sensores cercanos

Reducción del rendimiento por efecto de la salinidad

Las sales afectan a las propiedades físico-químicas del suelo y por tanto afecta al rendimiento de las plantas. La tolerancia a la salinidad de la mayoría de los cultivos es relativamente baja.

← Fig: Rendimiento de las plantas cuando crecen en ambientes salinos comparado con el rendimiento cuando no hay salinidad. (los cultivos se suelen clasificar respecto a la salinidad con el Valor umbral [dS/m] y la pendiente [%dS/m] de esta grafica)

Efectos de la salinidad sobre las plantas:

• Déficit hídrico debido al efecto osmótico: El potencial hídrico en un suelo salino disminuye, el agua queda más retenida en ese suelo por lo que a la planta le va a costar más absorberla y la planta termina marchitándose.
• Efectos específicos: Toxicidad iónica (Cl, Na, B) y/o deficiencia nutricional (N, K, Ca, P) debido a que los iones sueltos compiten por estos elementos nutricionales de las plantas.

Por ejemplo, cuando el contenido de sodio en un suelo es muy elevado, se pueden producir daños como:

• Germinación lenta y desigual de la semilla
• Marchitamiento repentino
• Retraso de crecimiento
• Quemaduras marginales en las hojas (especialmente en las hojas inferiores y viejas)
• Amarillamiento de la hoja
• Caída de las hojas
• Muerte de las raíces
• Desarrollo restringido de las raíces
• Muerte gradual o repentina de las plantas

← Fig. Efecto de la salinidad sobre plantas de vid. Izquierda: Toxicidad iónica por sodio. La toxicidad del sodio se presenta en forma de necrosis o quemaduras en las puntas y las orillas de las plantas, tal como ocurre en la toxicidad asociada con micronutrientes. Derecha: Toxicidad iónica por cloro. Comienza por un amarilleamiento prematuro de las hojas (clorosis), la cual conduce a la necrosis de las puntas

No hay que olvidar el agua de riego, un agua con una CE < 0,7 dS/m no afecta a la mayoría de los cultivos y si la CE > 3 dS/m afecta a la mayoría de los cultivos.

Por otro lado, la elección correcta del fertilizante a aplicar ayudará a disminuir los riesgos de salinidad y podrá prevenir o reducir las pérdidas de rendimiento a que pueden estar expuestos los cultivos.

Se ha visto que la salinidad afecta al cultivo en su capacidad de absorción hídrica, produce clorosis y necrosis, incluso toxicidad. Por tanto, es muy importante controlar la CE por medio de sensores.

Es útil saber que las plantas solo pueden absorber nutrientes cuando están en forma iónica. Cuando los nutrientes se disuelven en agua, se dividen en iones que llevan una carga eléctrica, cuantos más iones hay, más electricidad conduce.

La conductividad eléctrica aparente del suelo (CEa) se refiere a capacidad que tiene el suelo de transmitir una corriente eléctrica siendo una propiedad distinta de la conductividad eléctrica del suelo (CEe) del extracto de saturación del suelo, que es un indicador de la concentración de sales disueltos en la solución del suelo.

El procedimiento estándar para la determinación en laboratorio de la salinidad de los suelos requiere la realización de lo que comunmente se denomina «pasta saturada del suelo», para posteriormente obtener el extracto de saturación que es donde se mide la conductividad eléctrica. El procedimiento se lleva a cabo añadiendo agua destilada a una muestra de suelo, mezclándolos hasta hacer una pasta que esté saturada de agua. Se obtiene entonces el extracto de saturación por filtración de la pasta mediante una bomba de succión, y se realiza la medida de conductividad eléctrica del mismo. Con este valor de conductividad eléctrica en extracto de saturación (CEe) se puede clasificar el grado de afectación por salinidad del suelo.

En base a esta CEe y a la respuesta de los cultivos, los suelos se clasifican en:

↑ Fig: Escala de graduación de la CEe

Estos umbrales de CEe se han elegido porque la mayoría de los cultivos no tienen pérdidas de rendimiento con valores inferiores a 2 dS/m, sufren pérdidas de moderadas a altas (según su tolerancia) con valores entre 2 y 8 dS/m, y tienen generalmente pérdidas muy elevadas con valores superiores a 8 dS/m.

La conductividad eléctrica del medio (o suelo a granel) es la CE de la matriz compuesta por suelo / agua / aire y es el parámetro medido por los sensores de suelo. A este valor de conductividad se le llama conductividad eléctrica aparente (CEa) del suelo. Los sensores de suelo miden la CE del medio como un todo, teniendo en cuenta que ese todo es una matriz de suelo/aire/agua, por lo que su valor depende de otras propiedades del suelo, a parte de la propia salinidad, como son la humedad y la textura de este. La CEa de un suelo, en consecuencia, es distinta de la CE de una solución del suelo, y por supuesto distinta de la CEe (conductividad eléctrica en el extracto de saturación). Sin embargo, la utilización de sondas presenta la ventaja de la inmediatez de la medida y la desventaja de la compleja correspondencia que existe entre la medida de la sonda y la medida de referencia en el extracto de saturación.

