UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR
PRÁCTICA N° 6
EL AGUA DEL SUELO INTRODUCCION El agua del suelo, a pesar de su abundancia en la naturaleza, no es una sustancia corriente; existen existen grandes diferenc diferencias ias entre muchas muchas de sus propiedades propiedades y
las de compuestos compuestos que son
similares en estructura química. Esta agua es de vital importancia para el crecimiento de las plantas, plantas, no solo porque estas necesitan necesitan de ellas para realizar realizar sus procesos fisiológico fisiológicos, s, sino porque también el agua contiene nutrientes en solución. El agua presente en el suelo determina un contenido de humedad en el suelo. Esta humedad, es dinmica ya que se mueve constantemente de un lugar a otro en respuestas a las fuerzas del movimiento del agua creadas por la percolación, evaporación, irrigación, irrigación, la lluvia , la temperatura temperatura y el uso de las plantas o cultivos. Estas plantas deben gastar energía para extraer el agua del suelo; eso se debe a que el agua en el suelo est sometida a fuerzas que la retienen en los microporos capilares. !a planta deber gastar ms energía cuanto ms aprisionada esta el agua en el suelo. !a medida de la fuerza con la que el agua es retenida por el suelo suele llamarse potencial hídrico del agua, que es la suma de las fuerzas que la retienen o impulsan en el suelo. !as fuerzas que retienen el agua en el suelo depende de la textura "contenido de arcilla# y de la materia orgnica; las cuales permiten que el suelo puedan retener un volumen de agua disponible para las plantas. $onociendo el porcenta%e de humedad de un suelo, se puede determinar la cantidad de agua que existe en el suelo en un momento determinado. Este dato es importante para calcular la lamina de riego o volumen de agua necesario para realizar un riego oportuno, si es que el agua presente en el suelo es muy poca, o en caso contrario, no realizar el riego. &sí, se puede calcular la frecuencia de riego en un campo o predio de interés. & continuación se muestran los procedimientos para calcular el porcenta%e de humedad y otros experimentos que nos explican como el agua se mueve dentro del suelo.
OBJETIVO &l finalizar finalizar la prctica, los los alumnos estarn capacitados capacitados para' &plicar el método método gravimétrico para determinar el contenido de humedad en muestras de suelo. (eterminar los coeficientes hídricos del suelo "capacidad de campo y punto de marchitez# a partir de la humedad equivalente "). E.#.
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UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR $omparar el movimiento dl agua a través de tubos capilares conteniendo suelo de textura arenosa y franca.
A. DETERMINACION DETERMINACION DEL PORCENTAJE PORCENTAJE DE HUMEDAD: METODO GRAVIMETR GRAVIMETRICO ICO !a hume humeda dad d del suel suelo o se pued puede e expr expres esar ar grav gravim imét étri rica came ment nte e con con la base base en la masa masa,, o volumétricamente, con base al volumen. !a humedad gravimétrica es la forma ms bsica de expresar la humedad del suelo y se entiende por ella la masa de agua contenida por unidad de masa de sólidos del suelo. *recuentemente, se expresa como un p orcenta%e.
