Física del suelo y relaciones hídricas
La física del suelo estudia el estado físico y el comportamiento del suelo, especialmente cómo se retiene y se mueve el agua a través de la red de poros, cómo se estructura el armazón sólido y cómo se mueven el calor y el aire dentro de él.
Definition
La física del suelo es el estudio de las propiedades y procesos físicos de los suelos, particularmente la retención y el transporte de agua, aire y calor en el medio poroso formado por los sólidos del suelo y sus espacios porosos.
Scope
Esta área abarca el almacenamiento y el estado energético del agua del suelo, el movimiento del agua por infiltración y flujo no saturado, la arquitectura de la estructura y porosidad del suelo, y el transporte de calor y gases. Trata el suelo como un medio poroso trifásico de sólidos, agua y aire, y proporciona la base física para el riego, el drenaje y el suministro de agua a las plantas, calificado aquí como relaciones suelo-agua para distinguirlo de las aguas subterráneas y la hidrología superficial.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo se retiene el agua en el suelo y cómo describimos su estado energético?
- ¿Cómo se infiltra y se mueve el agua a través del suelo no saturado?
- ¿Cómo rigen la estructura y la porosidad del suelo el almacenamiento y el flujo?
- ¿Cómo se mueven el calor y el aire a través del suelo y afectan a las raíces y los microbios?
Key concepts
- Potencial hídrico del suelo (matricial, gravitacional, osmótico)
- Curva de retención de agua
- Capacidad de campo y punto de marchitez
- Conductividad hidráulica
- Infiltración y flujo no saturado
- Porosidad, densidad aparente y aireación
Key theories
- Potencial hídrico del suelo
- El estado energético del agua del suelo se describe por su potencial total, la suma de los componentes gravitacional, matricial y osmótico, que determina si el agua se moverá y en qué dirección, y cuán disponible está para las plantas.
- Ecuación de Richards para el flujo no saturado
- Richards combinó la ley de Darcy con la conservación de la masa para el suelo no saturado, obteniendo una ecuación diferencial parcial en la que la conductividad hidráulica depende fuertemente del contenido de agua, la base de la dinámica cuantitativa del agua del suelo.
- Medio poroso trifásico
- El comportamiento del suelo se rige por las proporciones relativas y la disposición de sólidos, agua y aire; la distribución del tamaño de los poros establecida por la textura y la estructura controla la retención de agua, el drenaje, la aireación y el flujo de calor.
Clinical relevance
La física del suelo sustenta la gestión del agua para la agricultura y el medio ambiente: determina cuánta agua puede almacenar un suelo para las plantas, qué tan rápido se infiltra y drena, cómo deben diseñarse el riego y el drenaje, y cómo la compactación y la pérdida de estructura afectan el crecimiento de las raíces y aumentan la escorrentía y la erosión.
History
La física cuantitativa del suelo surgió del concepto de potencial capilar de Buckingham a principios del siglo XX, la ecuación de Richards de 1931 para el flujo no saturado y el trabajo de mediados de siglo sobre la retención de agua y la capacidad de campo. Los textos de Hillel sintetizaron el campo, vinculando la física del agua del suelo con el crecimiento de las plantas y los procesos ambientales.
Key figures
- Daniel Hillel
- Lorenzo A. Richards
- Edgar Buckingham
Related topics
Seminal works
- hillel1998
- richards1931
- brady2016
Frequently asked questions
- ¿Por qué el suelo arenoso se seca más rápido que el suelo arcilloso?
- Los suelos arenosos tienen poros grandes que drenan rápidamente por gravedad y retienen poca agua contra ella, mientras que los suelos arcillosos tienen muchos poros finos que retienen el agua por fuerzas capilares y superficiales, por lo que las arcillas almacenan más agua disponible para las plantas y se secan más lentamente.
- ¿Qué significa el potencial hídrico del suelo?
- El potencial hídrico del suelo mide el estado energético del agua en el suelo en relación con el agua libre; el agua se mueve de un potencial más alto a uno más bajo, y cuanto más negativo es el potencial, más fuertemente se retiene el agua y más deben trabajar las plantas para extraerla.