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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRONOMOS

TESIS DOCTORAL

APLICACIÓN DE DISTINTAS METODOLOGÍAS A LA MONITORIZACIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO Y AL

CÁLCULO DEL BALANCE HÍDRICO DIARIO

AUTOR: Mª Roser Botey Fullat

Madrid, octubre 2014

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRONOMOS

TESIS DOCTORAL

APLICACIÓN DE DISTINTAS METODOLOGÍAS A LA MONITORIZACIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO Y AL

CÁLCULO DEL BALANCE HÍDRICO DIARIO

AUTOR: Mª Roser Botey Fullat

DIRECTOR: Dra. Juana Pérez Arias

Madrid, octubre 2014

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Título: “APLICACIÓN DE DISTINTAS METODOLOGÍAS A LA MONITORIZACIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO Y AL CÁLCULO DEL BALANCE HÍDRICO DIARIO” TRIBUNAL:

Presidente: Dr. Secretario: Dr. Vocal 1: Dr. Vocal 2: Dr. Vocal 3: Dr. Suplente 1: Dr. Suplente 2: Dr.

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AGRADECIMIENTOS Este trabajo no hubiera sido posible si no se hubieran dado una serie de circunstancias que me han llevado a estar en estos últimos años rodeada de personas excelentes con grandes conocimientos en meteorología y en edafología. Agradezco a Juana Pérez, mi amiga y maestra, su dedicación, sus consejos y apoyo constante, así como su ánimo y optimismo en los momentos difíciles. A José Vicente Moreno su gran ayuda tanto en trabajos de campo y de laboratorio, como en la preparación de programas específicos para el tratamiento de los datos. A Antonio Mestre, Jefe del Área de Climatología y Aplicaciones Operativas de AEMET, por su incondicional apoyo a este trabajo de investigación, sus consejos y sus sugerencias. A Alberto Masaguer y Ana Moliner, que como Jefes del Departamento de Edafología de la ETSIA, han prestado su apoyo de forma especial en todo lo relacionado con los trabajos realizados en el laboratorio de edafología. A Alfredo Martínez por estar siempre dispuesto a ayudar y a resolver los problemas surgidos en los trabajos de laboratorio. A Vicente Gómez por su colaboración en la clasificación de los suelos, y a Kira Hontoria por sus sugerencias en la redacción. A Carmen Diéguez por su trabajo de asesoramiento y de gestión, así como por su paciencia. Al personal de AEMET destinado en los observatorios de Guadalajara, Colmenar, y Radiosondeo (Madrid/Barajas), y a Antonio Palacio, por facilitar la realización de los trabajos de campo en dichas ubicaciones. A Carlos Roquero, que en su día no sólo me enseñó edafología, sino que me transmitió su entusiasmo por la ciencia del suelo, entusiasmo que todavía hoy conservo y que me ha permitido disfrutar de realizar este trabajo. A mi esposo José Montero y a mi familia que me han dado su apoyo, y que con cariño y paciencia han soportado mis horas de dedicación.