+ humedad gravimétrica ")d g# " "- "suelo hmedo#/-"suelo hmedo#/-"suelo secado al horno##x011 - "suelo secado al horno# -' -asa El suelo se obtiene de introducir el suelo hmedo a la estufa durante 23 horas a 0145$. !a humedad gravimétrica puede expresarse en forma de humedad volumétrica, utilizando la siguiente fórmula'
+)umedad volumétrica ")d v# 6olumen 6olumen del agua en el suelo suelo x 011 6olumen 6olumen total del suelo
7in embargo, la relación entre la humedad volumétrica y la humedad gravimétrica es la siguiente' )d v 8a x )d g 8)29 8a (ensidad (ensidad aparente g:cm 8)29 (ensidad (ensidad del agua g: cm
MATERIALES
!ampa $ilindro !atas de aluminio -artillo o comba alanza con aproximadamente de 1.0 g
PROCEDIMIENTO 0. con la ayuda ayuda del vernier, vernier, proce proceder der a medir la altura altura y el dimetro dimetro intern internos os de los cilindros cilindros metlicos para poder calcular su volumen 2. realizar realizar una una calicata calicata de 31 cm de profundi profundidad, dad, y tomar tomar muestra muestra en sus estrat estratos os de 1 a 21 cm y de 21 a 31 cm. <. introduci introducirr los cilindros cilindros en el suelo suelo ayudados ayudados con un pedazo pedazo de madera madera que debe colocars colocarse e en la parte superior del cilindro, golpeando sobre ellos con el martillo o comba hasta el ras del perfil "evitar disturbar o compactar la muestra#. !os filos externos del cilindro deben ser biselados o cortantes para que faciliten su ingreso.
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR 3. Extraer los cilindros con las muestras de suelo contenidas en ellos. $on ayuda de un cuchillo afilado o esptula y cortar en capas delgadas el suelo sobrante de los extremos hasta llegar al nivel de los bordes del cilindro. 4. =omar complementariamente peque>as porciones de suelo en cada profundidad y determinar la textura al tacto. ?. =ransferir las muestra de suelo contenidas en los cilindros a las latas de aluminio, previamente pesadas. @. $olocar los recipientes de aluminio con el suelo en la estufa a 0145$ durante 23 a 3A horas dependiendo de la textura del suelo, hasta alcanzar peso constante. !uego de este tiempo retirarlas y de%ar enfriar. A. Begistrar el peso del suelo seco cuando se observa que este no disminuye o se mantiene constante. C. $on los datos obtenidos, peso hmedo y peso seco, determinar el porcenta%e de humedad del suelo, segn la fórmula indicada anteriormente. 01. $omparar los resultados con los valores del =riangulo =extural modificado para estimación de la capacidad de campo.
B. DETERMINACION DE LA HUMEDAD EQUIVALENTE (H.E.) FUNDAMENTO Existen variados métodos de medición indirecta que nos pueden proporcionar el valor de contenido de humedad de un suelo en sus diferentes puntos de coeficientes hídricos. !a )umedad Equivalente ").E.# es el porcenta%e de humedad que queda en una muestra de suelo después de que esta ha sido sometida a una fuerza centrifuga mil veces mayor a la fuerza de gravedad durante un tiempo de <1 minutos a 2311 rpm. 7e halla en base a la formula de humedad gravimétrica $on el valor de )umedad Equivalente se puede determinar el + de humedad a $apacidad de $ampo "$$# y en Dunto de -architez "D-#.
Dara determinar la $$ se hace uso de la formula' $$ "+# 1.A?4 ).E. F 2.?2 "&plicable en suelo de textura franco, franco arcillosa, franco limo arenoso, arcilloso# $$ "+# 1.@@3 ).E. F 3.30 "&plicable en suelo de textura franco arenoso y arenoso# Dara determinar el Dunto de -architez "D-#' D- "+# ).E' : 0.A3 &dicionalmente se puede determinar' &gua &provechable + $$ / + D-
MATERIALES
$a%itas estndar de centrifugación y papel filtro $entrífuga $a%itas de aluminio con sus respectivas tapas
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alanza de aproximación "1.0 gr.# -uestra de suelo
PROCEDIMIENTO 0. 2. <. 3.
Desar <1 gr. de suelo y colocarlos dentro de las ca%itas estndar de centrifugación. (e%ar saturar las muestras con agua por un tiempo de 23 horas. $entrifugar las muestras por <1 minutos a 2311 rpm. Betirar las muestras centrifugadas y colocar una porción de han sido previamente pesadas
e identificadas. 4. Desar las latas de aluminio contenido la muestra de suelo. ?. $olocar las ca%itas de aluminio con el suelo a la estufa a 0145$ por 23 horas. !uego de este tiempo retirarlas a un desecador y de%ar enfriar. @. Desar y anotar sus datos. A. $omparar los resultados con los valores del =riangulo =extual modificado para estimación de la $apacidad de campo.
