El agua en el suelo.
2. El agua en el suelo
2.1 Importancia del agua en el
suelo
El agua es un elemento de la naturaleza, integrante de los ecosistemas naturales, fundamental para el sostenimiento y la reproducción de la vida en el planeta ya que constituye un factor indispensable para el desarrollo de los procesos biológicos que la hacen posible.
El agua es el componente más abundante en los medios orgánicos, los seres vivos contienen por término medio un 70% de agua. No todos tienen la misma cantidad, los vegetales tienen más agua que los animales y ciertos tejidos (por ejemplo: el tejido graso) contienen menos agua -tiene entre un 10% a un 20% de agua- que otros como, por ejemplo: el nervioso, con un 90% de agua. También varía con la edad, así, los individuos jóvenes tienen más agua que los adultos.
El agua es el fundamento de la vida: un recurso crucial para la humanidad y para el resto de los seres vivos. Todos la necesitamos, y no solo para beber. Nuestros ríos y lagos, nuestras aguas costeras, marítimas y subterráneas, constituyen recursos valiosos que es preciso proteger.
Asimismo, el agua contribuye a la estabilidad del funcionamiento del entorno y de los seres y organismos que en él habitan, es por tanto, un elemento indispensable para la subsistencia de la vida animal y vegetal del planeta. Es decir, que "el agua es un bien de primera necesidad para los seres vivos y un elemento natural imprescindible en la configuración de los sistemas medioambientales". En este aspecto, este líquido vital constituye más del 80% del cuerpo de la mayoría de los organismos e interviene en la mayor parte de los procesos metabólicos que se realizan en los seres vivos; además interviene de manera fundamental en el proceso de fotosíntesis de las plantas y es el hábitat de una gran variedad de seres vivos.
Ciclo del Agua en el planeta
Fuente de la ilustración: Google imágenes
El agua ocupando el espacio de los poros más grandes (macroporos) drena hacia capas inferiores bajo la fuerza de gravedad. Los poros más pequeños (microporos) se llenan de agua y los más grandes de aire y agua. El punto Capacidad de Campo corresponde a una succión de 1/3 bar. Las plantas deben producir una succión hasta 15 bares como máximo. A los 15 bares de succión la cantidad de agua en el suelo se denomina por el Punto de Marchitez Permanente (PMP). A ese punto las plantas pierden la capacidad de succión y siguen perdiendo agua mediante la transpiración. Se pierde la turgencia de la planta resultando en su marchitez.
Gráficamente la diferencia entre el Punto de Capacidad de Campo y el Punto de Marchitez Permanente resulta en el agua disponible para cultivo en mm o expresado porcentualmente. La textura del suelo influencia en la cantidad de agua en un suelo drenado hasta el punto de capacidad de campo y la cantidad que está disponible para las plantas. La humedad del suelo que se encuentra disponible se puede determinar en el laboratorio como se ilustra en las curvas de retención de humedad del suelo.
- La Disponibilidad del agua en los suelos
El agua ocupando el espacio de los poros más grandes (macroporos) drena hacia capas inferiores bajo la fuerza de gravedad. Los poros más pequeños (microporos) se llenan de agua y los más grandes de aire y agua. El punto Capacidad de Campo corresponde a una succión de 1/3 bar. Las plantas deben producir una succión hasta 15 bares como máximo. A los 15 bares de succión la cantidad de agua en el suelo se denomina por el Punto de Marchitez Permanente (PMP). A ese punto las plantas pierden la capacidad de succión y siguen perdiendo agua mediante la transpiración. Se pierde la turgencia de la planta resultando en su marchitez.
Gráficamente la diferencia entre el Punto de Capacidad de Campo y el Punto de Marchitez Permanente resulta en el agua disponible para cultivo en mm o expresado porcentualmente. La textura del suelo influencia en la cantidad de agua en un suelo drenado hasta el punto de capacidad de campo y la cantidad que está disponible para las plantas. La humedad del suelo que se encuentra disponible se puede determinar en el laboratorio como se ilustra en las curvas de retención de humedad del suelo.