RESUMEN Dada la importancia de conocer la humedad del suelo de forma precisa y en tiempo real, se ha realizado este trabajo de investigación cuyo objetivo principal ha sido seleccionar un Balance Hídrico del Suelo (BHS) diario y validar sus estimaciones de humedad del suelo frente a medidas obtenidas “in situ”, aplicándolo a tres emplazamientos seleccionados en la zona centro con características edáficas y climáticas diferentes, y de este modo estimar con cierta precisión la humedad del suelo como Agua Disponible (AD) para las plantas y a su vez permitir la realización de estudios climáticos. Los observatorios meteorológicos seleccionados fueron: Guadalajara/El Serranillo en la zona aluvial del río Henares; Colmenar Viejo/Base Famet en la rampa sur del Guadarrama sobre rocas metamórficas; y Radiosondeo/Madrid(Barajas) en arenas arcósicas de grano grueso. Se realizó una caracterización morfológica y un estudio de las propiedades físicas, químicas e hidrofísicas de los suelos en cada emplazamiento. El suelo de Guadalajara, Xerorthent Típico presenta una secuencia genética de horizontes (Ap-AC-C1-C2) siendo su clase textural entre franco-arenosa a franca, con menos del 2% de elementos gruesos, presencia de caliza a lo largo de todo el perfil, destacando la homogeneidad en vertical y horizontal de sus propiedades. El suelo de Colmenar, Xerorthent Dystrico, presenta una secuencia genética de horizontes (A-C-C/R) apareciendo el horizonte C/R entre 20-30 cm; y la roca aproximadamente a unos 30 cm; destacando en este perfil su acidez y el alto contenido de elementos gruesos. El suelo de Radiosondeo, Haploxeralf Típico, presenta la secuencia normal de horizontes de los alfisoles (A-Bt1-Bt2-C/Bt); destacando su heterogeneidad principalmente en el plano horizontal, con presencia del Bt a diferentes profundidades en un corto espacio longitudinal. En una primera fase de experimentación (2007-2008) se seleccionaron BHS diarios que sólo utilizaban como datos de entrada la información de variables meteorológicas y el valor del Agua Disponible Total (ADT) para cada tipo de suelo y profundidad. Se probaron BHS diarios con agotamiento exponencial y directo de la reserva, utilizando la evapotranspiración de referencia de Penman-Monteith recomendada por FAO. Al mismo tiempo que se disponía de los datos estimados de humedad de suelo mediante diferentes BHS diarios en los tres emplazamientos, también se realizó una monitorización de la humedad del suelo “in situ” mediante el método gravimétrico, con adaptación de dicha metodología a la problemática de cada suelo, para determinar en cada fecha tanto la humedad del suelo como su contenido de AD para una profundidad de 0 a 30 cm. Se tomaron en cada fecha de muestreo 5 muestras para la profundidad 0-10 cm, otras cinco para 10-20 cm y otras cinco para 20-30 cm, realizándose el correspondiente tratamiento estadístico de los datos. El ADT se calculó a partir de los datos de capacidad de campo y punto de marchitez obtenidos en laboratorio con membrana de Richards. Los resultados de esta primera fase permitieron conocer que el BHS exponencial diario era el que mejor estimaba el AD en Guadalajara considerando la capacidad de campo a una presión de 33 kPa, mientras que en Colmenar se debían considerar para un mejor ajuste, 10 kPa en lugar de 33 kPa. En el observatorio de Radiosondeo debido a que en cada fecha de muestreo la profundidad en la que aparecía

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el horizonte Bt era diferente, no se pudo demostrar si el BHS exponencial diario tenía un buen comportamiento. En una segunda fase de experimentación (2009-2012) y con el objeto de aminorar los problemas encontrados en Radiosondeo para la medida de humedad del suelo por el método gravimétrico, se procedió a la instalación y utilización de diferentes sensores de medida de humedad de suelo en el mismo observatorio: TDR (time domain reflectometry - TRIME T3 de IMKO); FDR capacitivo (frecuency domain reflectometry - ECH2O EC-20 de DECAGON) y otros. Esta segunda fase de experimentación tuvo una duración de 4 años y se compararon las medidas de humedad de suelo obtenidas a partir de los sensores con las estimadas del BHS exponencial hasta una profundidad de 0 a 85 cm. En laboratorio se realizaron calibraciones específicas de los sensores TDR y FDR para cada uno de los horizontes más diferenciados del Haploxeralf Típico, utilizando diferentes tipos de regresión. Los valores de humedad de suelo con el equipo TDR, corregidos mediante la calibración específica de laboratorio, fueron los que más se ajustaron a las medidas realizadas por método gravimétrico “in situ”, por lo que se utilizó el TDR para las comparaciones con los valores obtenidos del BHS exponencial diario durante los cuatro años de esta segunda fase experimental. Se realizaron diferentes estimaciones del ADT, partiendo de datos de laboratorio y/o de datos procedentes de humedad de los sensores en campo. Los resultados mostraron de nuevo la conveniencia de utilizar el BHS exponencial diario, pero en este caso, con la estimación del ADT realizada a partir de las gráficas de los sensores. Mediante la utilización de los datos de humedad del BHS exponencial diario se han realizado comparaciones con el mismo tipo de balance pero utilizando un periodo semanal o mensual en lugar de diario, para conocer las diferencias. Los valores obtenidos con periodicidad mensual han dado valores de AD inferiores a los balances calculados semanalmente o diariamente. Por último se ha comprobado que los resultados de un BHS exponencial diario pueden complementar la información que se obtiene del Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) y pueden mejorar el estudio de la sequía agrícola.

