sensores cercanos

En cuanto a la conductividad del extracto saturado (CEe) podemos decir que, en condiciones de saturación, su valor será el mismo que el de la conductividad de la disolución (CEw).

CEe = CEw

Siempre que nos encontremos en capacidad de campo, podemos relacionar la conductividad de la disolución del suelo (CEw) con la conductividad aparente (CEa) de la siguiente forma:

CEw = 10 × CEa

Y de forma práctica, siempre que la humedad esté cercana a capacidad de campo, podemos utilizar la siguiente relación experimental

CEe= CEw/2

Hay que tener en cuenta que las relaciones experimentales que se obtengan varían en función de la humedad que contenga el suelo en cada momento y de otros factores, es decir, son una forma práctica y rápida para conocer de forma aproximada los valores de CE que tenemos en el suelo a partir de la medida de la conductividad aparente (CEa), por lo que deben emplearse con cautela.

Una de las fórmulas experimentales mas precisas, y que más se utilizan, es la expresión planteada por Hilhorst 2000, que relaciona la conductividad CEw con la permitividad dieléctrica.

Hay otros modelos populares como el de Rhoades, el de Mualem, el de Friedman (MF), etc. Algunos son empíricos, otros teóricos, y todos tienen sus propios puntos fuertes y débiles.

Cálculo de la CE de la solución contenida en los poros del suelo a partir de la CE aparente del suelo (de Bulk CE a Pore Water CE)

Los sensores instalados en campo únicamente son capaces de medir la CEa del volumen de suelo que los rodea (en ingles Bulk CE, σb).

Para muchas aplicaciones, es ventajoso conocer la CE de la solución contenida en los poros del suelo (CEw) (en ingles Pore Water CE, σw), que como ya se ha comentado es un buen indicador de la concentración de sales en el suelo. Tradicionalmente, CEw se obtiene extrayendo el agua intersticial del suelo, por ejemplo con un lisímetro, y midiendo CEw directamente de la solución, un proceso que requiere mucho tiempo y mano de obra.

Números trabajos de investigación determinan empíricamente la relación entre CEa y CEw. El más utilizado es el de Hilhorst (2000) que aprovechó la relación lineal entre la permitividad dieléctrica aparente o global del suelo (Ɛa) y la CEa para convertir con precisión CEa en CEw si se conoce Ɛa.

Los sensores de suelo suelen medir la CE y Ɛa casi simultáneamente en el mismo volumen de suelo.

Por lo tanto, se adaptan bien a este método, de hecho las fórmulas experimentales que vamos a exponer seguidamente son las que mas se utilizan.

La conductividad del agua intersticial (CEw) se determina a partir de la ecuación siguiente (ver Hilhorst, 2000, para la demostración teórica):

CEw = (Ɛw CEa) / (Ɛb – ƐCEa = 0)

dónde

CEw es la conductividad eléctrica del agua intersticial (dS/m),

Ɛw es la parte real de la permitividad dieléctrica del agua intersticial del suelo (sin unidades),

CEa es la conductividad eléctrica aparente (dS/m), medida directamente por los sensores,

Ɛa es la parte real de la permitividad dieléctrica del suelo a granel (sin unidades), y

ƐCEa = 0 es la parte real de la permitividad dieléctrica del suelo cuando la conductividad eléctrica aparente ó total es 0 (sin unidades).

La permitividad dieléctrica del agua intersticial del suelo (Ɛw ) se calcula a partir de la temperatura del suelo utilizando

Ɛw = 80,3 – 0,37 ⋅ (Tsuelo – 20)

donde Tsuelo es la temperatura del suelo (°C) medida por un sensor colocado junto al sensor que mide la CEa. Se puede observar que Ɛw tiene un valor cercano a 80.

Finalmente, ƐCEa = 0 es un término compensado que representa vagamente la permitividad dieléctrica del suelo seco.

Hilhorst (2000) recomendó que se utilice ƐCEa =0 = 4,1 como valor genérico.

Por otro lado, Hilhorst (2000) ofrece un sistema sencillo y fácil para determinar ƐCEa =0 para todo tipo de suelos, lo que mejora la precisión del cálculo de CEw en la mayoría de los casos.

