Comprensión del movimiento del agua en el suelo

Breve descripcion
Es necesario tener una buena comprensión del ambiente bajo tierra y de como este ecosistema
(módulo de materia orgánica) funciona para que pueda ser manejado más apropiadamente.
La cantidad de lluvia que entra en el suelo (infiltración) será gobernada por la intensidad de
la tormenta de lluvia en relación con la tasa de infiltración del suelo. La excesiva labranza y
la pérdida de materia orgánica a menudo resultan en una tasa de infiltración reducida
debido a la pérdida de porosidad de la superficie.

Cuando la intensidad de la lluvia es mayor que la tasa de infiltración, habrá escorrentía,
resultando en un desperdicio de agua que podría haber sido usada para la producción de
cultivos y para la recarga de las aguas subterráneas. La tasa a la cual la lluvia se infiltra
dentro del suelo es influenciada por la abundancia, estabilidad y dimensión de los poros en
la superficie del suelo, su contenido de agua y por la continuidad de los poros de
transmisión dentro de la zona radical.

Las tasas de infiltración son afectadas por:
• la cantidad de agua presente en el suelo en el momento de la lluvia, la cual dependerá del
momento de ocurrencia de la última tormenta de lluvia y de la permeabilidad del suelo, y
• de la capacidad del suelo para retener el agua, la cual variará con la profundidad del
suelo, la pedregosidad y la textura.
Los factores más importantes responsables de las bajas tasas de infiltración de la lluvia son:
• exposición de los suelos a los impactos de las gotas de agus de lluvia
• la compactación del suelo que produce el deterioro de los poros
• la baja permeabilidad del suelo

Exposición de suelos a impactos de gotas de lluvia
Cuando las gotas de lluvia caen directamente sobre la superficie del suelo sin ser antes
interceptadas por la vegetación u otros materiales en la superficie del suelo, llevan energía que
puede desintegrar los agregados del suelo en pequeñas partículas que salpican. Estas partículas
pueden cerrar los poros de la superficie del suelo y formar capas finas e impermeables de
sedimentos en la superficie, conocidas como costras, las que dificultan la infiltración de la lluvia.
Mientras mayor sea la exposición de los suelos a las gotas de lluvia, o lo que es lo mismo,
cuanto menos cubierto está el suelo por vegetación, residuos de cultivo, capas de cobertura,
etc., mayor será el cerrado de los poros de la superficie y la formación de costras y menor
será la infiltración de agua.

Compactación del suelo que resulta en el deterioro de los poros del suelo
La compactación del suelo por máquinas e implementos y por el tráfico de animales y
hombres puede destruir o reducir enormemente las dimensiones de los poros del suelo y,
por ende, reducir la tasa de infiltración del agua de las lluvias. El grado de afectación que
tendrán los poros dependerá de la presión aplicada y del contenido de agua del suelo. A
mayor presión y mayor contenido de agua en el suelo, mas fácilmente serán comprimidos y
destruidos los poros.

Baja permeabilidad del suelo
La permeabilidad del suelo se refiere a la velocidad a la cual el agua de lluvia se mueve a
través del suelo, a diferencia de la infiltración que se refiere a la velocidad a la cual el agua
de lluvia se mueve dentro del suelo. Si la permeabilidad del suelo es baja comparada con la
intensidad de la lluvia, los poros o espacios dentro de la superficie del suelo se saturarán
rápidamente con agua resultando en la pérdida de la lluvia bajo la forma de escorrentía. Este
fenómeno es probable que se desarrolle mas rápidamente en suelos con un volumen limitado
de poros o espacios que en suelos que llevan largo tiempo saturados con agua y en suelos
con una capa freática alta.

