MEDICION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO

Relación Suelo-Agua-Planta

Criterios de elección de método de medición de humedad

Las características del suelo (materia orgánica, textura, variabilidad, suelos que se expanden) Sus objetivosLa gente que va a usar el equipoPresupuesto disponible

Punto Importante:Cultivos se preocupan de lo difícil que es extraer agua del suelo (la tensión).Los agricultores se preocupan de cuándo y cuánta agua deben aplicar (contenido de humedad)

Todos los métodos usan una propiedad física que cambia con la humedad.

El peso de sueloLa tensión del agua dentro del sueloLa humedad del aire dentro del sueloLa dispersión de la radiación que entra al sueloLa atenuación de la radiación que entra al sueloLa constante dieléctrica del sueloLa resistencia eléctrica del sueloLa textura del sueloLa energía para cambiar la temperatura del suelo

Tipos de métodos de medición de humedad de suelo

Métodos directos miden la cantidad de agua que hay en el suelo

Métodos indirecto calculan la humedad mediante una calibración entre humedad y una propiedad que es mas fácil de medir (ej. tensión)

La gran mayoría de los métodos son indirectos

Métodos Directos

Método Gravimétrico

Método de determinación de humedad de suelo directo

ProcedimientoToma de muestras de sueloPesaje de la nuestra (Mt)Secado en estufa a 105°C hasta peso constantePesado de la muestra seca (Ms)

MsMww =

MsMtMw −=

Método Gravimétrico

Es el método más exacto de todos, de hecho se usa para calibrar a los demás.

Desventajas:Necesita mucho tiempoEs caroDestruye la muestra

Reflectometría

La reflectometría se basa en la relación que existe entre el contenido de humedad del suelo y su constante dieléctrica

El agua tiene una constante dieléctrica mucho más alta que la del suelo, por lo que la constante dieléctrica del suelo húmedo dependerá principalmente de su contenido de humedad

Time domain reflectometry (TDR)

La constante dieléctrica del suelo se mide aplicando al suelo una onda electromagnetica de alta frecuencia y midiendo la velocidad de propagación.

A mayor humedad, menor será la velocidad de la onda

Reflectometría

Ventajas de la sonda TDR:Funciona en un amplio rango de suelosCalibración universalMedida de humedad volumétricaMuchas configuraciones posibles (largos de 2cm hasta 3 m)Se puede medir el contenido de humedad continuamente Se puede medir en muchos puntos con un equipo automáticamentePreciso (+/- 2% o mejor)No-nuclear

Reflectometría

Desventajas de la sonda TDR:Alto costoNecesita instalación de tubos de acceso, los que deben quedar enestrecho contacto con el suelo

Aspersor de Neutrones

Los neutrones rápidos son termalizados cuando ellos chocan con un cuerpo de masa similar, tales como los núcleos de hidrógeno

La energía de los neutrones es transmitida a los protones y el “rebote o choque” neutrónico es mucho más bajo. Este principio ha sido adoptado para estimar la densidad del núcleo de hidrógeno en el suelo

Aspersor de Neutrones

Los neutrones rápidos son emitidos desde una fuente (Am-Be) en un tubo instalado en el suelo; los neutrones lentos son contabilizados por un detector

En la mayoría de los suelos el hidrógeno es asociado con el agua del suelo, aunque en suelos orgánicos o densamente enraizados este no sería el caso.

El número de neutrones lentos detectados es proporcional al número de colisiones entre neutrones y núcleos de hidrógeno, loscuales reflejan el contenido de agua del suelo. (Van Bavel et al, 1954).

Es muy preciso

Aspersor de Neutrones

Desventajas Alto costoNecesita calibración por suelo (mucho trabajo)Trabajar con radiaciónLento para usarNo se puede usar en forma automática

75-100% agua disponible, mojado, forma bola débil, quedan granos de arena suelta y agregados en los dedos, color oscuro, manchas gruesas de agua en los dedos, no forma lulo

50-75% agua disponible, húmedo, forma bola débil, una capa suave de granos de arena suelta y agregados quedan en la mano, color oscuro, mancha moderada de agua en los dedos, no forma lulo

25-50% agua disponible, levemente húmedo, forma bola débil, una capa suave de granos de arena suelta y agregados quedan en la mano

Método de CampoEjemplo para un suelo franco

Métodos Indirectos

Tensiómetros

Método indirecto de determinación de humedad de suelo

Mide Potecial mátrico (ψm)

Funcionan en el rango de 0 a -0,07 Mpa (-70 cb), que corresponde al 50% de la humedad aprovechable aproximadamente.

