10.3.1: Cálculo de un Presupuesto de Suelo - Humedad

La mejor manera de entender cómo funciona el balance hídrico es calcular realmente un presupuesto de agua del suelo. Usaremos Rockford, Illinois, que se encuentra en el clima continental húmedo del norte de Illinois. Rockford se encuentra en el extremo norte de la pradera y se mezcla con el bosque caducifolio. Esta vegetación ha sido reemplazada casi por completo por la agricultura. El conocimiento del estado de humedad del suelo es importante para la economía agrícola de esta región que produce principalmente maíz y soya.

Para trabajar con el presupuesto, tomaremos cada mes (columna) uno a la vez. Es importante trabajar columna por columna ya que estamos evaluando el estado de humedad en un mes determinado y el valor de un mes puede estar determinado por lo que sucedió en el mes anterior.

Mesa\(\PageIndex{1}\): Presupuesto de Agua - Rockford, IL Capacidad de Campo = 90 mm

	J	F	M	A	M	J	J	A	S	O	N	D	Año
P	50	49	66	78	100	106	88	84	86	73	56	45	881
PE	0	0	5	40	84	123	145	126	85	44	8	0	531
P-PE	50	49	61	38	16	-17	-57	-42	1	29	48	45
ΔST	0	0	0	0	0	17	57	16	1	29	48	12
ST	90	90	90	90	90	73	16	0	1	30	78	90
AE	0	0	5	40	84	123	145	100	85	44	8	0	634
D	0	0	0	0	0	0	0	26	0	0	0	0	26
S	50	49	61	38	16	0	0	0	0	0	0	33	258

Recarga de Humedad de

Comenzaremos el proceso presupuestal al final de la estación seca cuando las precipitaciones comiencen a reponer la humedad del suelo, llamada recarga de humedad del suelo, en septiembre. A principios de mes el suelo se considera seco ya que el almacenamiento en agosto es igual a cero. Durante septiembre, 86 mm de agua cae sobre la superficie como precipitación. La evapotranspiración potencial requiere 85 mm. Por lo tanto, la precipitación satisface la necesidad de agua con un milímetro de agua sobrante (P-PE=1). El exceso de un milímetro de agua se pone en almacenamiento (ΔST=1) llevando la cantidad almacenada a un milímetro (agosto ST =0 así que 0 más el milímetro en septiembre equivale a un milímetro). La evapotranspiración real es igual a la evapotranspiración potencial ya que septiembre es un mes húmedo (P>PE). No hay déficit durante este mes ya que el suelo ahora tiene algo de agua en él y ningún excedente ya que no ha alcanzado su capacidad de retención de agua.

Durante el mes de octubre, la precipitación supera con creces la evapotranspiración potencial (P-PE=29). Todo el exceso de agua se agrega a la humedad existente del suelo (ST (septiembre) + 29 mm = 30 mm). Al ser un mes húmedo, AE vuelve a ser igual a PE.

El cálculo del presupuesto para noviembre es muy similar al de septiembre y octubre. La diferencia entre P y PE se asigna al almacenamiento (ST ahora igual a 78 mm) y AE es igual a PE.

Excedente de Humedad de

Durante diciembre, Rockford se encuentra en las garras del invierno. La evapotranspiración potencial ha caído a cero ya que las plantas han entrado en un período de latencia, reduciendo así su necesidad de agua y las temperaturas frías inhiben la evaporación. Observe que P-PE es igual a 45 pero no todos se colocan en almacenamiento. ¿Por qué? A finales de noviembre el suelo se encuentra a menos de 12 mm de estar en su capacidad de campo. Por lo tanto, solo 12 milímetros de los 45 disponibles se ponen en el suelo y el resto se escapa como excedente (S=33).

Dado que el suelo ha alcanzado su capacidad de campo en diciembre, cualquier exceso de agua que caiga sobre la superficie en enero probablemente generará escorrentía excedente. De acuerdo con la tabla de presupuesto hídrico esto es cierto en verdad. Tenga en cuenta que P-PE es de 50 mm y ΔST es de 0 mm. Lo que esto indica es que no podemos cambiar la cantidad en almacenamiento ya que el suelo está a su capacidad de retener agua. Como resultado la cantidad es de almacenamiento (ST) permanece a 90 mm. Al ser un mes húmedo (P>PE), la evapotranspiración real es igual a la evapotranspiración potencial. Tenga en cuenta que todo el exceso de agua (P-PE) aparece como excedente (S=50 mm).