C. VISUALIZACION DEL MOVIMIENTO DEL AGUA POR EL PROCESO DE CAPILARIDAD FUNDAMENTO !a capilaridad puede demostrarse ubicando uno de los extremos de un tubo capilar de vidrio en agua. El agua se eleva en el tubo y esta elevación es mayor a medida que el dimetro del tubo sea menor. !as moléculas de agua son atraídas a los lados del tubo moviéndose hacia arriba en respuesta a esta atracción. !as fuerzas cohesivas entre las moléculas individuales de agua que no estn en contacto directo con las paredes del tubo capilar producen que estas sean también G%aladasH hacia arriba. Este movimiento del agua contina hasta que el peso del agua en el tubo balancea las fuerzas adhesivas. !o mismo ocurre en el suelo.
MATERIALES
-uestras de suelo de diferentes clases texturales. =ubos de vidrio de una pulgada de dimetro. &gua. Iasa. $ubetas.
PROCEDIMIENTO 0.
Jntroducir las muestras de suelos de diferentes clases textuales en tubos de vidrio de una pulgada de dimetro y colocar en la base de cada tubo un trozo de gasa para evitar que el
suelo se pierda. 2. 7umergir la base de los tubos en una cubeta de agua, manteniendo constante el volumen de esta. <. 9bservar la altura de ascensión del agua por efecto de capilaridad. ¬ar la altura final.
CALCULOS Y RESULTADOS
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR A. DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD GRAVIMETRICA: METODO GRAVIMETRICO(H!) D"#$%: Msuelo )medo' <@1.@g Msuelo seco"0145$#'
C&''$%:
Msh − Mss Hdg = ( ) x100 Mss Hdg =
370.7 g − 364.2 g x100 364.2 g
Hdg = 1.785%
B. DETERMINACION DE HIMEDAD A CAPACIDAD DE CAMPO (H)*(+CC) D"#$%: Msuelo hmedo F vaso A4.?g Msuelo seco F caso @A.
C&''
%$ Msh − Mss = x100 Mss 35.1 g − 27.8 g Hcc = x100 27.8 g Hcc = 26.26% Hcc
C. VISUALIZACION DEL MOVIMIENTO DEL AGUA POR EL PROCESO DE CAPILARIDAD: $apilaridad03.
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TRIANGULO TE,TURAL MODIFICADO PARA ESTIMACION DE LA CAPACIDAD DE CAMPO (+ HUMEDAD VOLUMETRICA) 60
50
%
40
CC 30
20
10
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR CUESTIONARIO 0.
KLué factores afectan los valores de las constantes de humedad en el sueloM Drincipales factores que afectan la humedad del suelo son su textura, estructura
y
contenido de materia orgnica. 7i el suelo es arenoso, su contendo de humedad ser menos problemtico para traba%arlo, en un suelo arcilloso requiere un momento muy preciso, la labor de rotura y mulliimiento, dado que puede perder constantemente la humedad y resultar imposible su mullimiento. 2. Nna muestra que al secarse a la estufa elimino ? cm < de agua se determino que contenia 04+ de humedad gravimetrica. K$ul era su peso original en humedoM
<.
KLué cantidad de agua debe agregarse a 011g de suelo para saturarlo completamente si su densidad aparente es de 0.< g:cm< y su densidad real de 2.? g:cm
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Entonces el volumen máxmo !ue "ue#e ocu"$% el $&u$ es' V tot$l ( V suelo seco ) *+.,- cm ( /.0+ cm ) /.0+ cm 3.
)aga un esquema o grafico del agua en el suelo indicado' formas, coeficientes hidricos, tension de retencion en admosferas, clasificacion biologica, clasificacion fisica, apariencia
del suelo, etc. 4. $omplete el cuadro anexo, en base al
grafico referente a curvas caracteristicas de
humedad.