• Los iones disueltos en la solución del suelo son los componentes principales que conducen de la electricidad en la matriz del suelo, y por lo tanto la CEa es altamente dependiente del nivel de salinidad del suelo. También, la CEa subirá y bajará lógicamente con la humedad del suelo.
• La CEa en el suelo es más compleja que en una muestra de agua o una muestra de suelo en el laboratorio, y puede ser difícil y confuso de interpretar.
• Las mediciones de CEa proporcionadas por sensores de suelo son la conductividad eléctrica de la matriz dinámica del suelo como un todo, que es la suma de las conductividades eléctricas de todos los diferentes caminos de la corriente.
• Ningún sensor de suelo puede distinguir directamente la diferencia entre los diferentes caminos ni tampoco distinguir la diferencia entre el cloruro de sodio y cualquier otro tipo de iones de la solución que tengan cierta influencia en la conductividad eléctrica del suelo / agua / matriz de aire.

• Contenido de agua en el perfil
• Sales disueltas
• La temperatura del suelo
• Características del suelo (granulometría, tipo,…)

Esto implica que para comparar valores de CE entre distintas medidas, se tengan en consideración que sean con el mismo porcentaje de humedad (para aliviar efecto humedad) y a una temperatura parecida, e intentar medir siempre en el mismo punto (para aliviar efecto suelo).

Si se correlaciona la CEa con los mapas de rendimiento puede dar una idea sobre la tasa de nitrógeno a aplicar, aunque tal correlación no siempre existe, y se deben tener en cuenta muchas consideraciones agronómicas adicionales. Por tanto, la CEa es una herramienta más que se puede utilizar pero con mucha precaución.

Tipos de sensores de Conductividad eléctrica aparente (CEa) del suelo

Estos pueden clasificarse según su principio de funcionamiento:

• De Resistividad eléctrica (Re): exigen un buen contacto entre el sensor y el suelo. Son económicos.
• De capacitancia (FDR y TDR): algunos sensores dentro de este grupo no requieren de un contacto tan perfecto como los de Re. Existe un amplio rango de prestaciones y precios.
• Inducción electromagnética (EMI): no necesitan contacto entre el instrumento y el suelo. Son rápidos pero caros.
• De inyección de corriente: También llamada de electrodos de contacto. Se basa en la creación de un campo eléctrico directamente en el suelo mediante dos electrodos de contacto que inyectan una corriente y entre otros electrodos se miden las diferencias de voltaje que aparecen.

De tipo electromagnético (EMI)

Sensor compuesto de dos bobinas separadas una distancia conocida. A la primera bobina se le somete a una tensión variable de forma que crea un campo magnético que es conducido por el suelo en función de su capacidad conductora hasta la siguiente bobina donde un circuito electrónico interpreta la lectura de tensión que se obtiene en esta bobina secundaria y lo convierte a valores de CEa, que expresa de forma indirecta la salinidad del suelo.

↓ Fig: fotografías de Sensores electromagnéticos de CEa de suelos. Izquierda: Sensor EM38RT de Geonics. Derecha: Sensor electromagnético, con GPs y datalogger acoplado a un 4×4.

La forma en que opera el sensor es muy sencilla. El sensor simplemente se apoya en el suelo y mide de forma instantánea. Se trata de una técnica de medición no invasiva que está siendo utilizada en los últimos años para cartografiar la salinidad de campos de cultivos, ya que se le añade al equipo un GPS para georreferenciar las lecturas y se acopla todo a un tractor que circula por la parcela a cartografiar su salinidad.

↓ Fig: Mapas de CEa de una parcela obtenida con un sensor electromagnético acoplado a un tractor. Izquierda: Puntos registrados con valores obtenidos. Derecha: Mapa tratado a partir del de la izquierda.

Para obtener medidas fiables de la salinidad del suelo, las sondas se deben calibrar frente a mediciones de conductividad eléctrica en el extracto de saturación.

La aplicación de este sensor a nivel de parcela suele estar relacionada con el interés por conocer qué tipo de cultivos son los más adecuados para evitar pérdidas de rendimiento.

De inyección de corriente

En este caso una corriente eléctrica se inyecta en el suelo por medio de un par de electrodos, en forma de discos, llamados discos activos o de emisión. Normalmente esta corriente es una corriente alterna para evitar efectos de polarización y de corrientes secundarias. En otros dos pares de electrodos en forma de disco, llamados discos de medida o receptores en contacto con el suelo se mide un voltaje resultante de la distribución espacial de las resistividades eléctricas del suelo atravesadas por la corriente inyectada. La relación del voltaje y la intensidad de la corriente, multiplicado por una constante (factor geométrico que depende de la configuración de los electrodos) es la resistividad eléctrica aparente (ra),

La distancia entre los discos activos y los discos receptores determina la profundidad a la que se mide la conductividad eléctrica, ya que la corriente emitida por los discos activos tiene que crear un arco de mayor tamaño a medida que viaja a discos más separados. Con la configuración normal del equipo, la medida conductividad se realiza a 36 cm de profundidad, entre los discos activos y los receptores interiores, y a 90 cm de profundidad utilizando los discos receptores exteriores. Según las necesidades del estudio, los brazos que soportan los discos receptores exteriores se pueden recoger, con lo que se obtiene únicamente la medida a 36 cm.

Estos equipos, iguales que los EMI, se utilizan para cartografiar la CEa de campos de cultivos, ya que se le añade al equipo un GPS para georreferenciar las lecturas y se acopla todo a un tractor que circula por la parcela haciendo pasadas generalmente paralelas para la obtención de valores y después hacer el mapa.

• Relación entre las distintas conductividades eléctricas del suelo

Modelos comerciales

• Tri-Sensor de Humedad, Temperatura y Conductividad Eléctrica: Modelo Teros 12. Marca: Meter Group.