Determinacion De Densidad Aparente 695h1x

Universidad Nacional de Trujillo FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA

“DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE Y LA HUMEDAD DEL SUELO” CURSO

: RELACION AGUA –SUELO- PLANTA

PROFESOR

: ING. EDILBERTO PARRAGA CARDENAS

ALUMNOS

: ARGUEDAS PORTILLA, JOSE AVILA CHUQIMBALQUI, JESSICA CANGO MIRANDO, ANDERSEN CHICO PICASSO, WALTER SUPO RODRIGUES, ROMEL Trujillo - Perú 2013

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DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE Y LA HUMEDAD DEL SUELO I.

INTRODUCCIÓN La densidad se define como la relación que existe entre el volumen y la masa de un objeto o sustancia. Es una propiedad física que es característica de las sustancias puras y es considerada como una propiedad intensiva, ya que es independiente al tamaño de la muestra. (Calvo et al. 1991). La densidad de la parte mineral de un suelo es mayor que la de la materia orgánica porque contiene cuarzo, feldespato, mica y óxidos de fierro como la magnetita y la hematita. (Swenson, 1984) El suelo además de ser un medio de soporte de las plantas, constituye uno de los factores que afecta de manera importante al desarrollo y producción de muchos cultivos. Esto se debe fundamentalmente al arreglo, tamaño y distribución espacial de partículas y agregados, los cuales definen en gran parte a las propiedades físicas del suelo. En la práctica se pretende enseñar y establecer de una forma sencilla que es densidad. A si como también algunos métodos para obtener el volumen y la masa y a partir de ellos calcular la densidad de algunas sustancias, o simplemente enseñarnos cuál es el manejo adecuado para usar un instrumento especializado en la medición de esta propiedad. El suelo cumple un rol muy importante en el ciclo del agua pues sus características tienen un impacto en la cantidad de agua disponible para las plantas, su capacidad de almacenamiento, las velocidades de infiltración del agua en el suelo, la escorrentía y el movimiento de agua hacia las corrientes superficiales y sub-superficiales. El contenido de humedad del suelo cambia con las temporadas secas y de lluvia y esto es de especial interés para el cálculo del balance hídrico. En este instructivo se darán las indicaciones para la toma de

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muestra de suelo en el horizonte A, el tratamiento de la muestra y el cálculo de la humedad.

II.

OBJETIVOS  Poner en práctica las pautas básicas para tomar muestras de un suelo en el campo.  Conocer el manejo de las muestras de suelo en el laboratorio.  Determinar la densidad aparente de una muestra de suelo extraída en el campo utilizando el método del cilindro y el hoyo.  Calcular el porcentaje de porosidad, espacio aéreo y humedad, a partir delos datos de densidad aparente.  Establecer la variación del contenido de humedad según la profundidad (30, 60 y90cm) y obtener el contenido de agua disponible que podrá satisfacer a la planta según su profundidad de raíces.

III.

ANTECEDENTES La densidad aparente (Da) puede ser incluida dentro del grupo mínimo de parámetros a medir para evaluar la calidad de un suelo, como indicador de la estructura, la resistencia mecánica y la cohesión del mismo (Doran, et al., 1994). Cambios en la densidad aparente reflejan cambios en la estructura del suelo, debido a la relación existente entre la densidad aparente y la porosidad total (e). La densidad aparente afecta al crecimiento de las plantas debido al afecto que tienen la resistencia y la porosidad del suelo sobre las raíces. Con un incremento de la densidad aparente, la resistencia mecánica tiende a aumentar y laporosidad del suelo tiende a disminuir, con estos cambios limitan el crecimiento de las raíces a valores críticos. Se denomina humedad del suelo a la cantidad de agua por volumen de tierra que hay en un terreno. Su medición exacta se realiza gravimétricamente, pesando una muestra de tierra antes y después del secado. Esta es de gran importancia debido a que el agua

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constituye un factor determinante en la formación, conservación, fertilidad y productividad del mismo, así como para la germinación, crecimiento y desarrollo de las plantas cultivadas.

IV.

