El contenido de agua en el suelo: su importancia

Adolfo Campos Cascaredo

El suelo y el agua son dos recursos cruciales que directa o indirectamente afectan nuestras actividades cotidianas. El suelo es un material poroso y el agua se almacena y fluye en la red conectada de poros (Figura 1). El arreglo físico del espacio poroso del suelo influye en la actividad biológica del suelo (por ejemplo en el crecimiento de las raíces) y afecta a muchos procesos importantes, por ejemplo la absorción de nutrientes por las plantas.

En el momento en que el agua llega a la superficie del suelo, ya sea por precipitación o por el riego artificial, se infiltra en el suelo por gravedad; de esa manera el agua llena progresivamente todos los poros del suelo, grietas y fisuras, alcanzando así su máxima capacidad para almacenar agua. En este caso, el agua de lluvia ya no podrá almacenarse en el suelo, pero podrá utilizarse para la recarga de los arroyos o ríos y de esta manera contribuye en el mantenimiento de los caudales ecológicos de los cuerpos de agua superficiales (Figura 2). El movimiento del agua a través del suelo se produce más rápido en poros grandes como grietas, fisuras y macroporos (> 75 μm) del suelo. En estas condiciones, las moléculas de agua no están unidas a las partículas de la matriz del suelo, lo que resulta en un flujo rápido a través de la columna de suelo, transportando productos químicos y coloides en solución (por ejemplo minerales disueltos y sustancias orgánicas) a los mantos acuíferos. En el momento que se interrumpe la entrada de agua (lluvia o riego artificial) al suelo, el aire comienza a reemplazar al volumen de agua que drena al manto freático desde los poros grandes del suelo. Los poros más pequeños, mesoporos (30-75 μm) y microporos (5-30 μm) permanecen llenos de agua, como resultado de la atracción de las moléculas de agua por las partículas de la matriz del suelo, siendo esa atracción mayor que la fuerza de gravedad. La fuerza de atracción de la matriz del suelo es la que determina la capacidad del suelo para retener agua. Así que, cuanto mayor es la capacidad para almacenar agua, más puede actuar el suelo como depósito de agua para la realización de las funciones de la planta y del ecosistema en general. El agua que se encuentra en el espacio capilar no está sujeta a la fuerza de gravedad, por lo que no drena, sin embargo puede perderse del suelo por evaporación a través de los efectos de la temperatura y el viento, y por el proceso de transpiración de las plantas. El agua que se libera del suelo a la atmósfera por estos procesos (evaporación y transpiración), teóricamente corresponde al agua disponible para las plantas. Como el aire reemplaza progresivamente el agua del espacio poroso, el suelo se seca y el agua restante es retenida cada vez con mayor fuerza por la matriz del suelo (Figura 3). En este momento la influencia de la fuerza capilar sobre las moléculas de agua disminuye y es reemplazada por la fuerza de adsorción de la matriz del suelo. La cantidad, el tamaño y el arreglo de los poros del suelo, y el área de la superficie específica de las partículas del suelo son las principales variables que determinan la capacidad del suelo para la retención y la percolación del agua dentro de la columna de suelo.

El contenido de agua del suelo es una variable crucial del sistema climático. Los intercambios entre el suelo y la atmósfera están regulados por las variaciones del contenido de agua del suelo y la evapotranspiración, en donde el agua convertida en vapor se libera a la atmósfera para formar nubes. El proceso de evapotranspiración produce una reacción negativa en la temperatura local por el consumo de energía, amortiguando los extremos de calor y regulando las ondas de calor. El proceso de evapotranspiración continúa hasta el estado seco del suelo. En este momento (estado seco del suelo), los aumentos de temperatura que se presenten no podrán ser amortiguados por ningún incremento posterior en la evapotranspiración. Esto nos explica por qué una restricción en el intercambio de agua entre el suelo y la atmósfera, por la impermeabilización (zonas urbanas) del suelo, puede dar lugar a un aumento masivo en la temperatura. El sellado del suelo (Figura 4) es el revestimiento de la superficie del suelo por la construcción de edificios o por el uso de material impermeable como asfalto, hormigón, etc. El sellado del suelo modifica el balance natural del agua y afecta drásticamente la capacidad de infiltración del suelo y la evapotranspiración en general. Con el sellado, el agua ya no se infiltra más en el suelo, situándose la tasa de infiltración en 0%, ocasionando inundaciones, principalmente en las ciudades. El contenido de agua del suelo es un elemento estructurador de la biodiversidad, por ejemplo especies vegetales desarrollan adaptaciones específicas en hábitats bajo condiciones extremas, tales como desiertos y humedales.

Referencias recomendadas

Hirschi M., Seneviratne S. I., Alexandrov V., Boberg F., Boroneant C., Christensen O. B., Formayer H., Orlowsky B., Stepanek P. 2011. Observational evidence for soil moisture impact on hot extremes in southeastern Europe. Nature Geoscience 4: 17-21.

Seneviratne S. I., Corti T., Davin E. L., Hirschi M., Jaeger E. B., Lehner I., Orlowsky B., Teuling A. J. 2010. Investigating soil moisture-climate interactions in a changing climate: A review. Earth-Science Reviews 99: 125-161.

Figuras

Figura 1.Almacén y flujo de agua en la red de poros del suelo. Esquema: Darío.

Figura 2. Flujo de energía y de nutrientes en los ecosistemas de los arroyos. Foto: A. Campos

Figura 3. En condiciones de sequía, el espacio poroso del suelo es ocupado por aire. Esquema: Darío.

Figura 4. El sellado del suelo incrementa la escorrentía del agua superficial. https://blog.temboo.com/soil-moisture.