7NE!9
)d
)dv
)d v
D9B97J(&(
E7D&$J9
&IN& N=J!
7&=NB&$J9O
$$
D-
"+#
&EBE9
"+#
"+# 20+
"+# 0<+
41+
20/0<A
C+
2.4+
C/2.4?.4
"+# & *ranco &renodo
"+#
?. & partir de la siguiente tabla de datos K$ul de los tres suelos estn ms próximo a la saturaciónM KDor quéM
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=E=NB&
(EO7J(&(
DE79 (E!
&D&BEO=E
7NE!9
DE79
(E!
D9B97J(&(
7NE!9
)d 6 "+#
)N-E(9
7E$9
"g:cm<# 0.?
"g# 03A.4
"g# 021
<@.CA+
*ranco
0.3
043.<
021
31.10+
*ranco arcilloso
0.2
0?0.@
021
30.@4+
30.@+
&rena franca
"+#
7olución'
=extura ' &rena *ranca' (atos (&0.? g:cm< Dsh03A.4g Dss 021g $alcular 0. )allar el volumen total'
Vt =
Mss Da
=
120 g 1.6 g / cm 3
Vt = 75cm 3
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR 2. )allar la humedad gravimétrica' Hg (%) =
Msh − Mss
x100 Mss 148.5 g − 120 g Hg (%) = x100 120 g Hg (%) = 23.75%
<. )allar la humedad volumétrica
Hv(%)
= HgxDA =
Hv(%)
= 38%
23.75% x1.6 g / cm 3 1 g / cm 3
Ddelagua
3. )allar el volumen del agua
V agua
=
38% x 75cm
3
=
28.5cm
3
4. )allar el volumen del suelo seco' Vss
= Vt − Agua = 75cm 3 − 28.5cm 3 = 46.5cm 3
?. )allar la densidad Beal'
Dr =
Mss Vss
=
120 g 46.5cm
3
= 2.58 g / cm3
@. )allar la porosidad
% P = 1 −
1.6 g / cm3 Da 1 − x100 100 = x 3 Dr 2 . 58 / g cm
% P = 37.98%
=extura ' *ranco &rcilloso (atos (&0.3 g:cm< Dsh043.
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR $alcular 0. )allar el volumen total'
Vt =
Mss
=
Da
120 g 1.4 g / cm 3
Vt = 85.71cm 3 2. )allar la humedad gravimétrica' Hg (%) =
Msh − Mss
x100 Mss 154.3 g − 120 g x100 120 g
Hg (%) =
Hg (%) = 28.58%
<. )allar la humedad volumétrica
Hv(%) =
HgxDA Ddelagua
=
28.58% x1.4 g / cm 3 1 g / cm 3
Hv(%) = 40.01%
3. )allar el volumen del agua
V agua
= 40.01% x85.71cm 3 = 34.29cm 3
4. )allar el volumen del suelo seco' Vss
= Vt − Agua = 85.71cm 3 − 34.29cm 3 = 51.42cm 3
?. )allar la densidad Beal'
Dr =
Mss Vss
=
120 g 3
51.42cm
= 2.33 g / cm3
@. )allar la porosidad
% P = 1 −
1.4 g / cm3 Da 1 − x100 100 x = 3 Dr g cm 2 . 33 /
% P = 39.91%
=extura ' *ranco &rcilloso (atos
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR (&0.2 g:cm< Dsh0?0.@g Dss 021g $alcular 0. )allar el volumen total'
Vt =
Mss
=
Da
120 g 1.2 g / cm 3
Vt = 100cm 3 2. )allar la humedad gravimétrica' Hg (%) =
Msh − Mss
x100 Mss 161.7 g − 120 g x100 120 g