MARCO TEÓRICO DENSIDAD APARENTE La densidad de la roca seca (ρd), conocida también como densidad de la roca en bloque, densidad aparente o peso del volumen, se define como la masa del material seco (Ms) por unidad de volumen total de roca (Vt), es decir, el volumen incluyendo su parte sólida (Vs) y todos sus espacios vacíos (Vv): ΡD = MS / VT La obtención de la masa de la muestra no presenta problema –únicamente es necesario que esté seca–, por lo que los distintos métodos se diferencian en el procedimiento seguido para determinar el volumen. La densidad aparente varía de acuerdo al estado de agregación del suelo, al contenido de agua y la proporción del volumen ocupado por los espacios intersticiales, que existen incluso en suelos compactos. La densidad aparente es afectada por la porosidad e influye en la elasticidad, conductividad eléctrica, conductividad térmica, en la capacidad calorífica a volumen constante y en la dureza. (UnitedStates Departament of Agriculture, 2005) Los factores que afectan a la densidad aparente son la composición y la estructura. Por ejemplo, suelos arenosos tienden a tener densidades mayores que suelos m‫ل‬s finos, al mismo tiempo en suelos bien estructurados los valores son menores. En suelos con desarrollo estructural muchos de esos poros, al menos los que tienen mayores diámetros, se encuentran entre agregados o entre grupos de éstos que forman terrones estables. Por tanto, el método de terrones no reflejará bien el grado de compactación, obteniéndose valores mucho más altos.

POROSIDAD

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En este caso se considera únicamente la porosidad (n) como una propiedad física, es decir como un parámetro numérico, denominado también volumen poroso (IUPAC, 1994). Se define como el volumen ocupando los espacios vacíos (Vv) por unidad de volumen de roca (V), y se expresa en porcentaje: N = (VV / V) X 100 Igual que la densidad, la porosidad iten ciertas matizaciones y se establecen distintos tipos, siendo los principales: la "porosidad total" y la "porosidad abierta". De acuerdo con las características de los espacios vacíos contemplados, pueden considerarse otros tipos de porosidad: "cerrada", "accesible" a un determinado

fluido,

“comunicada”,

"efectiva"

para

un

determinado

comportamiento, etc. (ALEXANDER, 1980) La porosidad representa la parte de suelo ocupada por aire y vapor de agua de una muestra de suelo está dado por la relación del volumen total de los poros entre el volumen total de la muestra de suelo. (PORTA CASANELLAS, 2005) FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO  Clima  Propiedades del suelo  Topografía  Cobertura del suelo

PRÁCTICAS QUE REDUCEN EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO

 Quema de residuos del cultivo  Labranza del suelo y el cultivo mecánico de malezas  Drenaje METODO DEL CILINDRO La utilización de cilindros de acero permite extraer muestras de suelo sin disturbar y de volumen conocido, por lo que la densidad aparente puede ser

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calculada en base a la relación peso seco de la muestra sobre volumen del cilindro. MÉTODO DEL HOYO O DE LA EXCAVACIÓN La densidad aparente es determinada mediante la excavación de un hoyo en el suelo, extrayendo y pesando la cantidad de suelo que ocupaba el hoyo para obtener la masa de suelo, y midiendo el volumen del hoyo o excavación, el cual representaría el volumen de suelo (Vt) (Blake y Hartge 1986) El volumen de suelo puede ser determinado de diferentes maneras:  Usando arena con volumen por unidad de masa conocido para llenar el hoyo, y midiendo la masa total de la arena necesaria para llenarlo se puede determinar el volumen.  Colocando un plástico dentro del hoyo y llenando con agua hasta el borde del mismo, lo cual representa el volumen de suelo. Este método tiene la ventaja de abarca mayor volumen de suelo y puede ser usado para suelos heterogéneos, con grietas, o con fragmentos de roca.

V.

MATERIALES  1 Pala.  1 Pico.  Cilindros muestreadores.  Tarros de aluminio con tapa.  1 Balanza electrónica.  11 bolsas plásticas.  1 Estufa.  1 Wincha.  1 Espátula o cuchillo.  1 Tablillas de madera.  1 Martillo.