Curvas de retención de humedad de los suelos
Fuente de la figura (FAO, 2018)
El agua fluye en el suelo debido a varios tipos de fuerzas como de gravedad, ascenso capilar y osmosis. Entre fuerzas de succión 0 y 1/3 bar el agua fluye en el suelo por las fuerzas de gravedad, este fenómeno se nombra por flujo saturado. Fuerzas de succión más elevadas se nombran flujos no saturados. Los flujos de agua se pueden medir en campo mediante la Conductividad Hidráulica. Se puede obtener información fundamental en la circulación del agua en el suelo mediante la descripción de suelos de las clases de drenaje y sus características asociadas (propiedades gléyicas y stágnicas).
2.2 Capilaridad
Aspecto por demás interesante por conocer el factor primario de la vida de un vegetal. De cualquier forma solo una pequeña cantidad de agua del suelo está en presencia e inmediata vecindad de las superficies de adsorción de los sistemas radicales de las plantas; aunque a mayor cantidad de pelos radiculares y sistema de raicillas de cada vegetal lo determina.
Aspecto por demás interesante por conocer el factor primario de la vida de un vegetal. De cualquier forma solo una pequeña cantidad de agua del suelo está en presencia e inmediata vecindad de las superficies de adsorción de los sistemas radicales de las plantas; aunque a mayor cantidad de pelos radiculares y sistema de raicillas de cada vegetal lo determina.
Por consiguiente, aparece la pregunta de cómo adquieren los vegetales tan eficaz y absolutamente la inmensa cantidad de agua necesaria para la transpiración en el rápido crecimiento de los cultivos. Dos fenómenos parecen intervenir en esta adquisición; uno es el movimiento capilar del agua del suelo hacia las raíces vegetales, y dos el crecimiento de las raíces en el suelo húmedo. Insistimos en que se mantenga el rango de humedad correspondiente en cada especie de cultivo ya que si este se interrumpe por algunas horas o días inclusive la planta reduce sus funciones.
Del movimiento capilar.- Cuando las raicillas de las plantas empiezan a absorber agua en un punto determinado o espacio de un suelo húmedo, las películas gruesas del agua en los poros del suelo son adelgazadas y su energía de retención aumenta.
El empuje de la humedad en esta dirección se intensifica y el agua tiende a moverse hacia las zonas de absorción de las plantas. La tasa del movimiento depende de la magnitud de los gradientes de la tensión desarrollada y de la conductividad de los poros del suelo.
El empuje de la humedad en esta dirección se intensifica y el agua tiende a moverse hacia las zonas de absorción de las plantas. La tasa del movimiento depende de la magnitud de los gradientes de la tensión desarrollada y de la conductividad de los poros del suelo.
En algunos suelos el equilibrio anterior puede ser relativamente rápido y el flujo apreciable; en otros, especialmente en los densos y en las arcillas pobremente granuladas, el movimiento será lento y escasa la cantidad de agua liberada. Así, un pelo radicular, por absorción de algo de humedad con la que este en contacto, crea automáticamente un gradiente de tensión y así se inicia un flujo de agua hacia su superficie activa.
El sistema como puede producirse el flujo citado bajo las condiciones del terreno es indiscutible. Es cierto que ha habido algunas controversias a partir de los primeros investigadores que sobre estiman la distancia a cuyo través la capilaridad puede ser efectiva en el abastecimiento satisfactorio de humedad para las plantas.
Estos investigadores no comprendían que la tasa de toma de agua es el factor esencial y que la liberación de agua más allá de unas distancias apreciables es muy pequeña. Las plantas deben tener grandes cantidades de agua liberadas rápida y regularmente. La influencia de la capilaridad se ejerce solo a través de unos pocos centímetros en cuanto se refiere a las necesidades en cada momento; queremos entender las necesidades de la planta en cada uno de sus órganos en su sistemática, los árboles en estado vegetativo requieren de una cantidad muy distinta a cuando están en floración y luego en fructificación.
Lo que acabamos de decir no debe tomarse de ninguna manera para significar que los ajuste capilares en los agregados no sean importantes. No es siempre necesario para el agua capilar desplazarse grandes distancias en el suelo para ser importante para las plantas. Cuando las raíces absorben la humedad, el movimiento capilar de menos de dos centímetros puede ser de importancia práctica, si se verifica a través del volumen del suelo.
El equilibrio capilar junto con el movimiento del vapor de agua, sin duda, son factores de abastecimiento de agua para las plantas que se desarrollan para contenidos de humedad muy bajos. De aquí que al haber una extensión pequeña de raíces a tensiones de humedad próximas al coeficiente de marchitez, es claro que alguna agua debe de entrar a las plantas.