Cuando una tormenta de lluvia fuerte cae sobre un suelo bien estructurado, el agua de lluvia
percola a través del suelo seco como un frente de humedad, saturando temporalmente el
suelo y desplazando el aire. Esto es acompañado por el rápido drenaje del agua desde los
poros más grandes (mayores de 0,05 mm) mediante la gravedad y la presión de la masa de
agua de lluvia que se encuentra arriba. Estos poros grandes ejercen solo pequeñas fuerzas de
atracción en el agua del suelo. Después de casi dos días de drenaje se habrá alcanzado o
llenado la capacidad del campo y el aire habrá reentrado en los poros más grandes.

La compactación del suelo
como resultado de prácticas
convencionales conduce a un
pobre drenaje del agua de
lluvia después de una
tormenta severa, mientras que
las prácticas de agricultura de
conservación (a la izquierda)
mejoran la estructura interna
del suelo y permiten una
rápida infiltración y
percolación del agua de lluvia.
D. McGarry
En suelos pobremente estructurados, el agua de lluvia drenará más lentamente. El drenaje
muchas veces continúa por algunas semanas dependiendo de la profundidad del horizonte
más bajo y de la continuidad de los poros más grandes en profundidad. En suelos finos con
buena textura y con grietas de drenaje, el agua descenderá a través de las grietas después de
lluvias fuertes y antes que el suelo se sature; mientras tanto partes del perfil del suelo
pueden estar aún secas. Si el agua de drenaje entra en un poro más pequeño mientras está
pasando a través del suelo, será retenida, de lo contrario continuará hasta alcanzar el nivel de
agua freática contribuyendo a la recarga de las aguas subterráneas.

Una vez que el agua de drenaje ha sido perdida de la zona radical, el movimiento posterior
del agua dentro de esa zona es lento y se conoce como movimiento capilar. Este movimiento
es causado por las fuerzas de atracción, conocidas como fuerza de tensión superficial, la cual
es ejercida por las partículas de suelo en el agua. Este movimiento puede ocurrir en cualquier
dirección e incluye el movimiento del agua hacia arriba desde la capa freática. Las fuerzas de
la tensión superficial empujan al agua hacia dentro de los poros dentro del suelo; cuanto más
pequeños son los poros, el agua es más fuertemente atraída y retenida.

El agua es capaz de moverse a través de los suelos como vapor de agua. El ejemplo más
importante es la pérdida de vapor de agua por evaporación desde la superficie del suelo.
Esto sucede cuando la concentración de vapor de agua en el suelo cerca de la superficie es
más alta que aquella que hay en la atmósfera inmediatamente superior. El vapor de agua se
moverá desde el suelo a la atmósfera. Mientras más seca y caliente esté la atmósfera
comparada con la superficie del suelo, mayor será la velocidad de evaporación desde el
suelo, siempre y cuando pueda ser suministrada suficiente agua a la superficie gracias al
movimiento capilar desde las capas inferiores. Los suelos de textura fina tienen abundantes
poros pequeños y por eso, se producirá generalmente un mayor movimiento capilar de agua
hacia la superficie en los suelos de textura fina que en los de textura gruesa.

La escorrentía ocurre cuando la intensidad de la lluvia es mayor que la velocidad a la cual la
lluvia se infiltra en el suelo. En buena medida es la calidad de la superficie del suelo la que
determina cuanta lluvia se infiltró y cuanta se perdió como escorrentía. El manejo del suelo y
del cultivo tienen una marcada influencia de cuanta agua y por cuanto tiempo la superficie
del suelo es expuesta directamente a las gotas de lluvia, con los riesgos de destruir la
porosidad de la superficie. Las prácticas de manejo, por lo tanto, tienen una profunda
influencia en la cantidad de lluvia que se infiltra un suelo para el beneficio de los cultivos y
las aguas subterráneas.

La escorrentía solo ocurrirá en la tierra con pendiente y donde hay pocos obstáculos
transversales que eviten el flujo del agua. Aún ligeras diferencias en la elevación y muy
ligeros gradientes de menos de 2 por ciento pueden causar una escorrentía importante. En
situaciones donde no se pierde agua de escorrentía, puede incluso ocurrir escorrentía dentro
del campo llevando a diferencias importantes en la cantidad de agua recibida por el cultivo
en diferentes partes de ese campo.

