Por qué los sensores de humedad del suelo no pueden decirle todo lo que necesita saber

Why soil moisture sensors can’t tell you everything you need to know

Los sensores de humedad del suelo, precisos y baratos, hacen que el contenido volumétrico de agua del suelo (VWC) sea una medición justificadamente popular , pero puede que no sea la medida adecuada para todas las aplicaciones.

COLABORADORES

Los sensores de humedad del suelo, precisos y baratos, hacen que el contenido volumétrico de agua del suelo (VWC) sea una medida justificadamente popular, pero puede que no sea la medida adecuada para todas las aplicaciones. El potencial hídrico (o succión del suelo), que mide el estado energético del agua en el suelo, explica mejor la disponibilidad de agua, si el agua se moverá y adónde irá.

Las variables intensivas no cambian con el tamaño o la situación

El potencial hídrico es la energía necesaria, por cantidad de agua, para transportar una cantidad infinitesimal de agua desde la muestra hasta una piscina de referencia de agua pura libre. El potencial hídrico se compara a menudo con la temperatura. Ambas se consideran variables "intensivas" que describen la intensidad o la calidad de la materia o la energía. Por ejemplo, el estado térmico de una sustancia puede describirse tanto en términos de contenido calórico como de temperatura. La temperatura es una forma obvia de definir la intensidad del confort en un ser humano.

El contenido de calor no define el confort porque el contenido de calor en un nivel de confort específico será mayor en una habitación grande y menor en una pequeña. La medición de la temperatura define el confort sin que ninguna otra variable entre en la ecuación.

El contenido de agua no predice cómo se mueve el agua

Al igual que el contenido calorífico, el contenido de agua es una cantidad. Es una variable extensiva. Cambia con el tamaño y la situación. Considere las siguientes paradojas:

  • Un suelo con un contenido volumétrico de agua bastante bajo puede tener mucha agua disponible para las plantas, y un suelo con un alto contenido de agua puede no tener casi nada de agua disponible para las plantas.
  • La gravedad arrastra el agua hacia abajo a través del perfil, pero el agua se mueve hacia arriba en el suelo desde una capa freática.
  • Dos parcelas adyacentes de suelo en equilibrio pueden tener un contenido de agua significativamente diferente.

En estos y muchos otros casos, los datos sobre el contenido de agua son confusos porque no predicen cómo se mueve el agua. El potencial hídrico mide el estado energético del agua y, por tanto, explica realidades del movimiento del agua que, de otro modo, desafían la intuición. Al igual que la temperatura, el potencial hídrico define el nivel de confort de una planta. De forma similar a la analogía del tamaño de la habitación para la temperatura, si se conoce el potencial hídrico, es posible predecir si las plantas crecerán bien o sufrirán estrés en cualquier entorno.

Obtenga más información sobre las variables intensivas frente a las extensivas en esta charla sobre tiza impartida por el Dr. Colin Campbell, físico del suelo.

El potencial hídrico define el nivel de confort de una planta

El contenido de agua no es un indicador de la "comodidad" de las plantas porque el tipo de suelo es importante. La tierra, la arcilla, la arena, la tierra para macetas y otros medios retienen el agua de forma diferente. Imagine una arena con un contenido de agua del 30%. Debido a su escasa superficie, la arena estará demasiado húmeda para el crecimiento óptimo de las plantas, amenazando con una falta de aireación para las raíces y coqueteando con la saturación. Consideremos ahora una arcilla de textura fina con ese mismo 30% de contenido de agua. La arcilla puede parecer sólo húmeda y estar muy por debajo del "confort" óptimo para una planta debido a que la superficie de la arcilla liga el agua y la hace menos disponible para la planta.

A graph of moisture release curves for two different types of soil demonstrate the effect of surface area
Figura 1. Curvas de liberación de humedad Las curvas de liberación de humedad de dos tipos diferentes de suelo demuestran el efecto de la superficie. La arena, con un 10% de agua, tiene un alto potencial mátrico y el agua está fácilmente disponible para organismos y plantas. El suelo limoso, con un 10% de agua, tiene un potencial mátrico mucho menor y el agua está mucho menos disponible.

Las mediciones del potencial hídrico indican claramente el agua disponible en la planta y, a diferencia del contenido de agua, existe una escala de referencia fácil:el óptimo para la plantava desde -2-5 kPa, que está en el lado muy húmedo, hasta aproximadamente -100 kPa, en el extremo más seco del óptimo. Por debajo de ese valor, las plantas estarán en déficit, y por encima de -1000 kPa empiezan a sufrir. Dependiendo de la planta, los potenciales hídricos por debajo de -1000 a -2000 kPa provocan un marchitamiento permanente.

La Tabla 1 ilustra la escala de referencia fácil para algunos tipos de cultivos. Las plantas no sufrirán estrés y rendirán más si se mantienen dentro de este rango de confort de potencial hídrico.

A graphic showing the optimal kPa ranges for several crops
Tabla 1. Escala de referencia del potencial hídrico para algunos cultivos (fuente: Taylor, Sterling A. y Gaylen L. Ashcroft. Edafología Física. The Physics of Irrigated and Nonirrigated soils. 1072.) Las plantas no sufren estrés y rinden más cuando se mantienen dentro de su zona de confort de potencial hídrico.

La mayoría de las aplicaciones requieren tanto el potencial hídrico como el contenido de agua

Aunque el potencial hídrico es un mejor indicador del agua disponible en la planta que el contenido de agua, en la mayoría de las situaciones es útil utilizar tanto sensores de potencial hídrico como sensores de humedad del suelo. La medición de la intensidad del potencial hídrico no se traduce directamente en la cantidad de agua almacenada o necesaria. La información sobre el contenido de agua también es necesaria en aplicaciones como la gestión del riego y los estudios de balance hídrico.

Para más información, lea: "Cuándo regar: las mediciones dobles resuelven el misterio".

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En este seminario web de 20 minutos aprenderá:

  • Por qué la humedad del suelo es algo más que una cantidad
  • Contenido en agua: qué es, cómo se mide y por qué se necesita
  • Potencial hídrico: qué es, en qué se diferencia del contenido de agua y por qué es necesario.
  • Si debe medir el contenido de agua, el potencial hídrico o ambos
  • Qué sensores miden cada tipo de parámetro

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