El equilibrio capilar junto con el movimiento del vapor de agua, sin duda, son factores de abastecimiento de agua para las plantas que se desarrollan para contenidos de humedad muy bajos. De aquí que al haber una extensión pequeña de raíces a tensiones de humedad próximas al coeficiente de marchitez, es claro que alguna agua debe de entrar a las plantas.
- La extensión radicular.
Durante los periodos de crecimiento favorables, las raíces se alargan por lo general tan rápidamente, que mantienen contactos satisfactorios con la humedad aun con las reservas de agua mermadas y sin gran ayuda de la capilaridad. La red de raíces, raicillas y pelos radiculares en un prado por ejemplo, entre líneas de maíz o de papas, o de trigo o avena, es una demostración del enorme sistema radicular de las plantas. Al usar el término prado nos referimos a los “parches” de zacate que se presentan si es que no se utilizaron los herbicidas pre emergentes; por otra parte hemos de insistir en el trabajo agronómico de las escardas, naturalmente en cultivos de surco.
2.3 Movimiento del agua en los suelos
La comprensión del ciclo hidrológico es esencial para el manejo eficiente del agua de lluvia y del agua del suelo. El agua ocurre no solo en forma líquida sino también en forma sólida -granizo, nieve- y en forma gaseosa -vapor de agua. La cantidad de agua en el mundo es constante pero el agua está continuamente cambiando de una forma a otra y se mueve a diferentes velocidades. Estas interrelaciones se muestran en forma simplificada a escala regional.
El calor del sol es la causa de que el agua en la superficie de los océanos, lagos y ríos cambie al estado de vapor en el proceso conocido como evaporación. La transpiración de las plantas es un proceso similar en el cual el agua es absorbida del suelo por las raíces y transportada por el tallo a las hojas de donde pasa -es transpirada- bajo forma de vapor de agua a la atmósfera.
A medida que el vapor de agua producido por la evaporación y la transpiración entra en la atmósfera, su temperatura disminuye y el vapor se convierte en pequeñas gotas -condensación- que se acumulan bajo forma de nubes. Dependiendo de su tamaño, esas gotas se pueden transformar en lluvia.
Una vez que la lluvia llega a la superficie de la tierra se puede infiltrar, correr como flujo sobre la superficie de la tierra o acumularse en las hojas de las plantas o encharcarse, desde donde se evapora nuevamente hacia la atmósfera. Por lo general ocurre una combinación de estos procesos.
La lluvia que se infiltra integra el agua del suelo parte de la cual puede ser usada por las plantas para la transpiración, otra parte vuelve a la atmósfera a través de la evaporación desde la superficie del suelo y otra -si hay suficiente infiltración- puede pasar más abajo de la zona radical como agua subterránea. El Anexo 7 trata del uso de la humedad del suelo bajo diferentes usos de la tierra y vegetación.
- El agua subterránea
Se mueve en forma lateral y lentamente hacia el mar para completar el ciclo hidrológico pero parte de esta en su camino filtrará hacia arroyos, ríos y lagos. De esta forma el agua subterránea mantiene el nivel del agua en los pozos y la continuidad de las corrientes de agua durante los períodos secos (conocidos como flujo de base).
- El agua de lluvia
Se mueve por escorrentía sobre la tierra se mueve rápidamente aguas abajo hacia los cursos de agua contribuyendo a flujos máximos que siempre son motivo de preocupación. La escorrentía no es solamente un desperdicio del agua de lluvia que podía haber contribuido a la producción de cultivos y a reabastecer las aguas subterráneas sino que además, frecuentemente, causa inundaciones o daña los caminos y las tierras agrícolas, erosiona el suelo que a su vez es depositado en el curso de los ríos y estanques aguas abajo.
El agua subterránea deriva del agua de lluvia que se ha infiltrado en el suelo y drenado más abajo de la zona radical; es el agua en exceso de la cantidad necesaria para los cultivos y otra vegetación y sobrepasa la capacidad de almacenamiento de agua del suelo.
El agua subterránea se mueve muy lentamente a través de los materiales del subsuelo en dirección del curso de drenaje dominante. Si la parte superior de la misma, la capa freática, no se sumerge por debajo del nivel del lecho de la corriente, el agua aparece en surgentes que alimentan las corrientes de agua y sus tributarios. Este proceso ocurre durante todo el año y de esta manera el agua subterránea actúa como amortiguador para mantener el flujo básico de la corriente y los niveles de agua en los pozos durante los períodos secos.