Condiciones similares ocurren para los meses de febrero, marzo, abril y mayo. Todos estos son meses húmedos y el suelo permanece a su capacidad de campo por lo que todo el exceso de agua se convierte en excedente. Tenga en cuenta también que los valores de PE van aumentando a lo largo de estos meses. Esto indica que las plantas están saltando a la vida y transpirando el agua. La evaporación también está aumentando a medida que aumentan la insolación y las temperaturas del aire. Observe cómo la diferencia entre la precipitación y la evapotranspiración potencial disminuye a lo largo de estos meses. A medida que aumenta la demanda de agua, la precipitación está teniendo más dificultad para satisfacerla. Como resultado, hay una menor cantidad de agua sobrante para el mes.

La escorrentía excedente puede aumentar la descarga de la corriente hasta el punto en que se produce El periodo de duración de la inundación dura de diciembre a mayo (6 meses), siendo probable que las inundaciones más intensas ocurran en marzo cuando el excedente es el más alto (61 mm).

Autoevaluación\(\PageIndex{1}\)

Si la capacidad de campo de este suelo fuera mayor, ¿el excedente mensual será mayor o menor de lo que está bajo su capacidad actual de campo?

Contestar

Menor - Si la capacidad de campo es mayor, el suelo tardará más en saturarse y retener más agua, lo que dará como resultado menos escorrentía excedente.

Utilización de la humedad del suelo

Para cuando llega junio, las temperaturas han aumentado hasta el punto en que la evaporación avanza con bastante rapidez y las plantas están requiriendo más agua para mantenerlas saludables. A medida que la evapotranspiración potencial se acerca a su valor máximo durante estos meses más cálidos, la precipitación está cayendo. Durante junio el P-PE es de -17 mm. Lo que esto significa es que la precipitación ya no es capaz de satisfacer las demandas de evapotranspiración potencial. Para satisfacer sus necesidades, las plantas deben extraer el agua que se almacena en el suelo de los meses anteriores. Esto se muestra en la tabla por un valor de 17 en la celda para ΔST (cambio en el almacenamiento del suelo). Una vez sacados del almacenamiento (ST) los 17 m se reduce su valor a 73.

El mes de junio se considera un mes seco (P<PE) por lo que AE es igual a precipitación más el valor absoluto de ΔST (P + |ΔST|). Cuando completamos este cálculo (106 mm + 17 mm = 123 mm) vemos que AE es igual a PE. Lo que esto significa es precipitación y lo que se extrajo del almacenamiento pudo satisfacer las necesidades demandadas por la potencial evapotranspiración. Tenga en cuenta que no hay excedente en junio ya que el almacenamiento de humedad del suelo ha caído por debajo de su capacidad de campo. Todavía no hay déficit ya que el agua permanece en almacenamiento. Los cálculos para julio son similares a junio, solo valores diferentes. Tenga en cuenta que para cuando termine julio, el agua retenida en almacenamiento se reduce a apenas 16 mm.

Déficit de Humedad de

Agosto, como junio y julio, es un mes seco. La evapotranspiración potencial aún supera a la precipitación y la diferencia es de -42 mm. Hasta este mes ha habido suficiente agua por precipitación y lo que está en almacenamiento para satisfacer las demandas de evapotranspiración potencial. No obstante, agosto comienza con sólo 16 mm de agua en almacenamiento (ST de julio). Así solo podremos extraer 16 mm de los 42 mm de agua necesarios para satisfacer las demandas de evapotranspiración potencial Entonces, de los 42 mm de agua necesitaríamos (P-PE) para extraer del suelo. Al hacerlo, la cantidad en almacenamiento (ST) cae a cero y el suelo se seca. ¿Qué pasa con los 26 mm restantes del P-PE original de 42? La necesidad insatisfecha de agua se manifiesta como déficit de humedad del suelo. Es decir, no hemos podido satisfacer nuestra necesidad de agua tanto de la precipitación como de lo que podemos extraer del almacenamiento. Por lo tanto, AE es igual a 100 mm (84 mm de precipitación más 16 mm de ΔST).

Entonces, ¿qué debe hacer un agricultor si sus cultivos no pueden obtener el agua necesaria de la precipitación o del almacenamiento de humedad del suelo... riegan. Por lo general, el agua de riego se bombea desde los suministros de agua subterránea que se encuentran en los acuíferos muy debajo de la superficie o desde arroyos cercanos (si el flujo de corriente es suficiente para La cantidad de agua de riego requerida es la cantidad del déficit de humedad del suelo.