Propiedades físicas del suelo

DENSIDAD aparente y de partículas

propiedad que nos permite medir la ligerezaligereza o o pesadezpesadez de una sustanciasustancia

DENSIDADDENSIDAD

M = δ * V

V = δ * M

Densidad en los suelosDensidad en los suelos

DENSIDAD APARENTE:

Volumen=1cm3

Peso=1,33gr

Da= 1,33= 1,33g/cc

1

Se tiene 1cm3 de un suelo dado

Sólidos y espacios porosos

DENSIDAD REAL:Densidad

Si todos los sólidos fueran comprimidos

Volumen= 0,5 cm3

Peso= 1,33gr

Dr= 1,33 = 2,66g/cc

0,5

sólidos

poros50%

50%

DENSIDAD APARENTE

Relación de la masa de suelo seco (seco 110°C). por unidad de volumen del suelo Incluye el VV de partículas sólidas y espacio poroso.

Volumen del cilindro = π r2 h

ap= masa suelo seco g/cm3 ó Mg/m3

vol. suelo (+poros)

USOSUSOS

• 1. Transformar humedad gravimétrica en volumétrica• 2. Calcular lámina de riego• 3. Estimar la masa de la capa arable• 4. Calcular porosidad del suelo• 5. Índice de compactación (capas endurecidas)• 6. Estimar capacidad de aireación y drenaje

1 hectárea posee un volumen de:100m 100

m0,20m

10 000m2 x 0,20m = 2 000m3 = 2 000 000dm3 o La 0,15m:

10 000m2 x 0,15m = 1 500m3 = 1 500 000dm3 o L

Su masa varía según su densidad aparente (ap)

Masa = volumen x ap

ap = 1,5g/mL = 1,5kg/L

0,20 m prof. 2 000 000 L x 1,5 kg L-1 = 3 000 000 kg/ha0,15m prof. 1 500 000 L x 1,5 kg L-1 = 2 250 000 kg/ha

ap = 1,33g/mL = promedio

0,20 m prof. 2 000 000 L x 1,33 kg L-1 = 2 660 000 kg/ha0,15 m prof. 1 500 000 L x 1,33 kg L-1 = 1 995 000 kg/ha

Valores comunes de densidad aparenteSuelos volcánicos: 0,3 - 0,85 g/cm3

Suelos orgánicos: 0,1 - 0,6 g/cm3

Suelos superficiales, texturas finas: 1,0 - 1,3 g/cm3

Suelos superficiales, texturas gruesas: 1,0 - 1,8 g/cm3

Suelos franco arcillosos: 1,0 - 1,4 g/cm3

Suelos franco limosos: 1,1 - 1,4 g/cm3

Suelos franco arenosos: 1,2 - 1,8 g/cm3

Suelos compactados: hasta 2,0 g/cm3

En suelos superficiales:1. + fino + porosidad - ap 2. + grueso - porosidad + ap

3. + M.O. - ap

4. + prof. + ap (+ compactación, - M.O.)

La ap es afectada por:Contenido de M.O. Material parental

Compactación

Densidad de PARTÍCULASPARTÍCULAS O REALREAL

Es la masa por unidad volumen de sólidos. A diferencia de la ap no incluye el espacio poroso sólidos (p) = masa sólidos (Ms) = g/cm3 ó

Mg/m3

vol. sólidos (Vs)USOS1. Calcular el % de porosidad2. Velocidad de sedimentación de partículas 3. Concentración de sólidos suspendidos

Mineral p (g/cm3 o Mg/m3)

Magnetita 4,9 a 5,2Limonita 3,4 a 4,0Hematita 4,9 a 5,3Hidróxidos de Fe y Al 2,4 a 4,3Silicatos arcillosos 2,0 a 2,7Fe(OH)3 3,73Cuarzo 2,65Caolinita 2,50Montmorillonita 2,50Humus 1,37Materia orgánica (I razú) 0,51 a 2,17

VALOR PROMEDI O = 2,65 g/ cm3

SUELOS FA - A

y = -56,728x + 91,704

R2 = 0,8185

0

5

10

15

20

25

30

35

1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 1,70

Densidad Aparente (g/cm3)

