Ejercicios resueltos de densidad aparente, humedad y materia orgánica en suelos

Ejercicio 1: Cálculo de humedad volumétrica y gravimétrica

En un Entisol de perfil homogéneo y textura franco arenosa, la densidad aparente es de 1,2 Mg/m³ y la real 2,62 Mg/m³. Se supone que a capacidad de campo tiene un 50% del volumen de poros lleno de agua. Calcular la humedad volumétrica y gravimétrica a capacidad de campo.

Considerando que en el punto de marchitez (PM) la humedad es del 9% y la profundidad de 30 cm, calcular el agua útil (CRAD) del suelo en m³/ha.

Si cuando el suelo está con una humedad gravimétrica del 19% cae una lluvia de 10 mm, calcular hasta qué profundidad llegará el agua.

Solución

Calculamos primero el porcentaje de volumen de poros (respecto del volumen del suelo):

% Vol. poros = 100*(2,62-1,2)/2,62 = 54,2%. Es decir, en 100 cm³ de suelo hay 54,2 cm³ de poros. A capacidad de campo (CC) está lleno de agua la mitad del volumen de poros, es decir 27,1 cm³, luego la humedad volumétrica (Hv) = 27,1%.

Humedad gravimétrica (Hg) = Hv/da = 27,1/1,2 = 22,58%.

Agua útil (CRAD), cuando el suelo está a CC:

10.000 m² x 0,3 m x 1,2 t/m³ x (22,58-9)/100 = 488,88 t H₂O/ha = 488,88 m³/ha.

Caen 10 mm de lluvia, equivalentes a 100 m³ de agua, cuando el suelo está con el 19% de humedad. Profundidad h hasta la que llega el agua:

10.000 m² x h m x 1,2 t/m³ x (22,58-19)/100 = 100 m³H₂O/ha = 100 t H₂O/ha.

Despejando h = 0,233 m = 23,3 cm.

Ejercicio 2: Cálculo de densidad aparente, humedad y porosidad

Una muestra de tierra húmeda pesa 1000 g y ocupa un volumen de 640 cm³. Después de introducirla en estufa a 105ºC hasta pesada constante, su peso es de 800 g. Asumiendo que tiene una densidad real de 2,65 g/cm³, calcular la densidad aparente, la humedad en peso, la humedad en volumen y el porcentaje del volumen ocupado por aire.

Solución

Densidad aparente (Da) = (Ms/Vt) = 800 g/640 cm³ = 1,25 g/cm³.

Hg (sobre muestra seca) (%) = 100*(1000-800)/800 = 25%.

Hv = (Da/ρa)*Hg = 1,25*25 = 31,25%.

Volumen de poros ocupado por aire: Volumen total de poros menos volumen ocupado por el agua:

%P = 100*(1-Da/Dr) = 100*(1-1,25/2,65) = 52,83%.

El volumen de poros ocupado por agua se calcula a partir de la diferencia entre el peso de la muestra húmeda y la muestra seca (1000 g - 800 g = 200 g), que representa el peso del agua. Dado que la densidad del agua es aproximadamente 1 g/cm³, 200 g de agua ocupan 200 cm³. Por lo tanto, el porcentaje de volumen de poros ocupado por agua es (200 cm³ / 640 cm³) * 100% = 31,25%. El porcentaje de volumen de poros ocupado por aire es 52,83% - 31,25% = 21,58%.

Ejercicio 3: Cálculo de la cantidad de estiércol y nitrógeno

En un suelo de cultivo con las siguientes características:

• Materia orgánica: 1,1%
• Coeficiente de mineralización K2 = 0,025
• Profundidad: 25 cm
• Densidad aparente: 1,35 g/cm³

Se quiere mantener el equilibrio húmico con los aportes cada 2 años de un estiércol compostado que tiene:

• Humedad: 40%
• C: 30% (sobre muestra seca)
• N: 1,7% (sobre muestra seca)

Se pide:

a) Calcular la cantidad de estiércol (kg/ha) que se debe aplicar cada 2 años.

b) Calcular la cantidad de N (kg/ha) incorporado en cada aplicación.

Solución

a) Cálculo de la cantidad de estiércol:

% de MO del estiércol y la Ms de suelo/ha:

%C = 30%; 1,72*30 = 51,6% MO del estiércol.

Ms de suelo/ha: 10.000*0,25 m³*1,35 t/m³ = 3375 t/ha.

Para mantener la MO del suelo en equilibrio, las pérdidas han de igualar a las ganancias.

MO en el suelo: 3.375 t * 1,1/100 = 37,125 t MO/ha.

Pérdidas en 2 años: 2*37,125*0,025 = 1,856 t MO/ha.

A reponer con estiércol:

1,856*(100/51,6) = 3,6 t estiércol seco/ha.

3,6*(100/60) = 6 t estiércol natural/ha.

b) Cálculo de la cantidad de nitrógeno:

N incorporado con cada aplicación: 3,6 t estiércol seco/ha * 1,7/100 = 0,0612 t N/ha = 61,2 kg N/ha.