El método para calcular CEw según la ecuación de Hilhorst da como resultado una buena precisión (±20 %) en suelos húmedos y otros medios de cultivo.

En suelos secos, donde el VWC es inferior a 0,10 m3/m3, el denominador de la Ecuación se vuelve muy pequeño, lo que genera grandes errores potenciales en el cálculo. Se recomienda que CEw no se calcule en suelos con VWC < 0,10 m3/m3 utilizando este método

Cálculo de la CE del Extracto Saturado a partir de la CE de la solución del suelo (Pore Water Versus Saturation Extract EC)

Un volumen cualquiera de suelo estará ocupado por una fracción sólida, (ya sea orgánica como material vegetal y/o mineral como partículas de arena) y otra fracción hueca constituida por poros pequeños y grandes, susceptibles de ser rellenados por aire y agua.

La Conductividad Eléctrica del extracto saturado (CEe) es la CE del agua de los poros extraída de la pasta saturada de suelo y es diferente de la CE del agua existente en el espacio poroso de los suelos (CEw).

La CEw podría medirse directamente si el suelo se comprimiera a alta presión para extraer el agua fuera de la matriz del suelo y a esa agua recolectada se analizará para determinar la CE.

La CEe se obtiene mediante un procedimiento estándar que consiste prácticamente en humedecer el suelo con agua destilada hasta que se sature, seguidamente el suelo se coloca sobre papel de filtro en un embudo de vacío y se aplica succión. La medición de la CE del agua extraída de la muestra saturada dará la CE del extracto de saturación.

Este valor, el de CEe es el más usado en las recomendaciones sobre salinidad.

En condiciones de saturación, el valor de CEe es el mismo que el de CEw

CEe = CEw

Teóricamente, si suponemos que la sal permanece en el suelo mientras disminuye el contenido de agua, la CEw y la CEe están relacionadas por el grado de saturación (VWC/porosidad total) del suelo, por lo que se puede calcular CEe a partir de la siguiente ecuación:

CEe = CEw (VWC/VWCS)

Donde VWC es el contenido volumétrico de agua en el suelo (Volume Water Content) y VWCS es el contenido volumétrico del suelo en saturación, que se puede calcular a partir de la densidad aparente del suelo:

VWCS = Φ = 1 – ρb / ρs

donde:

Φ es la porosidad en tanto por uno, y por tanto VWCS

ρb es la densidad aparente del suelo seco,

ρs es la densidad de los minerales (se suele suponer que el peso de 1 m3 de roca maciza, sin poros, pesa 2650 kg),

Las ecuaciones anteriores se pueden utilizar para evaluar la salinidad de los suelos, siempre que el contenido de humedad sea alto para que las suposiciones tengan la mayor precisión posible.

Un ejemplo de cálculo ilustra esta relación:

Supongamos un suelo que tiene una densidad aparente seca de 1500 kg/m3 y en un momento determinado un contenido volumétrico de agua (Volume Water Content, VWC) de: VWC = 0,1 m3/m3 y con un valor de CEw= 0,7 dS/m

El volumen de aire del suelo o porosidad total del suelo se puede calcular de la siguiente forma:

VWCS = Φ = 1 – ρb / ρs = 1 – 1500/2650 = 0,43

y la CEe se puede calcular como:

CEe = CEw · (VWC / VWCs) = 0,7× (0,1 / 0,43) = 0,162 dS/m

Dónde:

Φ es la porosidad total en tanto por uno, o VWC en saturación

ρb es la densidad aparente del suelo seco,

ρs es la densidad de los minerales (se suele suponer que el peso de 1 m3 de roca maciza, sin poros, pesa 2650 kg),

VWC es el contenido volumétrico de agua o humedad (Volume Water Content). Es una medida numérica, porcentual, de la humedad del suelo.

En la práctica, la EC de la solución calculada a partir de este método y la EC de la solución obtenida de un análisis de suelo de laboratorio pueden no concordar porque humedecer el suelo hasta obtener una pasta saturada es muy impreciso.