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Cálculo de la CE de la solución del suelo a partir de la CE aparente

Conductividad Electrica de la solución del suelo ¿Cómo calcularla?
Conductividad Electrica de la solución del suelo
¿Cómo calcularla?

Calcular la CE de la solución del suelo (Pore EC -σw-) a partir de la CE aparente (Bulk EC -σb-) NO consiste en cambiar las unidades, en realidad es un modelo. O mejor dicho, muchas clases de modelos diferentes. Algunos son empíricos, otros teóricos, y todos tienen sus propios puntos fuertes y débiles.

Decagon Devices Inc. ha optado por el modelo Hillhorst, pero hay otros modelos populares, como el modelo de Rhoades y el de Mualem y Friedman (MF).

Si estás interesado en estos modelos puedes descargarte un artículo de revisión a través de este enlace

La Conductividad Eléctrica (CE), entrada 10

Balance de sales en el suelo utilizando la Conductividad Eléctrica

Imagen de la Facultad de Agronomia. Universidad de la República - Uruguay
Imagen de la Facultad de Agronomia. Universidad de la República – Uruguay

La Conductividad Eléctrica del agua (CEw) es directamente proporcional a la concentración de sales, por lo que la CEw se puede utilizar para conocer la concentración de sales (además de los análisis que hagamos).

Sí somos capaces de medir la CEw aplicada al suelo, y también la CEw del drenaje, se puede calcular la fracción de agua que es transpirada por las plantas y la fracción drenada. Este método es útil para medir balance de agua en campo.

En el Blog.lisimetro.com explican como hacerlo, sigue este enlace 

Convertir la CE de la solución del suelo en la CE del Extracto Saturado

Suelo con problemas de salinidad ¿Cual es su valor de CE?
Suelo con problemas de salinidad ¿Cual es su valor de Conductividad Eléctrica?

La Conductividad Eléctrica del extracto saturado (CEe o σe) es la CE del agua de los poros extraída de la pasta saturada de suelo. El suelo humecta con agua destilada hasta saturación y a continuación el suelo se coloca sobre un papel de filtro en un embudo de vacío y se aplica succión. La medida de la CE de esta agua extraída del suelo es la CEe
Y este valor de CEe es el más usado en las recomendaciones sobre salinidad
También se puede calcular a partir de los valores de la CE de la solución del suelo con la siguiente ecuación

σe= σw (θ/θs)

que sí la combinamos con las ecuaciones (1) y (4) de la entrada anterior sobre CE, obtenemos

σe= 80θσb/ θs(εb- 4,1)

Esta ecuación parece ser por el momento la más útil para evaluar salinidad en campo. Y una vez más, hay que emplearla con valores de contenido de humedad del suelo elevados para que el modelo de Hilhorst tenga la mayor precisión posible
Por ejemplo, si la densidad aparente de nuestro suelo es 1,33mg/m3 y usamos la ecuación 4, obtendremos un valor de saturación del contenido de humedad del suelo (θs) de 1 – 1,33/2,65= 0,5
Si hemos medido una CE aparente de 0,3 dS/m cuando el contenido de humedad del suelo es 0,345 m3/m3 y la εb=20, entonces la σe será
(80*0,345*0,3)/0,5(20 – 4,1)= 1,04 dS/m

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Convertir la CE aparente del suelo en la CE de la solución del suelo (de Bulk CE a Pore Water CE)

sensores CE del sueloLos sensores instalados en campo únicamente son capaces de medir la CE aparente (σb, Bulk). Se han realizado numerosos trabajos y esfuerzos para determinar la relación entre σb y la CE de la solución del suelo (σw).  Hilhorst (2000) aprovechó la relación lineal entre la permitividad dieléctrica aparente del suelo (εb) y la σb para permitir la conversión desde σb a σw si se conoce εb. Los sensores GS3 y 5TE miden εb y σb casi simultáneamente en el mismo volumen de suelo. Son, por tanto, muy adecuados.