En los suelos con capas de subsuelo relativamente impermeables ubicadas por debajo de capas más o menos permeables, se pueden desarrollar capas de agua por encima del agua subterránea debido a que son retenidas por esas capas impermeables. El agua retenida en esas capas es conocida como interflujo, se mueve lentamente en forma lateral y puede emerger en cursos de agua o en surgentes a menores elevaciones. No contribuye directamente al agua subterránea.
La presencia de agua subterránea o de una capa de agua retenida está indicada por suelos saturados, por lo general con una dominancia de suelos de color gris claro, gris azulado, azulado o verdoso. Estos colores son típicos de ciertos compuestos de hierro que solo se encuentran en lugares de aguas estancadas donde falta oxígeno.
La cantidad de agua de lluvia que percola más allá del límite inferior de la zona radical hacia el agua subterránea dependerá de la cantidad de agua usada para la transpiración por los cultivos o la vegetación. En un tipo determinado de suelo y clima, los bosques transpiran más agua que las tierras de pastoreo las cuales, por lo general, usan más agua que los cultivos.
El alto consumo de agua de los bosques es debido, en general, a su mayor tasa de transpiración, al período más largo de transpiración en comparación con el de los cultivos y a las raíces más profundas que permiten la absorción de agua desde mayores profundidades. Los cambios en el uso de la tierra pueden, por lo tanto, afectar la cantidad de agua transportada y con ello la cantidad de agua que llega al agua subterránea.
El reemplazo de los bosques con pasturas o cultivos anuales puede aumentar el drenaje profundo y de esta manera proporcionar más flujos básicos a las corrientes de agua. Los cambios en el manejo del suelo también pueden afectar la cantidad de drenaje profundo que reabastece el agua subterránea.
La introducción de malas prácticas de manejo que aumenten la proporción de agua de lluvia perdida como escorrentía reduce el flujo de base e incrementa los flujos máximos y la incidencia de las inundaciones. Viceversa, un mejoramiento del manejo del suelo y de los nutrientes conducirá a una mayor producción de grano y follaje, mayores tasas de transpiración y, por lo tanto, a menos recarga.
La cantidad de agua presente en el suelo que está disponible para la producción de cultivos dependerá de cuánta agua de lluvia permanece en el suelo después de las pérdidas por escorrentía, evaporación y drenaje profundo. La cantidad de lluvia que llega a las capas subterráneas y que contribuye de esa manera a la seguridad hídrica, dependerá de la medida en que la cantidad de agua de lluvia que se infiltra en el suelo sea excesiva para reabastecer la capacidad de retención de agua y satisfacer las necesidades de transpiración de los cultivos.
El buen manejo del agua de lluvia está dirigido a maximizar la cantidad de agua que penetra al suelo y el mejor uso que es posible hacer es por medio de los cultivos y la recarga de las aguas subterráneas. Cualquier escorrentía inevitable es conducida en forma segura de modo que no cause problemas erosivos.
Cuando un suelo bien drenado está saturado hasta el límite de su zona radical, el agua de lluvia que no drena fuera de esa zona en un plazo de 48 horas será retenida en los poros del suelos menores de 0,05 mm de diámetro (el tamaño crítico de los poros puede variar entre 0,03 y 0,1 mm de diámetro). La cantidad de agua retenida después de 48 horas corresponde a la capacidad de campo del suelo.
Las fuerzas (o succiones) con las cuales esta agua es retenida variará de acuerdo al tamaño de los poros. Los poros más grandes retienen agua a una tensión de cerca de un décimo a un tercio de la presión atmosférica (o 0,1 a 0,33 bar, dependiendo de qué succión corresponde a la capacidad de campo del suelo; esto varía con el tipo de suelo y la profundidad de la capa freática.
La succión máxima que pueden ejercer muchos cultivos para extraer agua del suelo varía con el cultivo pero el valor generalmente aceptado es de cerca de 15 veces la presión atmosférica (o sea, 1,5 Mpa). Esto es aproximadamente equivalente a la presión que sería ejercida por un peso de una tonelada sobre la palma de la mano. Cuando el agua del suelo ha sido agotada hasta 15 bar, el agua que permanece en el suelo será aquella almacenada en los poros menores de 0,0002 mm de diámetro y corresponde al punto de marchitez permanente del suelo.
