1. TEMA 1
PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO:
RELACIONES HIDRICAS EN SUELOS Y
PLANTAS

3. FIG 2. SECCIÓN DE UNA MUESTRA DE SUELO DONDE SE PUEDEN OBSERVAR LAS TRES FASES

4. Agua Aire
Material Mineral
Material
Orgánico
FIG 3. ESQUEMA DE LA COMPOSICIÓN VOLUMÉTRICA DE UN SUELO DE TEXTURA MEDIA

7. • ESCALA USDA ESCALA de la ISSS
• Arena muy gruesa2 - 1 mm Arena gruesa2 – 0.2 mm
• Arena gruesa1 – 0.5 mm
• Arena mediana0.5 –0.25 mm
• Arena fina0.25 – 0.1 mm Arena fina0.2 – 0.02 mm
• Arena muy fina0.1 – 0.05 mm
• Limo0.05 – 0.002 mm Limo0.02 – 0.002 mm
• Arcilla< 0.002 mm (< 2m) Arcilla< 0.002 mm (< 2m)

8. El Triangulo Textural
¿Que porcentajes de las
diferentes partículas (en peso)
tendrá el suelo representado por
el punto rojo?

10. Grano de
cuarzo
Polímero
orgánico
Arcillas
FIG 5: GRANOS DE CUARZO CEMENTADOS POR ARCILLAS Y MATERIA ORGÁNICA

11. LAMINAR
PRISMATICA
COLUMNAR
BLOQUES ANGULARES
BLOQUES SUBANGULARES
GRANULAR
DISTINTOS TIPOS DE ESTRUCTURA

13. • DETERIORO DE LA ESTRUCTURA:
– LABOREO INADECUADO
– POBREZA EN MATERIA ORGÁNICA
– RIEGO CON AGUAS DE MALA CALIDAD
• PROBLEMAS
– COSTRA SUPERFICIAL
– AIREACION
– CIRCULACIÓN DEL AGUA
– COMPACIDAD (laboreo)
– EROSIONABILIDAD

14. VT
VP
VS
VG
VA
Gas (ρg= 1.3 kg·m-3)
Agua (ρa= 1000 kg·m-3)
Solido (ρs= 2650 kg·m-3)
MG=VG·ρg= 0
MA=VA·ρa
MS=VS·ρs

15. Perfiles de humedad antes y despues de un riego
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Profundidad(cm)
θ (cm3cm-3)
23/8/97
21/8/87

16. Cálculo del agua almacenada en un perfil de suelo (S) a partir de los datos de
humedad volumétrica del mismo. ( n = numero de horizontes)
D z dz zeq
z
v
i
n
vi i= ⋅ ≈ ⋅z ∑=
0
0
θ θ( ) ( )∆
0
0
Volumetric Water Content
Soil
Depth
∆z
θv
z
0
z
S

18. SONDA DE NEUTRONES

19. TDR: MEDIDA DEL CONTENIDO VOLUMETRICO DE HUMEDAD DEL SUELO
V = C/ ε
ε = constante dieléctrica

21. ∆ S
Es
ET P R
D F
BALANCE HÍDRICO:
Entradas – Salidas = R + P + F – ( ET + D + Es) = ∆S =S2-S1

22. θ ∆ Si = ∆Zi * ∆θi
θ final
θ inicial
∆S = ∆Si
Profundidad,Z
Σ
CALCULO DEL CAMBIO DE AGUA ALMACENADA EN UN PERFIL DE SUELO

23. POTENCIAL MATRICIAL
SUELO HÚMEDO (1)
´
SUELO SECO (2)
0 Kpa (suelo saturado) > Ψm1 > Ψm2 > - 2000 Kpa
0 cm (suelo saturado) > hm1 > hm2 > - 20000 cm

24. Aire
Adhesión Adhesión
Cohesion
Agua
Gravedad
h
h(m) = 2σ/ρgr = 0,000015/r(m)

25. hm

26. hp

27. agua pura solución
salina
Ψo =0 Ψo <0
Ψo
POTENCIAL OSMÓTICO ψ< 0
Ψo (Kpa) = - M R T donde : M(moles/m3); R=8,31 J/mol/K; T(K)
Ψo(bar) = -0,36 CE (dS/m)
ho (m) = -3,6 CE (dS/m) = -0,36 θs /θ CEes(dS/m)

28. MEDIDA DE LA CE DE LA SOLUCION DEL SUELO
EXTRACTORES DE SOLUCION
SENSORES DE
SALINIDAD

29. ZT
ZB
A
Agua
H = -L +ZH H = -12,6 ZHg+ ZH
hm= -12,6ZHg+ZB+ZH
TENSIOMETROS
Ref
hm= -L +ZB+ZH

31. CURVAS DE RETENCIÓN DE HUMEDAD

32. Solido
1
2
Liquido
Gas
A) B)
EXPLICACIONES A LA HISTÉRESIS

33. Métodos de obtención de las curvas
carácterísticas de los suelos
Contenido de agua cm3
/cm3
Potencialmatricial(-m)
1000
100
10
1
0
θr
θs
Columna de agua
Tensiómetro
Celula Tempe
Olla Richards
Psicrómetro

