Propiedades fsicas del suelo Aireacin Gilberto Cabalceta Aguilar

Propiedades físicas del suelo Aireación Gilberto Cabalceta Aguilar Centro de Investigaciones Agronómicas 1 Universidad de Costa Rica

Aireación del suelo Intercambio de gases entre el espacio de poros del suelo y el aire atmosférico El aire en el suelo se usa para: 1. *Respiración de raíces: crecimiento y función 2. *Respiración de microorganismos y animales del suelo 3. *Oxidación de la M. O. 4. Procesos de oxidación inorgánica (Nitr. de N 2, Oxid. de Fe 2+, Mn 2+, S 2 -) *Consumen mayor volumen y producen el CO 2 Potencial Oxidación Reducción (electrodo platino) Eh 7 = 550 - 650 mv suelos bien aireados Eh 7 = 270 mv suelos mal aireados (0% de O 2) Eh 7 = -300 mv colores grises Efecto directo del O 2 = 170 mv 2

Aireación del suelo RDO = Tasa de difusión de O 2 en un punto RDO = (i/a) 0, 4974 i= intensidad de corriente eléctrica (microamperios) a= área de exposición electrodo de platino (cm 2) RDO < 25 x 10 -8 g/cm 2/minuto, pocas raíces Comparación de la composición del aire atmosférico y el aire del suelo 3

Aireación del suelo Cantidad total de poros para aire depende de: Poros (espacio) Cantidad de líquido CO O 2 2 Mayor concentración de CO 2: a. Impedimento para remover CO 2 Inundación Microorganismos Crecimiento rápido de raíces b. Mayor profundidad 1, 5 m profundidad [CO 2] 5 - 10% y [O 2] 1 - 2% > humedad y < espacio aéreo (Ea) Ea a CC < 10% problemas de aireación por no formar canales continuos Aireación buena 10 -20% Ea a CC p. e. : Caña azúcar: 11% Ea Aireación regular 5 -10% Ea a CC Frijol rojo 27 -R: 25%Ea 4 Aireación mala < 5% Ea a CC

Aireación del suelo [O 2] crítica para crecimiento de raíces: [CO 2] tóxica: Raíces de algodón: 15% es crítico > 30% reduce 50% crecimiento Raíces de tomate: 9, 1% es crítico 28, 8% reduce mucho el crecimiento 5

Aireación del suelo Movimiento de gases en el suelo 4 Producción de CO 2 y consumo de O 2 4 Intercambio de gases suelo/atmósfera a. Flujo de masas o viscoso: relación presión/volumen -Movimiento por gradiente de presión, ej. Se irriga y el gas sale b. Difusión gaseosa: gradiente de concentración o presión parcial (predomina) Importante: [O 2] depende escape CO 2. Mayor 10 veces mayor en verano 6

Aireación del suelo Aireación e incidencia de enfermedades: Poco aire, raíces débiles, más susceptibles al ataque de patógenos: - Forsythe y Pinchinat: más de 2 inundaciones de 15 horas c/u reduce 95% crecimiento en frijol - Honduras: Suelo para banano se inunda y se reduce nemátodos (antes de siembra) Compactación y aireación: Impedimento mecánico: O 2 difunde 10 000 veces más en aire que en agua 7

Aireación del suelo Efecto en microorganismos: suelos inundados: menor descomposición de M. O. más Fe+2 y Mn+2 (tóxico) Técnicas para mejorar aireación: a. Drenaje adecuado. Elimina exceso de agua b. Arado, subsolado: elimina compactación c. + M. O. , + poros, + estructura d. Fertilización, + crecimiento radical, + M. O. 8

Aireación del suelo Difusión gaseosa: Jg= -D’ Cg/ s = velocidad de difusión de un gas en el suelo donde; D’= coeficiente actual de difusión del gas en el suelo Cg= diferencia en la concentración del gas a través de una longitud s D’ es variable en el suelo, puede estar relacionado con el coeficiente del mismo gas en el aire libre (D’o): D’ = 0, 6 D’o. Va/Vt; por sustitución se obtiene; Jg= -0, 6 D’o. Va/Vt x Cg/ s = -0, 6 D’o Ea Cg/ s Los factores que influyen sobre Va, y por lo tanto, sobre Ea son: 1. Contenido de agua 9 2. Compactación

Ejercicio 1 Una muestra de suelo sin compactar tiene un volumen poroso lleno de aire de 20 cm 3, un volumen poroso lleno de agua de 20 cm 3 y un volumen de sólidos de suelo de 50 cm 3. El suelo es luego compactado hasta que el volumen poroso lleno de aire es de 10 cm 3. Se desea conocer el % de disminución de la tasa de difusión de O 2 (JO 2), asociada con un 50% de disminución del volumen poroso. Ea = Va/(Va + Vw +Vs); Suelo sin compactar Eai = 20 cm 3/(20+20+50)cm 3 = 0, 222 Suelo compactado Eaf = 10 cm 3/(10 + 20 + 50)cm 3 = 0, 125 10

Ejercicio 1 La tasa de difusión para el O 2 es: JO 2 = -0, 6 D’o. Ea CO 2/ s La disminución porcentual en la tasa de difusión de O 2 es: % de disminución = JO 2 i - JO 2 f/JO 2 i Si la gradiente CO 2/ s permanece sin cambio, entonces la tasa de difusión de O 2 es proporcional a la porosidad de aireación y: % de disminución = (Eai - Eaf/ Eai)100 = (0, 222 -0, 125/0, 222)100 = 44% 11

“Para muchas plantas se ha encontrado que la aireación es problemática cuando Ea < 0, 10. En la práctica, la aireación es un problema si los contenidos de agua son muy altos” Ejercicio 2 Se tienen 3 muestras de suelo de 100 cm 3, con ap de 1, 3 -1, 5 -1, 7 g/cm 3, respectivamente y con p de 2, 6 g/cm 3 para todas. Se desea conocer los volúmenes de agua que se pueden agregar a éstos suelos secos para mantener Ea = 0, 10 Ea = Va/Vt y por lo tanto; Va=Eax. Vt=(0, 10)(100 cm 3) = 10 cm 3 Puesto que el volumen aparente es: Vt = Va + Vw + Vs Vw = Vt - V a - Vs 12

Ejercicio 2 Si el suelo está inicialmente seco, el volumen de agua que debe ser agregado para hacer Va=10 cm 3 es Vw=Vt-10 cm 3 -Vs; se debe conocer Vs para cada suelo Se sabe que: p = Ms/Vs y por tanto: Vs=Ms/ p y s=Ms/Vt y por lo tanto, Ms = s x Vt De esto resulta que Vs = s x Vt/ p Vs = 1, 30/2. 60 x 100 = 50 cm 3 Vw = Vt - 10 cm 3 - Vs = 100 - 10 - 50 = 40 cm 3 13