El agua retenida a succiones mayores que el punto permanente de marchitez no está disponible para el crecimiento de las plantas. Por lo tanto, el agua retenida entre la capacidad de campo y el punto permanente de marchitez puede ser usada por los cultivos para la transpiración y es conocida como capacidad disponible de agua. Sin embargo, después de una fuerte lluvia una parte del agua en exceso de la capacidad de campo del suelo puede ser usada por el cultivo mientras que el exceso de agua percola en el suelo a través de la zona radical.
El agua disponible entre la capacidad de campo y el punto permanente de marchitez es retenida con diferentes tensiones y cerca de un tercio de la misma no está fácil o rápidamente disponible para los cultivos, especialmente si los cultivos están transpirando intensamente. Cuanta más alta es la demanda de transpiración, debe haber más agua disponible en el suelo para evitar el estrés de agua en las plantas. En contraste, para un cultivo de transpiración lenta puede ser usada incluso el agua retenida a más altas tensiones sin causar estrés.
La cantidad máxima de agua disponible que puede retener un suelo (o sea la capacidad de agua disponible) varía con la textura del suelo, el contenido de materia orgánica, la profundidad de enraizamiento y la estructura. La materia orgánica del suelo es particularmente importante ya que puede retener agua cerca de 20 veces su peso. Los suelos orgánicos y los suelos francos de textura media con altos contenidos de arena muy fina y sedimentos tienen la capacidad disponible de agua más alta, los suelos arcillosos tienen valores intermedios y los suelos con contenido de arena gruesa tienen la capacidad disponible de agua más baja.
El contenido de piedra del suelo también puede ser muy importante dependiendo de la naturaleza y la abundancia de las piedras. Alguna grava de mineral de hierro de diámetro >2 mm puede contener más de 20 por ciento de agua (m3/m3) a capacidad de campo y la cal porosa y el yeso también pueden hacer una contribución importante la capacidad disponible de agua del suelo. En contraste, un alto contenido de piedras no porosas disminuirá fuertemente la capacidad disponible de agua del suelo.
En cualquier tipo de suelo, cuanto mayor es la profundidad de enraizamiento, también mayor será la cantidad de agua disponible para el cultivo. Esto es más importante para los cultivos anuales ya que tienen menos tiempo que las especies perennes para desarrollar raíces profundas y extensas. La capacidad disponible de agua puede tener influencia sobre la duración del período de crecimiento de las plantas que crecen en un suelo determinado.
Los suelos con alta capacidad de agua disponible permitirán períodos de crecimiento más extensos en razón de la posibilidad de proporcionar mayores cantidades de agua almacenada durante los períodos secos que los suelos con baja capacidad de agua disponible. Los suelos poco profundos tienen poca agua disponible y aún en los años húmedos pueden ser incapaces de almacenar agua adicional.
- Infiltración del agua de lluvia en el suelo
En muchas áreas en las que falta agua, es indispensable maximizar la infiltración del agua de lluvia en el suelo para satisfacer el objetivo de la seguridad alimentaria e hídrica. El buen manejo de la tierra debería favorecer la infiltración en contraposición con la escorrentía. Las excepciones se encuentran donde la captura del agua de lluvia es necesaria para la producción de cultivos y donde la alta infiltración acarrea riesgos de deslizamientos de tierra y otras formas de movimientos masivos.
La cantidad de agua de lluvia que se infiltra será gobernada por la intensidad de la lluvia en relación con la tasa de infiltración del suelo. Una excesiva labranza y la pérdida de materia orgánica del suelo a menudo conducen a una reducción de la tasa de infiltración debido a la pérdida de la porosidad superficial. Cuando la intensidad de la lluvia es mayor que la tasa de infiltración tendrá lugar la escorrentía con el consecuente desperdicio de agua que podría ser usada para la producción de cultivos y para recargar el agua subterránea.
La tasa a la cual se infiltra el agua de lluvia en el suelo está influenciada por su abundancia, la estabilidad y tamaño de los poros en la superficie del suelo, su contenido de agua y la continuidad de los poros de transmisión hacia la zona radical. En muchos suelos el número de poros superficiales se reduce rápidamente por el impacto de las gotas de lluvia las cuales rompen los agregados de suelo en partículas más pequeñas que obstruyen los poros superficiales y forman un sellado de la superficie con escasos poros. La acción destructiva de las gotas se lluvia se evita con la protección de una cobertura del suelo por medio del follaje de los cultivos, de residuos vivos o muertos e incluso con malezas en o sobre la superficie del suelo.