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ABSTRACT Due to the importance of a better knowledge of soil water at real time and in a more precisely way, this research work has being carried out with the main objective of se-lecting a daily Soil Water Balance (SWB) to estimate soil water content, and validate it in comparison to “in situ” measurements. Three locations, differing in soil and climate characteristics, were selected in central Spain in order to estimate with certain acuity soil water as plant-Available Water (AW) and to serve as a tool for the climatic studies. The selected places near meteorology stations were: Guadalajara/El Serranillo an allu-vium of the Henares watershed; Colmenar Viejo/Base Famet, in the south raised area of the Guadarrama river basin, over metamorphic rocks; and Radiosondeo/Madrid (Bara-jas) in coarse arkosic sandstone. Morphology characterization, physical, chemical and hydrologic soil properties were studied in each area. In Guadalajara the soil is a Typic Xerorthent with a (Ap-AC-C1-C2) genetic horizon sequence, loam-sandy to loam textural class, less than 2% of rock fragments, presence of equivalent CaCO3 through the whole profile, outstanding the vertical and horizontal homogeneity of the properties. In Colmenar the soil is repre-sented by a Dystric Xerorthent with a (A-C-C/R) genetic horizon sequence, the C/R is 20-30 cm deep where rock outcrops are approximately at 30 cm; a characteristic feature of this profile is its high acidity and high rock fragments content. In Radiosondeo the soil is represented by a Typic Haploxeralf, with the usual alfisol genetic horizon se-quence (A-Bt1-Bt2-C/Bt); outstanding its horizontal heterogeneity, “the variability of the Bt (clay enriched horizon) depth in short distances”. In a first experimental stage (2007-2008), the daily SWB chosen was that which only uses as input data the information from the meteorology variables and plant-Total Available Water (TAW) for each soil type and depth. Different daily SWB (with expo-nential or direct plant-Available Water depletion) were applied, using the Penman-Monteith reference evapotranspiration (ETo) recommended by FAO. At the same time as soil water content was estimated from the different daily SWB at the three locations, also soil water content was being monitored by “in situ” gravimetric methodology, adapting it to each soil characteristic, to determine every time soil water content and AW to a depth of 0 to 30 cm. In each sampling date, 5 samples for each depth were taken: 0-10 cm; 10-20 cm and 20-30 cm and the data were submitted to the corresponding statistical analysis. The TAW was calculated based on field capacity (FC) and permanent wilting point (PWP) data obtained from laboratory by the Richards pressure plate. Results from this first experimental stage show that the daily exponential SWB was the one which better estimated the AW in Guadalajara considering field ca-pacity at -33 kPa, though in Colmenar, field capacity at -10 kPa must be considered instead of -33 kPa for a better estimation. In Radiosondeo due to the fact that the Bt horizon depth varied in different sampling dates, it could not be established if the daily exponential SWB had a good performance. In a second experimental stage (20019-2012) and with the objective of minimizing the problems encountered in Radiosondeo for measuring “in situ” soil water content by the

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gravimetric method, the installation of different sensors for measuring soil water content were established and used in the same field location: TDR (time domain reflec-tometry - TRIME T3 from IMKO), capacitance FDR (frecuency domain reflectometry - ECH2O EC-20 from DECAGON) and others. This second experimental stage lasted 4 years in order to compare the soil water measures from the sensors with the estimations by the exponential SWB form 0 to 85 cm soil depths. At laboratory, specific calibra-tions for TDR and FDR sensors of the Typic Haploxeralf more differentiated horizons were done using different types of regressions. The results showed that soil water data obtained by the TDR equipment, corrected by the specific laboratory calibration, best fitted to “in situ” gravimetric soil water measures. In this way TDR was used for comparing to the daily exponential SWB during the four years of this second experimentation stage. Various estimations for obtaining TAW were tested; based on laboratory data – and/or on the data obtained of the soil water content field sensors. Results confirmed again, the convenience of using the daily exponential SWB, though in this case, with the TAW obtained from the field sensors graphics. Soil water estimated by exponential SWB on daily basis was compared to weekly and monthly periods, in order to know their reliability. The results obtained for a monthly period gave less AW than the ones obtained in a weekly or daily period. Finally it has been proved that the results obtained from the exponential SWB in a daily bases can be used as a useful tool in order to give complementary information to the SPI (Precipita-tion Standardized Index) and to help in agricultural drought studies.