La CE de la solución del suelo se puede determinar a partir de (ver Hilhorst, 2000) la ecuación (1)

σw= εw σb/ εb – εσd=0   (1)

dónde σw es la CE de la solución del suelo (DS/m). εp es la fracción real de la permitividad dieléctrica de la solución del suelo (adimensional). σb es la CE aparente (dS m) medida directamente por el sensor. εb es la fracción real de la permitividad dieléctrica del suelo aparente (adimensional). εσd=0 es la fracción real de la permitividad dieléctrica cuando σb=0 (sin unidades). εw tiene un valor cercano a 80

Se puede obtener un valor más preciso a partir de la temperatura del suelo, usando la ecuación (2) dónde:

εp= 80,3 – 0,37(Tsoil – 20) (2)

Tsoil es la temperatura del suelo (ºC) medida con un sensor de temperatura colocado junto al sensor que mide la CE aparente (tal y como diseña Decagon sus sensores de CE del suelo). εb también la miden la mayoría de sensores de grado de investigación.  εσb=0 es un término compensatorio libre que representa la permitividad dieléctrica del suelo cuando el EC=0. Hilhorst (2000) recomienda que εd = 4,1 se utilice como valor genérico. Hilhorst (2000) proporciona un método simple y fácil para determinar εσb=0 para cada suelo individual, lo que mejora, la mayoría de las veces, la precisión del cálculo de σw.

Las pruebas de Decagon Devcies Inc. indican que el método anterior para calcular σw proporciona una buena precisión (±20%) en suelos y sustratos con contenido de agua elevado. Pero, a medida que el contenido de humedad disminuye el denominador de la ecuación (1) se hace más pequeño, lo que lleva a grandes errores potenciales en el cálculo.

Para mejorar los resultados se recomienda utilizar la ecuación Hilhorst cuando el contenido de agua es elevado y a continuación calcular la CE de la solución del suelo a menor contenido de agua suponiendo que la sal permanece en el suelo mientras se extrae el agua. Usando esta suposición (3)

σp= σe (qs/θ) (3)

dónde q es el contenido volumétrico de agua del suelo y θs es el contenido de agua en saturación, que se puede calcular a partir de la densidad aparente del suelo (4)

θs= 1 – (ρbs) (4)

ρb es la densidad aparente del suelo (Mg/ m3) y ρs es la densidad de un sólido (2,65 Mg/m3 para suelos minerales).

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La CE del Extracto Saturado: El método tradicional

conductividad electrica del extracto de pasta saturado
imagen de https://www.drcalderonlabs.com/

La CE del extracto saturado (Saturation Extract EC, σe) proporciona con exactitud la cantidad de sal presente en el suelo y se puede convertir a salinidad del suelo. Esta es la forma tradicional de medir la CE.

Partiendo de una muestra de suelo, se añade agua desionizada hasta conseguir una pasta saturada, se extrae el agua, y a continuación se mide la CE de la solución extraída.
La mayoría de los valores de CE publicados en la bibliografía suelen ser casi siempre de CE de extracto saturado.

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La CE de la solución del suelo: lo que muchos suponemos que medimos

ce de la solución del suelo labFerrer

La Conductividad Eléctrica CE de la Solución del Suelo (Pore Water EC) o del agua del suelo (σw) es la CE del agua de los poros del suelo. Los investigadores, técnicos y vendedores de sondas, entre otros, a menudo confunden el valor procedente de un sensor que mide la  CE del suelo con la CE de la solución del suelo. NO es lo mismo

Idealmente, bastaría con medir la CE del agua de los poros del suelo in situ. Pero, aunque es fácil imaginarlo, esto sensores superdiminutos deberían de acertar de lleno en un poro del suelo. Obviamente, no es posible medir la CE del agua en esta escala.