Menos sujeto a la variabilidad espacial que muestreo gravimétrico

Vacuometro (manómetro de vacio)

Vaso

Indicador

deposito

Cuerpo

Separable

Cápsula de ceramica

Cuerpo

Tapa

Porous Ceramic Tip

Vacuum Gauge (0Vacuum Gauge (0--100100 centibarcentibar))

Water ReservoirWater Reservoir

Variable Tube Length (12 in- 48 in) Based on Root Zone Depth

Tensiómetros

Instalación:Llenar tubo con agua sin cerrarloDejar tensiómetro en balde con agua para saturar cápsula porosaHacer orificio en suelo con barrenoDisgregar un poco de tierra al fondo, mojar y ubicar el tensiómetroLlenar espacio entre pared y tuboHacer montículo de tierra alrededor del tubo

También se pueden sacar las burbujas de aire con un succionador

Tensiómetros

Debería aplicarse riego50 – 80 cb

Zona intermedia, buena disponibilidad de agua25 – 50 cb

Capacidad de campo10 – 25 cb

Saturado por riego reciente0 – 10 cb

Condición del sueloLectura

Tensiómetros

Desventajas:Limitado rango de acción No mide potencial osmótico, que en ciertos casos de salinidad puede ser mayor al mátricoLenta respuesta de lecturaNo opera en suelos muy secos o de texturas gruesasRequiere mantenciónMide potencial no contenido

Bloques de Resistencia

Su operación se basa en el hecho de que la conductividad eléctrica de muchos materiales varia en función del contenido de agua.

La conductividad de los bloques aumenta a medida que la cantidadde agua del suelo absorbido por los bloques aumenta.

electródos

Electrical Resistance Blocks & MetersElectrical Resistance Blocks & Meters

Bloques de Resistencia

Los más comunes son los bloques de yeso

Necesita calibración, que puede ser por gravimetría o poniendo el bloque en un aparato de membrana de presión

Funcionan en el rango de –0,5 a –15 bares, por lo que son adecuados para suelos secos. Complementan a tensiómetros

Bloques de Resistencia

Desventajas:No funcionan bien en el rango húmedoSu respuesta es lenta, por lo que no sirven para seguir ciclos rápidos de secado del sueloMuestran efectos de histéresis No es útil en suelos secos y de texturas gruesas Las mediciones pueden verse afectadas por la temperaturaDifícil para fabricar con suficiente consistencia

Sicrómetro de Termocuplas

Se basa en que en equilibrio se igualan los potenciales de agua del suelo y del vapor de agua del suelo

El aparato lleva una cápsula de cerámica que se introduce en el suelo y en su interior se mide la humedad relativa

El potencial se calcula mediante:

Ψ: potencial hídrico en MPa, R: constante universal de gases (8,31 * 10-6 m3 MPa mol-1 K-1 ), T: temperatura en grados Kelvin, V: es el volumen molal del agua a la temperatura T (18,069 x 10-6 m3 mol-1 ), ea es la presión actual de vapor y es es la presión de vapor a saturación

=Ψ

s

a

ee

VTR ln*

Porous Ceramic Cup

Thermocouple

Sicrómetro de Termocuplas

Mide Potencial Hídrico

Es efectivo para suelos húmedos a secos, trabaja en el rango de –2 a –15 bares

DesventajasLas mediciones de humedad relativa están influenciadas por la temperatura, por que en capas superficiales hay variabilidadEn suelos salinos las sales se pueden depositar en las paredes de la cápsula a medida que el suelo pasa desde una condición húmeda a una seca, inactivando el sistemaNo trabaja bien en suelos húmedos