Hg (%) =
Hg (%) = 34.75%
<. )allar la humedad volumétrica
HgxDA
Hv(%)
=
Hv(%)
= 41.7%
Ddelagua
=
34.75% x1.2 g / cm 3 1 g / cm 3
3. )allar el volumen del agua
V agua
= 41.7% x100cm 3 = 41.7cm 3
4. )allar el volumen del suelo seco' Vss
= Vt − Agua = 100cm 3 − 41.7cm 3 = 58.3cm 3
?. )allar la densidad Beal'
Dr =
Mss Vss
=
120 g 58.3cm
3
= 2.06 g / cm3
@. )allar la porosidad
1.2 g / cm 3 Da x100 % P = 1 − x100 = 1 − 3 Dr 2 . 06 / g cm % P = 41.75%
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR C$-'%/-: El suelo *B&O$9 es el que est ms próximo a la saturación, debido a que las diferencias de porcenta%es entre la humedad volumétrica y la porosidad son menores en comparación a los otros tipos de suelos
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REPORTE DE PRÁCTICA EL AGUA DEL SUELO D0#012-"/- 0' 3$10-#"40 0 520": M#$$ G1"72#1$ $ompletar el siguiente cuadro segn el desarrollo de la prctica
DB9*NO(J(&( (E -NE7=BE9
69!N-EO (E! $J!JO(B9
DE79 (E !&
"cm<#
!&=&
"cm#
DE79 (E !& !&=& F
DE79 (E 7NE!9 )N-E(9
DE79 (E! 7NE!9 )N-E(9
"g#
"g# "g#
21 cm
21?.1A
21?.1A
3?2.0A
24?.0
DE79 (E !& !&=& F DE79 (E! 7NE!9 7E$9 & E7=N*& "g#
DE79 (E 7NE!9 7E$9 & E7=N*& "g#
230.?A
2<4.?
(EO7J(&( &D&BEO=E
D9B97
=E=NB&
)d 6
)d g
&! "g:cm<#
"+#
"+#
"+# =&$=9
A.@
0.03
C.C0A
4?.CA+
!imoso
D0#012-"/- 0 '" H20" E87"'0-#0 (HE) ING. EDGAR MARCELINO TARMEÑO
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$ompletar el siguiente cuadro segn el desarrollo de la prctica
DE79 (E !& !&=&
DE79 (E 7NE!9 $EO=BJ*NI&(9
"g#
41.4g
"g#
<4.0g
DE79 (E !& !&=& F DE79 (E! 7NE!9 7E$9 & E7=N*& "g#
@A.<
DE79 (E 7NE!9 7E$9 & E7=N*& "g#
[email protected]
$$ "+#
2?.2?+
=E=NB& &! =&$=9
*raanco &rcilloso
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$ompletar el siguiente cuadro segn el desarrollo de la prctica
DE79 (E !& !&=&
DE79 (E 7NE!9 $EO=BJ*NI&(9
"g#
41.4g
"g#
<4.0g
DE79 (E !& !&=& F DE79 (E! 7NE!9 7E$9 & E7=N*& "g#
@A.<
DE79 (E 7NE!9 7E$9 & E7=N*& "g#
[email protected]
$$ "+#
2?.2?+
=E=NB& &! =&$=9
*raanco &rcilloso
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR RESOLVER E' 20%#10$ 0 - "23$ 03$1#7$ 0 9;2<=;2 "11$4" '$% %!0-#0% "#$%: P0%$ 0' %0'$ "' 2$20-#$ 0' 20%#10$
:
9=!
P0%$ 0' %0'$ %0$ "' "10
:
9;>!
P0%$ 0' %0'$ 5?20$ " CC
:
9@=!
P0%$ 0' %0'$ " #0-%/- 0 9= "#2
:
99>!