De hecho, la única forma de medir la CE del agua de los es extrayendo un muestra de agua del suelo y a continuación medir la CE de esta muestra.

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Más de una forma de medir la CE

Existen tres formas de medir y expresar la CE del suelo. Tenemos:

CE de la solución del suelo, Pore EC (σw)
CE aparente, Bulk EC (σb)
CE del extracto saturado, saturation extract EC (σe)

Las tres son DISTINTAS, aunque están relacionadas pero necesitamos herramientas para poder convertir una en otra.
Y con el fin de entender los datos que tenemos es necesario saber qué tipo de CE estamos midiendo.

valores de CE decagon LabferrerSi estamos Fertilizando, necesitamos saber si el abono se mantiene en la zona radicular o si por el contrario hay lixiviación de nutrientes. Esta es una de las aplicaciones clave y la gráfica muestra
• Indicación clara de la pérdida de nutrientes
• Indicación clara del drenaje

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Unidades de Medida de la CE

La unidad del SI (Sistema Internacional) para la Conductancia Eléctrica es la Siemen, por lo que la CE  tiene unidades de S/m. En bibliografia antigua, se encuentra expresada en mho/cm.
1 mmho/cm es igual a 1 mS/cm, pero como el SI desaconseja usar submúltiplos en el denominador, la unidad se cambia a deciSiemen por metro (dS/m), que es numéricamente equivalente a mmho/cm o mS/cm.

Clasificación (USDA) de los suelos según el valor de CE

valores de CE para agricultura LabFerrer Decagon CELa Conductividad Eléctrica (CE), entrada 3

Sales y Cultivos ¿Cuál es el problema?

salinidad CE suelo sondas humedad del suelo LabFerrerMucha gente ha aplicado demasiado fertilizante, por lo general por accidente, y ha matado la hierba e incluso las plantas. Solemos decir que el fertilizante ha quemado las plantas, pero no es el nutriente en sí mismo el que causa el daño, es su efecto sobre el agua.                     Las plantas absorben agua, pero no las sales en una cantidad apreciable. Al añadir sal al suelo a través de la fertilización y el riego, se van concentrando.
La sal puede causar una gran variedad de problemas, por ejemplo, el Na+ puede alcanzar concentraciones tóxicas para las plantas. Evidentemente, algunas plantas son más sensibles que otros a la sal.  El rendimiento de las judías se ve afectado sí la CE del extracto saturado (CEe) >2 dS/m, mientras que la cebada se puede cultivar hasta con valores de CEe= 16 dS/m sin disminución del rendimiento.

Cultivos muy Sensibles a la Salinidad: trébol rojo, guisante, judías, pera, naranja
Moderadamente Tolerante: trigo, tomate, avena, alfalfa, patata
Altamente Tolerantes: palmera datilera, cebada, remolacha azucarera, algodón, espinacas

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Por qué hay que medir la Conductividad Eléctrica (CE)

sales conductivida electrica sondas de humedad labferrerEl 40% de la superficie cultiva está en regadío y los problemas de salinidad afectan a una quinta parte de ellas, porque todas las aguas de riego contienen, en mayor o menor medida, algo de sal. Sí dejamos que las sales se depositen alrededor de la zona radicular, dañará a las plantas, reducirá el rendimiento e incluso a largo plazo pueden modificar la estructura del suelo.
Con el fin de preservar la productividad de los cultivos en regadío, tenemos que aprender a manejar las sales.
La Conductividad Eléctrica (CE) es la clave para hacer estas medidas y controles, debido a que la concentración de sales en agua afecta directamente a su conductividad. Por lo tanto, medir la CE es una muy manera eficaz de medir concentraciones de sal en el agua del suelo.

Qué Debemos Hacer:
• Medir la cantidad de sal que tenemos actualmente en el suelo
• Determinar la cantidad de sal que estamos añadiendo a través del riego
• Monitorizar continuamente para manejar las sales cuando regemos

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