Casi toda el agua que los cultivos absorben del suelo pasa a través del tallo hacia las hojas donde se evapora y llega a la atmósfera en el proceso de transpiración. Este proceso utiliza casi toda el agua absorbida por las raíces de las plantas (cerca del 99 por ciento, el restante uno por ciento es usado directamente en procesos celulares).
La transpiración es esencialmente el mismo proceso de la evaporación.
La evaporación ocurre cuando un recipiente con agua se deja al sol; el agua líquida desaparece a medida que es convertida en vapor de agua y cuanto más alta es la temperatura, más seco es el aire y mayor es la velocidad del viento, mayor será la tasa de evaporación. La evaporación ocurre siempre que el agua está expuesta a la atmósfera, por ejemplo, en lagos, ríos o pantanos y de las gotas de lluvia que se acumulan sobre las hojas de las plantas después de una tormenta.
Para asegurar una absorción eficiente y suficiente de agua por parte de los cultivos es importante que sus raíces estén bien distribuidas y puedan penetrar profundamente en el suelo. A medida que el suelo se seca desde la superficie hacia abajo, las raíces en las capas más profundas tienden a compensar esa diferencia aumentando en número.
Cuando el agua del suelo entra en contacto con la superficie de una raíz o de una barba absorbente se mueve a través de la raíz hacia el xilema el cual contiene estrechos canales de comunicación que se extienden a través de los tallos hacia las hojas. Al llegar a las hojas el agua pasa del xilema a las células foliares donde se evapora a los espacios de aire de las hojas. Estos espacios están saturados con vapor de agua y están conectados al externo, normalmente más seco, por medio de pequeñas aperturas de las hojas llamadas estomas.
Durante el día las estomas se abren lo que permite que el bióxido de carbono entre en las hojas. La luz solar es utilizada para producir azúcares en la planta: es el proceso conocido como fotosíntesis; parte de los azúcares son usados para producir energía en el proceso conocido como respiración y otra parte es convertida en sustancias que forman los distintos órganos de las plantas.
La fotosíntesis ocurre solamente durante las horas de luz mientras que la respiración ocurre en todo momento. Cuando las estomas se abren para permitir la entrada del bióxido de carbono el vapor de agua escapa hacia el aire más seco en el exterior. Para que ocurra la transpiración debe haber un continuo abastecimiento y movimiento de agua del suelo a la planta y a la atmósfera.
La fuerza responsable por este movimiento es la misma de la evaporación y puede ser simplemente indicada como la tendencia del agua a moverse, tanto en forma de líquido como de vapor, desde el punto en que es más abundante hacia el punto en que es menos abundante. En el proceso de transpiración el vapor de agua se mueve desde una parte muy húmeda (o sea con alto contenido de vapor de agua) de espacios de aire dentro de la hoja hacia la atmósfera exterior más seca donde la concentración de vapor de agua es más baja.
El movimiento del vapor de agua fuera de las hojas crea una succión (o «tiraje») sobre el agua de las células foliares, el xilema, las raíces y el suelo, por lo que el agua entra en las raíces y asciende por el xilema hasta las hojas para reemplazar el agua que sido perdida por las hojas. Además, en el proceso de succión que genera la transpiración que causa la entrada del agua del suelo a las raíces, hay otra fuerza que atrae el agua dentro de las raíces conocida como ósmosis.
En el caso de la ósmosis el agua se mueve desde el lugar en que es más pura hacia donde es menos pura a través de una membrana semipermeable. La membrana semipermeable tiene una pared muy fina con poros lo suficientemente grandes para permitir el pasaje del agua a través de las raíces pero no lo suficientemente grandes como para que las sales disueltas puedan salir de la raíz.
El agua, por lo tanto, pasa del suelo donde es más pura (o sea, contiene pocas sales disueltas) a través de la superficie de las raíces (una membrana semipermeable) hacia la raíz donde el agua es menos pura (o sea, contiene más sales disueltas).
