos radicales, eficiencia en el uso del agua, periodo de desarrollo).
- Disponibilidad de agua en el suelo.
Evapotranspiración Potencial (ETP)
Depende de factores de planta, climáticos y de suelo, al igual que el uso consuntivo. Existe una correlación con la evaporación de bandeja.
Materia Orgánica y Biología del Suelo
Principales Compuestos de la Materia Orgánica (MO)
- Hidratos de carbono.
- Ligninas.
- Compuestos nitrogenados.
- Compuestos de P y S.
- Otros compuestos (grasas, ceras, resinas).
Importancia de la Fauna del Suelo
- Maceración y trituración de los restos vegetales.
- Distribución de los restos vegetales.
- Contribución a la aireación y drenaje del suelo.
Rol Específico de las Lombrices
Las lombrices acondicionan los restos orgánicos para la descomposición microbiana, mejoran la aireación y el drenaje, estabilizan la estructura del suelo y aportan elementos nutritivos para la planta.
Composición del Humus
El humus está compuesto por:
- Sustancias no húmicas (solubles en etanol).
- Huminas (solubles en álcali).
- Sustancias húmicas, compuestas por ácido fúlvico y ácido húmico.
Factores que Afectan el Contenido de Materia Orgánica
- Clima.
- Vegetación.
- Topografía.
- Material generador del suelo.
- Edad del suelo.
- Manejo.
Efectos de la Materia Orgánica en las Propiedades del Suelo
Propiedades Físicas
- Mejora la intemperización de minerales del suelo.
- Mejora la agregación del suelo y el desarrollo radical.
- Mejora la absorción de agua y el contenido de aire del suelo.
- Disminuye el escurrimiento superficial del agua.
- Facilita el laboreo del suelo.
Propiedades Químicas
- Aumenta la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC).
- Aumenta la resistencia a los cambios de pH (efecto tampón).
Propiedades Biológicas
- Permite el desarrollo de los organismos del suelo.
Pérdidas de Nitrógeno (N) en el Suelo
No todo el nitrógeno que se mineraliza es aprovechado por las plantas. Existen pérdidas significativas por:
- Inmovilización por microorganismos.
- Lixiviación.
- Transformaciones químicas (ej. desnitrificación).
- Volatilización del nitrógeno.
- Erosión y quema.
Asociación entre Microorganismos y Plantas Superiores
Asociación a Nivel de Rizosfera
Es la zona del suelo influenciada por las exudaciones de la raíz de la planta. Por ejemplo, Azospirillum provoca un aumento en el número de pelos absorbentes, lo que resulta en una mayor absorción de agua y nutrientes, además de fijar N₂ atmosférico.
Asociaciones Micorrízicas
- Ectotróficas: Forman un manto de micelio de hongos alrededor de las raíces, mejorando la absorción en el suelo.
- Endotróficas: Las hifas de los hongos penetran en el interior de las raíces, llegando a lugares fuera del alcance de estas y canalizando los nutrientes a mayor velocidad (común en herbáceas).