El agua es retenida en el suelo de dos maneras. Puede acumularse en el suelo debido a la
presencia de una capa impermeable debajo de la superficie, la cual impide el drenaje normal.
Tal acumulación resulta en una saturación del suelo, una condición frecuente llamada
anegamiento o inundación. El anegamiento es una característica permanente de algunos
suelos, pero en otros puede ser temporal, ocurriendo solo durante un período de drenaje
lento seguido de una entrada de exceso de agua en el suelo. El anegamiento de las tierras
agrícolas es difícilmente considerado una buena característica; el agua almacenada en tales
casos está simplemente en ese lugar debido a que no puede encontrar otra salida.
El segundo mecanismo de retención del agua por los suelos es la capilaridad. Este fenómeno
es causado por dos fuerzas:

• la adhesión: la atracción de las superficies de las partículas de suelo por las moléculas de
agua, y

• la cohesión: la atracción de las moléculas de agua entre si.
Los componentes de la
estructura del suelo. Los
minerales del suelo con
materia orgánica forman
las unidades estructurales
del suelo o agregados. Los
microporos dentro de los
agregados y los
macroporos entre los
agregados llevan aire,
agua y facilitan la
penetración de las raíces
(USER manual, 1992)

Cuando hay una pequeña cantidad de agua se mantiene cohesionada y debe ser aplicada una
gran fuerza para removerla del suelo. En suelos secos, la mayoría del agua es mantenida en
poros muy pequeños, fuertemente unidos. Las plantas no pueden usar el agua desde tales
poros, por lo tanto, son incapaces de crecer bien bajo tales condiciones.

La capacidad de retención de agua del suelo en un lugar particular depende de la
profundidad del suelo, el volumen de los poros o espacios y la proporción de los vacíos que
retienen agua contra el empuje de la fuerza de gravedad. En un suelo arenoso hay, por lo
general, un volumen total relativamente grande de poros o espacios entre las partículas
minerales grandes, pero la mayoría de los poros son tan grandes que el agua de lluvia drena
a través de ellos y relativamente poca es retenida dentro del perfil. En suelos arcillosos puede
ser esperada la situación opuesta: puede haber una proporción grande de poros o espacios
tan pequeños que el agua de percolación puede entrar, parcialmente bajo la acción capilar, el
agua no puede drenar y puede solo ser movida por las raíces de las plantas y/o la lenta
evaporación dentro de cualquier espacio lleno de aire dentro del suelo. En suelos arcillosos
muy compactos, tanto la entrada como la salida del agua pueden ser muy lentas.

El volumen total de agua de lluvia retenida por unidad de volumen del suelo variará de
acuerdo no solo con las dimensiones de las partículas de las fracciones de arena/limo/arcilla
que constituyen el suelo, sino también con el tamaño de los poros entre las partículas.
Además, es afectado por las proporciones relativas del tamaño de cada partícula que afectan
la tasa de entrada de agua y la remoción del almacenamiento del agua residual que no es
drenada por gravedad. Obviamente, los métodos de manejo del suelo afectan la porosidad
total y la distribución por dimensiones de los poros en la zona radical.

En la mayoría de las áreas donde hay escasez de agua, es fundamental maximizar la
infiltración del agua de lluvia dentro del suelo para lograr seguridad alimentaria e hídrica. El
manejo de la tierra debería fomentar la infiltración en oposición a la lenta escorrentía. La
clave de la infiltración es mantener el suelo poroso con una cobertura de residuos de cultivos
que previene el impacto dañino de las gotas de lluvia y proporciona un substrato para los
organismos del suelo.

Las excepciones se encuentran donde es necesaria la recolección del agua de lluvia para la
producción agrícola y donde la alta infiltración puede llevar a riesgos de derrumbes de tierra
u otras formas de masivas de movimiento de tierra.