2.4 Importancia del agua en el suelo con respecto a las plantas y los animales.
- El Agua en el suelo:
Se ha calculado que del total de agua dulce que hay en la Tierra la mayor parte (casi el 80%) se encuentra en forma de hielo, tanto en los polos como en los glaciares. De la que se encuentra en forma líquida, la inmensa mayoría (un 20 % del total) se encuentra como agua subterránea en los acuíferos profundos, lejos del alcance de las raíces de las plantas. Por lo que sólo queda un 1 % de agua dulce que se considera superficial (en lagos, ríos, atmósfera,..). De esta cantidad, la mitad se encuentra en los lagos, mientras que de un 20 a un 40 %, según diversos cálculos, se encontraría en los suelos (en los primeros metros y al alcance de las plantas). Del resto del agua superficial un 10% aproximadamente se encontraría en la atmósfera y sólo un 1 % corriendo por los ríos.
Con estas estimaciones nos podemos hacer una idea de lo importante que es el agua retenida por los suelos para los ecosistemas terrestres. Antes de seguir comentando cómo se mueve el agua dentro del suelo, cómo es retenida y cómo puede ser aprovechada por las plantas, debemos ver, aunque sea de forma esquemática, como se encuentran organizadas las diferentes partículas del suelo.
El suelo es un medio constituido por partículas, tanto minerales como orgánicas, de muy diversos tamaños, desde las piedras fácilmente apreciables a simple vista hasta las partículas de arcilla menores de 0,002 mm. Algunas de estas partículas pueden encontrarse separadas, mientras que otras están unidas entre sí formando agrupaciones mayores, más o menos duraderas, denominadas agregados. Estos pueden tener distintas formas y tamaños (microagregados, grumos, terrones) y están formados por la agregación de partículas relativamente gruesas (arenas y limos) unidas por materiales cementantes más finos (arcillas, carbonatos, humus).
Entre estas partículas y agregados se encuentra un sistema de poros formado por huecos, también de muy diversas formas y tamaños, interconectados en todas las direcciones. Normalmente los poros más pequeños se encuentran ocupados por agua y los mayores por aire. Esta distribución en el espacio de la materia sólida y de los espacios vacíos es lo que se conoce como estructura del suelo, y es la que permite que el suelo funcione como un soporte poroso que proporciona agua, aire y nutrientes a las raíces de las plantas.
El agua procedente de las precipitaciones que comienza a ser absorbida y a moverse hacia el interior del suelo se conoce como agua de infiltración. Conforme sigue lloviendo (o continuamos regando) el agua va ocupando todos los poros y se va moviendo hacia abajo por el perfil del suelo. La que se mueve por los poros de mayor tamaño (macroporos de más de 10 micras de diámetro) es arrastrada por la fuerza de la gravedad y es conocida como agua de gravitación.
Esta agua, si llueve mucho o los riegos son excesivos, atraviesa el perfil del suelo hasta llegar a las capas freáticas profundas. En el caso de que se encuentre con obstáculos, como una capa impermeable en los horizontes inferiores del suelo (generalmente una capa rica en arcillas u horizontes endurecidos: “cretas”) y si la pendiente es débil o nula, se forma una capa de agua suspendida temporal. Esta capa saturada de agua se mantiene sólo durante los períodos húmedos, agotándose en los secos. Se trata de las conocidas charcas.
La mayor parte del agua de gravitación, la denominada de flujo rápido, drena durante las primeras horas a través de las grietas y poros más grandes (mayores de 50 micras de diámetro). Otra parte, la de flujo lento, puede tardar varios días en descender a través de los macroporos de menor tamaño (entre 50 y 10 micras).
Al cabo de unos días, cuando ya ha drenado el agua de gravitación, el suelo presenta una determinada humedad o capacidad de retención de agua. Este agua es la que se queda en los poros más pequeños (microporos menores de 10 micras de diámetro). Se queda retenida por las fuerzas de adsorción que aparecen entre las partículas y las delgadas capas de agua que se encuentran en estos microporos ( es la misma fuerza que hace que las gotas de agua que se queden pegadas a los cristales y la que permite que el agua suba por los tubos de pequeño diámetro o capilares). Esta agua retenida, después de que ha drenado el agua gravitacional, la podemos dividir en: agua capilar y agua ligada.
El agua capilar es la fracción del agua retenida por el suelo que puede ser absorbida por las raíces de las plantas, mientras que el agua ligada forma una capa tan fina alrededor de las partículas del suelo y está tan fuertemente unida a ellas que no puede ser aprovechada por las plantas.