35. Ollas de Richard´s (0-15 atm)

36. Expresiones paramétricas de las curvas de
retención de humedad
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
0 0,2 0,4 0,6
θ (cm3
/cm3
)
h(-cm)
B&C
VG Brooks y Corey
θ = θr + (θs - θr)·(hb/h)λ
para h >hb
θ = θs para h <hb
hb
θr θs
Van Genutchen
θ = θr + (θs - θr)/((1+a·h)n
)m

37. ANALISIS DE LAS CURVAS DE RETENCION DE HUMEDAD
Contenido de agua cm3
/cm3
Potencialmatricial(-m)
1000
100
10
1
0
θr
θsθccθPM
3
150
CC
PM
SAT
AGUA UTIL

39. AU arcilloso = 0,6-0,2=0,4
AU arenoso = 0,35-0,1=0,25

41. AGUA ÚTIL (AVAILABLE WATER) PARA
DISTINTAS TEXTURAS DE SUELOS

42. hp1-hp2
Columna de suelo de
Conductividad Ks
Q (l/s)/A(m2
)= q(mm/s) = Ks·dH/dx
Potencial hídrico
hp1
Potencial hídrico
hp2
LEY DE DARCY
q= Ks(hp1-hp2)/L

43. CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA SATURADA
Textura aproximada Ks (mm/h)
Suelo arenoso 25-250
Suelo franco-arenoso 13-76
Suelo franco 8-20
Suelo franco-arcilloso 2.5-15
Suelo limo-arcilloso 0.3-5
Suelo arcilloso 0.1-1
•Depende de otros factores como la estructura y
las características del fluido circulante Ks=k·ρ·g/µ

44. hp hg
Potencial hídrico en el
extremo superior H1 = H1 + L
Potencial hídrico en el
extremo inferior Ho = = 0 + 0
Diferencia de potencial
∆Η = H1-Ho
= H1 + L
Ecuación de Darcy: q = Ks (H1+L)/L
q=Q/A
PERMEAMETRO
DE CARGA CONSTANTE

45. PERMEAMETRO DE CARGA VARIABLE
a·L· ln (H1/H2)
A· ( t2-t1)
Ks =

46. S
H
y
capa freática
capa impermeable
• r entre 8 y 10 cm
•S> 1/2 H
• y > 3/4 yo
• K= C· ∆ y /∆t
• y =(y + yo)/2
2 r
∆y
yo
Medida de Ks: METODO DE AUGER HOLE

49. INFILTRACION EN ANILLO SIMPLE Y EN DOBLE
ANILLO.

50. DATOS DE LA PRUEBA DE INFILTRACION

51. Factores que condicionan la
infiltracion: Humedad del suelo

52. Factores que condicionan la infiltracion:
Estado de la superficie del suelo

53. Factores que condicionan la
infiltracion: Textura del suelo

56. Partes de la planta Contenido en
agua
(% peso total)
Raíces
Tallos
Hojas
Frutos
Semillas
Cebada, región apcal
Zanahoria
Girasol (zona media)
Esparráguera
Girasol (7 semanas)
Pino
Lechuga, hojas interiores
Girasol (7 semanas)
Maíz, hojas adultas
Tomate
Fresa
Manzana
Maíz dulce, tierno
Maíz seco
Cebada (descortezada)
Cacahuete (crudo)
93,0
88,2
71,0
88,3
87,5
55,0
94,8
81,0
77,0
94,1
89,1
84,0
84,8
11,0
10,2
5,1
1. Importancia del agua para las plantas
• Componente químico más importante en las plantas.
• > 70% P Fresco
tejidos vegetales
• > 90% P Fresco
Órganos crecimiento

57. 1. Importancia del agua para las plantas
• Constituyente de los tejidos (85% plantas herbaceas, 50% leñosas, 15%
semillas y cortezas)
• Disolvente de gases, iones y solutos (establece un sistema continuo) para
la absorción y el transporte.
• Actúa como metabolito (fotosíntesis, respiración, etc.)
• Mantenimiento turgencia (presión) celular responsable del alargamiento y
crecimiento celular.
• Regulador de la temperatura
Funciones del agua:

58. 2. El agua en la planta: índices de cantidad y potencial hídrico
Índices de cantidad:
 Contenido relativo: * 100
 Contenido hídrico: * 100
Pesofresco
oPesoPesofresco sec−
oPeso
oPesoPesofresco
sec
sec−
Ej. 100 g peso fresco
• 93 g agua
• 7 g materia seca
 C.R. = 93*100/100 = 93%
 C.H. = 93*100/7 = 1328%
Potencial hídrico:
Hace referencia al estado energético del agua
Ψ = Ψm + Ψo + Ψp + Ψg
agua
↑ Ψ ↓ Ψ