P1$-" $-%01""
:
; 2
D0-%" "3"10-#0
:
9.=!2@
D0-%" 10"'
:
.=; !2@
H20" 5!1$%/3" (0- 30%$)
:
>+
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR RESOLVER E' 20%#10$ 0 - "23$ 03$1#7$ 0 9;2<=;2 "11$4" '$% %!0-#0% "#$%: P0%$ 0' %0'$ "' 2$20-#$ 0' 20%#10$
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P0%$ 0' %0'$ 5?20$ " CC
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E-$-#1"1 0%3% 0 - 10!$ 0 =;2@: ". A!" '10 $ !1"7#"$-"' 0- 2@ . A!" ?#' $ "31$705"'0 0- '#1$% . A!" -$ ?#' 0- 2@ . A!" 5!1$%/3" 0- 2@ 0. A!" "3'"1 0- '#1
%$7olución'
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V Total
= 120 x50 x0.2 = 1200m 3 Psh − Pss → % Hg = x100% Pss 107 g − Pss x100 7= Pss Pss = 100 g
125 g − 100 g → % Hact = x100% g 100 % Hact = 25% E- 7$'20- (+) % Hvact = % Hact . xDa % Hvact = 25% x1.25 = 31.25%
V$'20- 0- 2@ <0.24+ de 0211m<<@4m< •
C"3"" 0 C"23$:
135 g − 100 g x100 g 100 g
% Hcc = %CC =
% Hcc = %CC = 35%
E- 7$'20- (+)
= % HccxDa % Hvcc = 35% x1.25 = 43.75% % Hvcc
E' V$'20- 0- 2@ 3<.@4+ de 0211m<424m<
•
P-#$ 0 M"15#0
117 g − 100 g x100% 100 g
% PM =
% PM = 17%
E- V$'20- (+)
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR % Hvpm = % PMxDa % Hvpm = 17% x1.25 = 21.25%
E' 7$'20- 0- 2@ 20.24+ de 0211m<244m< ∴ !uego
se aplicó riego con 241m<
$1 &gua superflua "m<#
= (375m3 + 250m 3 ) − 525m3 3 As = 100m As
b# &gua til "!#
= CC − PM 3 3 3 Au = 525m − 255m = 270m Au
c1 &gua no til "m<# Anu = PM = 255m
3
#1 &gua )igroscópica "m<# % Hh
=
7%
E- 7$'20- (+) % Hvh = % HhxDa % Hvh = 7% x1.25 = 8.75%
El volumen en m< A.@4+ de 0211 m< 014m< e# &gua $apilar"!#
= CC − Hh 3 3 3 Ac = 525m − 105m = 420m AC = 420000 L Ac
$9O$!N7J9OE7
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•
•
•
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•
•
•
El porcenta%e de capacidad de campo corresponde a la textura de suelo franco arcillosa, así mismo había sido identificado nuestro suelo en pruebas anteriores El espacio no ocupo por la dase solida constituye los poros del suelo, que contiene la fase liquida y la fase gaseosa !a humedad del suelo se puede expresar gravimétricamente en base a la masa o en base al volumen y es la forma ms bsica de expresar la humedad del suelo El agua del suelo est sometida a la acción de una serie de factores que tienden a retenerla o expulsarla !a textura influye de forma importante en la capacidad de retención de agua en los suelos !os suelos con buena estructura tienen mayor porosidad y por tanto a saturación contienen ms agua El contenido del suelo a partir del cual se produce la marchitez irreversible de la planta se conoce como punto de marchitamiento !a reserva til o intervalo de humedad disponible, es decir el agua disponible para las plantas ser la comprendida entre la capacidad de campo y el punto de marchitamiento.
BE$9-EO(&$J9OE7' •
!eer previamente la guía de la laboratorio para entender los ob%etivos y los procedimientos de la prctica
•
Beconocer las variables a calcular, conociendo y entendiendo sus conceptos
•
7er muy precisos en la toma de datos, masas , volmenes y clculos
•
-ane%ar adecuadamente los equipos"balanzas y estufa#
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•
•
Ntilizar correctamente los materiales, verificando que estén idóneos para no alterar la practica de laboratorio"totalmente secos y sin residuos extra>os en el interior# &l finalizar la prctica desechar las muestras en lugares indicados , de%ando los implementos limpios y guardados
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