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VI.

METODOLOGÍA 1. MÉTODO DEL CILINDRO – DENSIDAD APARENTE  Reconocimiento y elección del suelo, que depende del grado de detalle del estudio de suelo a realizar.  Hacer una excavación mediante una calicata de 1.5x1.5 m de área por una profundidad de 1 m.  Una vez excavado los 100 cm, con ayuda de la wincha, delimitar el perfil del suelo en tres áreas de 30cm de altura cada una.  Proceder a medir la altura y el diámetro interno de los cilindros muestreadores para poder calcular su volumen.  Introducir los cilindros en el suelo ayudado con el martillo que debe colocarse en la parte superior del cilindro y golpear sobre él con el martillo y una madera, hasta introducir completamente los cilindros en el suelo. Los filos externos del cilindro deben ser biselados o cortantes.  Deben introducirse tres cilindros por cada área delimitada en el perfil del suelo.  Extraer los cilindros con las muestras de suelo contenidas en él.  Con la espátula o cuchillo cortar en capas delgadas el suelo sobrante de los extremos hasta llegar al nivel de los bordes del cilindro metálico biselado.  Transferir las muestras de suelo a las bolsas plásticas, previamente pesadas.  Llevar las muestras al horno a 105 °C, por 24 horas.  Retirar las muestras secas del horno y proceder a pesarlas.  Calcular la densidad aparente y las propiedades relacionadas a ésta (porosidad, humedad); asumiendo que la densidad real es igual a 2.65g/cm3

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2. MÉTODO DEL HOYO – DENSIDAD APARENTE  Limpiar y nivelar un área de 1 m2 de terreno.  Realizar un corte de terreno de 20 * 20 cm de área por 30 cm de profundidad.  Del suelo extraído tomar una muestra y colocarlo en una bolsa, para determinar el contenido de humedad.  Realizar un hoyo y en el suelo de aproximadamente 7 cm de diámetro por 7 de profundidad, pesar el suelo del hoyo extraído.  Sobre el hoyo escavado, colocar un plástico y añadir agua midiendo el volumen total que se necesita para llenar el agujero.  La muestra de suelo colocarlos en tarros de aluminio, pesar y llevarlo al horno a 105 °C por 24 horas.  Retirar las muestras secas del horno y proceder a pesarlas.  Calcular la densidad aparente y el contenido de humedad del suelo.

VII.

RESULTADOS Y GRÁFICOS 1. MÉTODO DEL CILINDRO Determinación para cada profundad con sus gráficos:  La humedad gravimétrica (%)  La densidad aparente (gr/cm3)  Humedad volumétrica (%)  Porosidad (%)  Espacio aéreo (%)  Lámina de agua por la profundidad parcial (cm)

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DATOS DEL MÉTODO DEL CILINDRO

PESO DE LOS TARROS REPETICIONES (0 – 30 cm ) (30 cm – 60 cm) (60 cm- 90cm) M1 36.83 37.77 37.44 M2 38.05 36.83 37.41 M3 38.01 37.05 37.25 PESOS DE LA MUESTRA HUMEDA MAS TARRO (0 – 30 cm ) (30 cm – 60 cm) (60 cm- 90cm) M1 514.06 517.10 489.17 514.91 M2 537.50 509.07 525.90 M3 523.66 450.71 PESOS DE LA MUESTRA SECA MAS TARRO 475.83 480.63 470.93 M1 497.57 486.51 486.60 M2 482.45 M3 489.36 436.02

a) Humedad gravimétrica

Muestra M1 M2 M3

(0-30) 8.034 8.025 8.542 8.20

7.588 5.837 7.467 6.964

3.873 4.618 3.369 3.953

b) Densidad aparente (gr/cm3)

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Muestra M1 M2 M3

(0-30) 1.708 1.788 1.729

1.723 1.750 1.760

1.687 1.748 1.551

c) Humedad volumétrica ⁄

Muestra M1 M2 M3

(0-30) 21.879 15.537 16.035 17.817

14.191 11.020 14.218 13.143

7.097 8.743 5.716 7.185

d) Porosidad (%) (

Muestra M1 M2 M3

)