59. Componentes del Potencial hídrico:
 Potencial de presión: Ψp
• Es la presión ejercida sobre el agua (presión atmosférica =0).
• > 0 en citoplasma y vacuolas. Se origina por la reacción elástica de las
paredes celulares a la deformación provocada por la entrada de agua en la
célula (mayor cuanto mayor sea la deformación).
• < 0 en el xilema en condiciones de transpiración (succión).
 Potencial matricial: Ψm< 0
• Debido a la interacción de las moléculas de agua en las interfases
sólido-líquido, por ejemplo en paredes celulares
• Valores negativos.
 Potencial matricial: Ψg
• Debido a la fuerza de la gravedad. Valores pequeños, depende del plano de
referencia.
 Potencial osmótico: Ψo< 0
• Debido a la presencia de sales y solutos disueltos en el agua.
• < 0 en citoplasma celular . ↑[ solutos ] ↓Ψo

60. • Ejemplo de valores de potenciales en diferentes
partes de un tejido vegetal en equilibrio hídrico
Ψ(MPa) Ψp(MPa) Ψm(MPa) Ψo(MPa)
Vacuola -1.2 0.5 0.0 -1.7
Pared celular -1.2 0.0 -1.1 -0.1
* Cuando se altere el equilibrio hidrico de la celula, debido a que en
algún punto de la misma se origina algún cambio en su potencial
hídrico, se produciran entradas o salidas de agua (siempre en
sentido de potenciales decrecientes. Esto afectará al contenido relativo
de agua, asi como a la turgencia, al volumen celular y a la concentración
de solutos (ver diapositiva siguiente)

61. Ci
Célula turgente
Ψ = 0; Ψp = -Ψo
(diluida)Ce
Célula plasmolisisada
Ψ = Ψo; Ψp = 0
(Concentrada)Ce
Ci

62. PSICROMETRO DE TERMOPAR (Ψ)
CÁMARA DE PRESION (SCHOLANDER)
Ψm en xilema ~ Ψ
SONDA DE PRESION (Ψp en interior de celulas)
MEDIDAS DE POTENCIAL EN PLANTA

63. 1 MPa = 10000 mb

64. Jv = grad Ψ / r = Lp * grad Ψ
Movimiento de agua en la planta
- 0,5 bar
- 2 bar
- 5 bar
- 15 bar
- 50 bar ↓ Ψ
↑ Ψ

65. Movimiento de agua en la planta
Absorción de agua por la raíz
Movimiento radial de agua en la raíz:
a) Simplasto: a través del citoplasma celular
b) Apoplasto: a través de espacios intercelulares
c) Depende del gradiente y resistencia
Epidermis
Córtex
Endodermis
Xilema
Banda de
Caspari
VIA
SIMPLÁSTICA
VIA
APOPLÁSTICA
Pelo radical

66. Movimiento de agua en la planta
Transporte de agua a larga distancia
Xilema: tejido conductor de agua y nutrientes desde la raíz al resto de la
planta.
Células conductoras: vasos y traqueidas
• Células alargadas.
• Carentes de citoplasma.
• Paredes secundarias lignificadas:
• Presencia de perforaciones:
unión de células y evitar formación
de burbujas de aire (cavitación).

67. Movimiento de agua en la planta
Transpiración
 Pérdida de agua en forma de vapor desde la planta hacia la atmósfera
( ≈ 95% agua absorbida).
Incluye 2 etapas:
a) Evaporación del agua.
b) Difusión vapor de agua.
- Transp. Estomática (estomas)
- Transp. Cuticular (cutícula)

68. 3. Movimiento de agua en la planta
3.3. Transpiración
T = ( Ch – Ca ) / r
Ch = concentración vapor de agua hoja
Ca = concentración vapor de agua aire
r = resistencia difusión vapor de agua
“r” depende fundamentalmente del grado de apertura del estoma
ehoja
eaire

69. Estomas:
- Discontinuidades de epidermis.
- Variabilidad entre especies (nº y posición)
- Mayor nº en el envés.
células guarda
turgentes
poro
células guarda
fláccidas
ESTOMA ABIERTO ESTOMA CERRADO

70. Evolución de la apertura estomática

71. Evolución diaria del potencial en hoja
Ψh = Ψs – T·rs-h

72. Evolución de los potenciales hídricos en hoja, raíz y suelo

73. Puesta en marcha de los mecanismos adaptativos a
medida que se intensifica el estrés hídrico
Comienzo del cerrado
del estoma

74. Evolución del potencial osmótico de una hoja con la desecación
progresiva del suelo, para casos con ajuste osmótico y sin ajuste
osmótico

75. Termómetro de infrarrojos
INDICE DE ESTRES
WSI = BC/AC

76. Medida del consumo de agua por los cultivos
1,5 m
hormigon
12 m
4 m

77. CONSUMO DE AGUA DE DIFERENTES CULTIVOS

78. Modelo RITJEMA- ABOUKHALED
• ETR =ETc= Kc · ETo si θ > θc
• ETR= ETc · (θ−θpm)/((1-α)•(θcc-θpm)) si θ<θc
Capacidad de campo (θcc)
Humedad crítica (θc)
Punto de marchitez (θpm)
Zona de óptimo
Comportamiento del cultivo
Efectos adversos en
producción y crecimiento
Muerte de la planta
Z·(θcc-θc) =
= Z·α (θcc-θpm)
(*)

80. Ejemplo de transpiración para cultivo de algodón con
diferentes humedades en el suelo