Estimación de propiedades hidráulicas de suelos por mediciones a campo y el uso de modelos de flujo estacionario y transitorio

Abstract

El manejo del suelo influencia las propiedades físicas del mismo, con marcado énfasis en las hidráulicas. La medición de estas últimas se ha vuelto uno de los temas predilectos de investigación en la Física de Suelos. El infiltrómetro de disco a tensión se ha convertido en un valioso instrumento para la medición in-situ de propiedades hidráulicas del suelo. La mayoría de los métodos de análisis de la información obtenida con este instrumento, se basa en la obtención de la tasa de flujo estacionario para tiempos largos, aunque actualmente se encuentran disponibles también expresiones analíticas aproximadas para el flujo transitorio desde un infiltrómetro de disco en tres dimensiones y no confinado. En este trabajo se realizaron mediciones con este instrumento en un suelo franco arcilloso con diferente historia de uso. A partir de los datos obtenidos se estimaron la conductividad hidráulica saturada y la sortividad, mediante modelos que utilizan la aproximación de flujo estacionario y de flujo transitorio. A partir del modelo del flujo estacionario, los resultados obtenidos de sortividad (S0) variaron entre 26,8 y 58,5 mm h-1/2 y los de conductividad hidráulica saturada (K0) entre 41,7 y 78,2 mm h-1, para los sitios de labranza convencional y pastura, mientras que S0 varió entre 23,9 y 51,2 mm h-1/2 y K0 entre 19,0 y 45,7 mm h-1 para el sitio compactado. Los valores medios de sortividad no difirieron estadísticamente entre los tratamientos, mientras que para la conductividad hidráulica saturada no hubo diferencia estadística entre la medias en labranza convencional y pastura, pero ambas fueron significativamente diferentes a la media del sitio compactado. A partir del modelo de flujo transitorio los valores de S0 variaron entre 10,9 y 36,6 mm h-1/2 y los de K0 entre 58,6 y 189,3 mm h-1 para labranza convencional y pastura, y entre 15,8 y 33,9 mm h-1/2 para S0 y entre 13,6 y 71,5 mm h-1 para K0 del sitio compactado. No se encontraron diferencias significativas entre las medias de todos los sitios para S0, mientras que para K0 no se encontró diferencia entre las medias de los sitios de labranza convencional y pastura, pero ambos fueron diferentes estadísticamente a la K0 media del sitio compactado.

Soil management influences physical properties of the soil, mainly hydraulic functions. Their measurement have been one of the research preferences in Soil Physics. Tension disc infiltrometer has become a valuable instrument for the in situ measurement of soil surface hydraulic properties. Methods of analysis of the information obtained with this instrument have generally relied on the restrictive assumptions of steady-state infiltration at large times, but today approximate analytical expressions for three-dimension unsteady, unconfined flow out of a disc infiltrometer, are also available. In our study field tension infiltrometer measurements were run on a clay loam soil with different agricultural practices to determine sorptivity and saturated hydraulic conductivity, using steady- and unsteady-state water flow models. From steady state flow model, results obtained for sorptivity (S0) ranged from 26.8 to 58.5 mm h-1/2 and saturated hydraulic conductivity (K0) ranged from 41.7 to 78.2 mm h-1, for conventional tillage and praire site, meanwhile S0 ranged form 23.9 to 51.2 mm h-1/2 and K0 between 19.0 and 45.7 mm h-1 for the compacted site. Mean values of sorptivity were not statistically different between sites, meanwhile saturated hydraulic conductivity means were not different for conventional tillage and praire sites, but both means were different from the compacted site mean. From unsteady state flow model sorptivity values ranged from 10.9 to 36.6 mm h-1/2 and K0 values ranged between 58.6 and 189.3 mm h-1 for conventional tillage management and natural prairie sites. For the compacted site S0 values ranged from 15.8 to 33.9 mm h-1/2 and for K0 values from 13.6 to 71.5 mm h-1. Mean values of sorptivity were not statistically different between sites, meanwhile saturated hydraulic conductivity means were not different for conventional tillage and praire sites, but both means were different from the compacted site mean.