(0-30) 99.335 99.304 99.327

99.329 99.319 99.315

99.343 99.319 99.396

e) Espacio Aéreo (%)

Muestra M1 M2 M3

(0-30) 14.875 15.537 16.035 15.482

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14.191 11.051 14.218 13.153

7.097 8.743 5.716 7.185

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f) Lámina De Agua(Cm)

Muestra M1 M2 M3

(0-30) 6.564 4.661 4.810 5.345

8.515 6.612 8.531 7.886

6.387 7.869 5.144 6.467

GRAFICAS

% DE HUMEDAD GRAVIMETRICA

CURVA DE HUMEDAD GRAVIMETRICA VS PROFUNDIDAD 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0

20

40

60

80

100

PROFUNDIDAD y

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Exponencial (y)

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% DE HUMEDAD VOLUMETRICA

CURVA DE HUMEDAD VOLUMETRICA VS PROFUNDIDAD 20 15 30

10

60

5

90

0 0

20

40

60

80

100

PROFUNDIDAD

CURVA DE % AEREO VS PROFUNDIDAD 18 16 14

% AEREO

12 10 8

y

6

Exponencial (y)

4 2 0 0

20

40

60

80

100

PROFUNDIDAD

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LAMINA DE AGUA

CURVA DE LAMINA DE AGUA VS PROFUNDIDAD 10 8 6 4

y

2

Exponencial (y)

0 0

20

40

60

80

100

PROFUNDIDAD

2. MEDIANTE EL MÉTODO DEL HOYO Determinamos:  El contenido de humedad gravimétrica (%)  La densidad aparente (gr/cm3)

+ Donde: Psh Vt %W

𝑊

= Peso del suelo húmedo extraído del hoyo (gr) = Volumen del hoyo (cm3) = Contenido de humedad en peso del suelo (%)

DATOS DEL MÉTODO DEL HOYO

REPETICIONES

PESOS (gr) tarro

1

39.79

Tarro + suelo húmedo 576.25

2

38.87

281.99

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Tarro + suelo seco

270.69

551.98

VOLUMEN (ml)

425.5

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a) Humedad gravimétrica

b) Densidad aparente (gr/cm3)

+

𝑊

+

+

DATOS PARA ENCONTRAR EN CONTENIDO DE HUMEDAD GRAVIMETRICA REPETICIONES

PESOS (gr) tarro

1 2

39.65 38.07

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Tarro + suelo húmedo 567.83 281.99

Tarro + suelo seco 517.69 242.68

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Humedad gravimétrica

%

VIII.

CONCLUSIÓN  El contenido de humedad del suelo no es un indicador suficiente para expresar su respectivo estado de disponibilidad para las plantas.  La densidad de nuestra muestra ayuda en la determinación del grado de compactación del suelo, propiedad que puede ser cambiada de acuerdo al manejo que se le dé al suelo.  La determinación de la densidad aparente de los suelo va a estar en función del tamaño de la muestra requerida en el estudio, el equipo disponible, el tipo de suelo y las dificultades operacionales para la toma de la muestra y la determinación del volumen de suelo.  La selección del método para determinar la distribución de tamaño de partículas de los suelos y la escogencia de pre-tratamientos de las muestras o las técnicas de dispersión, estarán en función del propósito de la determinación, sea para la caracterización y diagnóstico de limitaciones físicas, o con fines de clasificación de suelos.

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IX.

BIBLIOGRAFÍA  Edafología, Guía de Practicas, Departamento de Suelos UNALM  ALEXANDER M.: Introducción A La Microbiología Del Suelo, Libros Y Editoriales S.A., México, 1980. 1º Edición. Pg102  http://www.buenastareas.com/ensayos/Densidad-Aparente-y-Rela-DeUn/3253848.html

 http://es.idoub.com/doc/28322418/DeterminaciOn-de-La-DensidadAparente-y-La  http://www.geologia.unam.mx/igl/deptos/edafo/lfs/manualLFS.pdf

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