Mac

rop

oro

sid

ad (

%)

Espacio PorosoPorción de suelo que no está ocupada por partículas, está ocupada por aire o agua

TIPOS DE PORO1. Macroporos: Transporte de agua y aire2. Mesoporos: Conducción de agua y aire 3. Microporos: Retención de humedad

Porosidad de aireación (no capilar o macroporosidad)Porosidad capilar (microporosidad)

VALORES1. Suelos arenosos superficiales: 35-50% Ep total

- poca retención de agua- buena aireación

2. Suelos de textura fina: 40-60% Ep total

- buena retención de agua- mala aireación

3. Suelos compactados: 25-30% Ep total

MACROPOROSIDAD

• MP= ( 1 – Da/Dr ) - Өcc

• Da = densidad aparente (g cm-3)• Dr = densidad real ( g cm-3)• Өcc = contenido volumétrico a CC

• BAJO 10% DE MACROPOROSIDAD NO HAY INTERCAMBIO GASEOSO A NIVEL RADICULAR

Macropore flow and soil matrix flowMacropore flow and soil matrix flow

• Flujo en los macroporos:– En arcillas agrietadas

– En condiciones sequía en suelos agregados

– en condiciones húm. (superior a C.Cpo)

– Hacia abajo o a los laterales, pero nunca hacia arriba

Soil matrix flow

Macropore flow

MACROPOROS

• AIREACIÓN

• INFILTRACIÓN

• CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA

= Ks / 100

µ = porosidad drenableKs = cond.hidráulica (cm/día)

Porosidad:(ap/p) x 100 = % sólidos

100 - % sólidos = % espacio poroso(1 - (ap/p)) x 100 = % espacio poroso

((partículas - aparente)/ partículas ) x 100 = % espacio poroso

Porosidad total = E = 1 - (ap/p)

Espacio aéreo (Ea) = Porosidad total - Humedad volumétricaHumedad volumétrica = Vol. agua/Vol.tot.suelo = Hg x (ap/ag)

Ea = (1 - (ap/p)) - %Hg ap/100 ag

%Hg = masa húmedo - masa seco (110°C) x 100 masa seco (110°C)

Masa sólidos (Ms) = M (suelo + humedad) 1 + (%Hg/100)

Densidad aparente de diferentes suelos de Hawaii y el desarrollo de raíces de caña de azúcar

Densidad aparente (g/ cm3) con raíces

Crec. normal Se aplastaron Restringidas

Ustox 1,02 1,12 1,52Hydrand 0,52 0,70 1,08Aquept 1,17 1,32 1,76

Relaciones entre la densidad aparente, % sólidos y %volumen poros en suelos con densidad de partículas = 2,65g/cm3

Densidad aparente

g/cm3 kg/m3 % sólidos % vol. poros

1,0 1 000 38 62 1,1 1 100 42 58 1,2 1 200 45 55 1,3 1 300 49 51 1,4 1 400 53 47 1,5 1 500 57 43 1,6 1 600 60 40

Porosidad capilar y de aireación en un perfil poco diferenciado de Minden frente a otro, de Edina, muy diferenciado. (Ulrich, 1949)

Minden (FRANCO- LIMOSO)

0

25

50

75

100

125

0 20 40 60 80 100

% del voluimen total

Prof

undi

dad,

cm

Edina (FRANCO- ARCILLOSO)

0

25

50

75

100

125

0 20 40 60 80 100

% del voluimen total

Prof

undi

dad,

cm

Porosidad capilar

Porosidad capilar

Sólidos del suelo

Sólidos del suelo

P.A.

P.A.

Designación de los horizontes, estructura, contenido de arcilla, densidad aparente y porcentaje de poros de los horizontes de un migajón Miami (Alfisol). (University of Illinois Agriculture Experimental Station Bulletin 665, 1960

A1

A2

AB

Bt

C

Granular

En placas débilmentedesarrolladas

Transición

En bloquessubangulares

Bloques subangulares,que se hacen masivosen la parte inf erior

0 0,5 1 1,5 10 20 30 40 500 10 20 30

% Arcilla ap

g/cm3

% Poros

Volu

men

de

macro

poro

s