Suelo, agua, animales y plantas
Fuente de la imagen: Google imágenes
- Importancia del agua en las plantas
El agua cumple una función crucial en la vida de las plantas. La fotosíntesis requiere que las plantas obtengan el CO2 de la atmósfera, pero al mismo tiempo se exponen a una pérdida de agua y por tanto a una amenaza de deshidratación. Para prevenir la deshidratación, las plantas deben absorber agua por las raíces y transportarla a la parte aérea. Pequeños desequilibrios entre la absorción de agua y la pérdida de agua a la atmósfera puede causar un déficit hídrico que puede llevar a un malfuncionamiento de muchos procesos celulares. Por ello, el equilibrio entre la absorción, transporte y pérdida de agua representa un importante desafío para las plantas terrestres.
Las células vegetales, a diferencia de las animales, poseen una pared celular, que les permite desarrollar una presión hidrostática interna, denominada presión de turgencia. Este parámetro es importantísimo para muchos procesos fisiológicos, como por ejemplo, el alargamiento celular, la apertura de los estomas, el transporte por el floema, así como diferentes procesos de transporte a través de las membranas. La turgencia también contribuye a la rigidez de los tejidos no lignificados.
El agua es uno de los elementos que más limita la producción vegetal tanto en la agricultura como en los ecosistemas naturales, lo que va a conducir a marcadas diferencias en el tipo de vegetación dependiente de un gradiente de precipitaciones. La razón por la cual el agua es una fuente limitante es debido a que las plantas la usan en grandes cantidades.
La mayor parte del agua absorbida por las raíces es transportada por la parte aérea y evaporada por la superficie de las hojas (aprox. 97%). Esta pérdida de agua se denomina transpiración. En contraste, una pequeña cantidad de agua absorbida por las raíces permanece en la planta para usarse en procesos de crecimiento (2%) o bien es usada en procesos bioquímicos (1%) como las reacciones de la fotosíntesis u otras reacciones metabólicas.
La pérdida de agua a la atmósfera es una consecuencia inevitable unida al proceso de fotosíntesis en las plantas terrestres. La absorción de CO2 está acoplada a la pérdida de agua mediante un proceso de difusión. Cuando el CO2 difunde al interior de las hojas, el vapor de agua difunde hacia la atmósfera. Sin embargo, por cada molécula de CO2 absorbida se pierden unas 400 moléculas de agua. Esto es debido a que el gradiente que conduce a la pérdida de agua es mucho mayor que el del CO2 absorbido. Este intercambio desfavorable ha tenido una importante influencia en la evolución de la forma y la función de las plantas y explica el porqué de la importancia del agua en la fisiología de las plantas.
El agua en las plantas
Fuente de la ilustración: Google imágenes
- Importancia del agua en los animales
Los animales también necesitan agua para llevar a cabo la actividad celular. Algunos animales beben agua regularmente para mantenerse hidratados, digerir los alimentos y construir fluidos corporales. Algunos peces necesitan agua salada y otros necesitan agua dulce. Muchos tipos de peces tales como almejas y truchas obtienen oxígeno del agua.
Algunos animales tienen el agua como su hábitat. Otros como las ranas y las tortugas necesitan agua para poner huevos y reproducirse. Las serpientes anaconda, junto con muchos reptiles viven en el agua. El agua dulce a menudo lleva gran cantidad de nutrientes disueltos de los cuales dependen los organismos acuáticos. Sin agua, no sobreviven.
Bibliografía y fuentes consultadas
Shaxson, F., & Barber, R. (2005). Optimización de la humedad del suelo para la producción vegetal El significado de la porosidad del suelo. Roma: FAO: ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA AGRICULTURA Y LA ALIMENTACIÓN.
Sierra, B. R. (09 de octubre de 2016). Informador.MX. Obtenido de Capilaridad de agua en el suelo: https://www.informador.mx/Ideas/Capilaridad-y-agua-en-el-suelo-20161009-0147.html
visualavi.com. (11 de julio de 2017). Importancia del agua en los animales las plantas y los seres humanos. Obtenido de http://www.visualavi.com: http://www.visualavi.com/importancia-del-agua/
Zaballollos, J. P. (17 de mayo de 2006). EL AGUA DEL SUELO 3: Agua de Infiltración, Agua Gravitacional y Agua Retenida. Obtenido de http://www.madrimasd.org/blogs/universo/: http://www.madrimasd.org/blogs/universo/2006/05/17/23216
Comentarios
Publicar un comentario