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INDICE DE CONTENIDOS:

1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 3

1.1. La humedad del suelo 3 1.1.1. Agua del suelo: Importancia y conceptos. 3

1.1.1.1. Interés del conocimiento del estado de humedad del suelo 3 1.1.1.2. Conceptos de humedad del suelo 3

1.1.2. Monitorización del agua en el suelo 5 1.1.2.1.- Métodos directos “in situ” 6 1.1.2.2.- Métodos indirectos mediante equipos “in situ”. 6 1.1.2.3.- Balances Hídricos 8

1.1.3. Aplicaciones 13

1.2. Objetivos 16

2. MATERIALES Y MÉTODOS 19

2.1. Emplazamientos 19 2.1.1. Trabajos preliminares y selección de emplazamientos 19 2.1.2. Caracterización de los emplazamientos 21

2.1.2.1.- Guadalajara (El Serranillo) 21 2.1.2.2.- Colmenar Viejo 22 2.1.2.3.- Radiosondeo (Madrid/Barajas) 23

2.2. Determinación de las propiedades de los suelos 28 2.2.1. Caracterízación general de los suelos 28 2.2.2. Curva característica de humedad utilizando Membrana Richards 30 2.2.3. Humedad gravimétrica 32 2.2.4. Densidad aparente por método del cilindro 32

2.2.4.1. Método del cilindro 32 2.2.4.2. Método del hoyo 34

2.2.5. Humedad volumétrica 35 2.2.5.1. Extracción de muestra con cilindro 35 2.2.5.2. Extracción de muestra y densidad aparente de la tierra fina 36

2.2.6. Ensayo de humedad de saturación 37 2.2.7. Humedad volumétrica del suelo y nomenclatura utilizada 38

2.3. Medida de humedad en campo 40 2.3.1. Método gravimétrico, como método directo. 40 2.3.2. Método TDR con equipo TRIME-T3 de IMKO 41 2.3.3. Método capacitivo FDR con equipo ECH2O (EC-20) de Decagon 44 2.3.4. Método resistivímetro con equipo Geoeléctrico de Wenner 46 2.3.5. Método potenciométrico con equipo MPS1 de Decagon 47

2.4. Metodología del Balance Hídrico del suelo (BHS) 48 2.4.1. Ecuación General del Balance Hídrico 48 2.4.2. Evapotranspiración de referencia Penman-Monteith 49 2.4.3. BHS según el agotamiento de la reserva de agua del suelo. 50

2.4.3.1. Método directo 50 2.4.3.2. Método exponencial 52

2.4.4. BHS exponencial con periodicidad diaria, semanal y mensual 53

2.5. Ensayos comparativos de medidas de humedad. 54 2.5.1. Plan cronológico de experimentación. 54 2.5.2. Medidas de humedad “in situ” con diferentes equipos en Radiosondeo. 56 2.5.3. Diferentes estimaciones de ADT 58

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2.5.4. Medidas estimadas por BHS y medidas obtenidas “in situ” 59 2.5.4. 1. Primera fase experimental de un año (2007-2008) en los tres observatorios 59 2.5.4.2. Segunda fase experimental de 4 años (2009-2012) en el observatorio de Radiosondeo. 60

2.6. Tratamiento datos climatológicos e índices 60 2.6.1. Resumen climatológico 2007-2012 en los tres observatorios 60 2.6.2. Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) 61 2.6.3. Número de días por debajo de un umbral de Agua Disponible 62

2.7. Métodos estadísticos 63

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 67

3.1. Caracterización de los suelos 67 3.1.1. Suelo del Observatorio de Guadalajara (El Serranillo) 67 3.1.2. Suelo del Observatorio de Colmenar Viejo 68 3.1.3. Suelo del Observatorio de Radiosondeo (Barajas) 69

3.2. Monitorización de la humedad en los tres emplazamientos en el periodo 2007-2008 73 3.2.1. Observatorio de Guadalajara 73

3.2.1.1.- Densidades aparentes y humedades volumétricas 73 3.2.1.2.- Balances hídricos Guadalajara 77

3.2.2. Observatorio de Colmenar 83 3.2.2.1.- Densidades aparentes y humedades volumétricas 83 3.2.2.2.- Balances hídricos Colmenar 86

3.2.3. Observatorio de Radiosondeo 90 3.2.3.1.- Densidades aparentes y humedades volumétricas 90 3.2.3.2.- Balances hídricos Radiosondeo 97

3.2.4. Resumen periodo experimental 2007-2008 101

3.3. Ensayo comparativo de diferentes metodologías de monitorización de la humedad con equipos “in situ”, en el Haploxeralf típico sobre arcosas (Madrid) 102

3.3.1. Comparación TRIME – T3 y método gravimétrico 102 3.3.1.1. Calibración específica TRIME – T3 102 3.3.1.2. Humedad volumétrica TRIME-T3 y método gravimétrico. 106

3.3.2. Comparación ECH2O (EC-20) y método gravimétrico 108 3.3.2.1. Calibración específica ECH2O (EC-20). 108 3.3.2.2. Humedad volumétrica ECH2O (EC-20) y método gravimétrico. 112

3.3.3. Comparación ECH2O (EC-20) y TRIME-T3. 114 3.3.4. Comparación metodo resistivímetro y método gravimétrico 117 3.3.5. Comparación medidas equipo MPS-1 y equipo ECH2O (EC-20). 118

3.4. Estimación del contenido de agua en el suelo mediante BHS exponencial diario y comparación con medidas in situ en el suelo Haploxeralf típico. 120

3.4.1. Resultados periodo de 2009-2010 y diferentes estimaciónes de ADT. 120 3.4.1.1. Estimaciónes de ADT 120

3.4.1.1.1. Estimaciones Cc y Pm 120 3.4.1.1.2. Estimaciones de ADT 124

3.4.1.2. Comparaciones AD: medidas TRIME-T3 y estimadas del BHS exponencial 125 3.4.2. Resultados para el periodo 2009-2012 132

3.5. Comparaciones del BHS exponencial en diferentes intervalos de tiempo y relación con el Índice de Precipitación Estandarizado (SPI). 135

3.5.1. Resumen climatológico. 135 3.5.2. Comparación balances diarios, semanales y mensuales 136

3.5.2.1. Datos diarios de ETo Penman-Monteith 136 3.5.2.2. Balance exponencial diario, semanal y mensual, comparaciones de 5 años 139

3.5.2.2.1. Diferentes BHS exponencial en Guadalajara (El Serranillo), 2007-2012. 139 3.5.2.2.2. Diferentes BHS exponencial en Colmenar Viejo (Base FAMET), 2007-2012. 140

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3.5.2.2.3. Diferentes BHS exponencial en Radiosondeo, 2007-2012. 142 3.5.2.3. Diferentes BHS directo en Radiosondeo, 143

3.5.3. Número de días por debajo de un umbral de Agua Disponible y SPI. 145

4. CONCLUSIONES 155

5. BIBLIOGRAFÍA 159

ANEXO I - PERFILES DE SUELOS: DESCRIPCIÓN Y ANÁLIS IS 175

I.1. Observatorio de Guadalajara 175 I.1.1. Descripción del perfil de Guadalajara (El Serranillo) 175 I.1.2. Análisis de suelos de Guadalajara (El Serranillo) 176

I.2. Observatorio de Colmenar Viejo 177 I.2.1. Descripción del perfil de la BF de Colmenar. 177 I.2.2. Análisis del perfil de la BF Colmenar. 178

I.3. Observatorio de Radiosondeo (Barajas) 179 I.3.1. Descripción del perfil de Radiosondeo (Barajas). 179 I.3.2. Análisis de suelos de Radiosondeo (Barajas). 181

I.3.2.1. Análisis del perfil “AENA” de Radiosondeo. 181 I.3.2.2. Análisis del perfil “R021” de Radiosondeo. 182 I.3.2.3. Análisis del perfil “TDR-FDR” en Radiosondeo. 183 I.3.2.4. Capacidad de Intercambio Catiónico del perfil “TDR-FDR”. 184 I.3.2.5. Características de los elementos gruesos. 184 I.3.2.6. Humedad de saturación perfil “TDR-FDR”. 185

ANEXO II – CURVA CARACTERÍSTICA DE HUMEDAD CON LA MEMBRANA DE RICHARDS Y PRIMERA ESTIMACIÓN DE ADT 18 9

II.1. Observatorio Guadalajara (El Serranillo) 189 II.1.1. Datos de humedad gravimétrica con Membrana Richards. 189

II.1.1.1. Muestras tamizadas, Guadalajara 189 II.1.1.2. Muestras no disturbadas, Guadalajara 190

II.1.2. Estimación de Agua Disponible Total (ADT), Guadalajara 191

II.2. Observatorio Colmenar Viejo 192 II.2.1. Datos de humedad gravimétrica con Membrana Richards. 192

II.2.1.1. Muestras tamizadas, Colmenar 192 II.2.1.2. Muestras no disturbadas, Colmenar. 192

II.2.2. Estimación de Agua Disponible Total (ADT), Colmenar. 193

II.3. Observatorio Radiosondeo (Barajas) 194 II.3.1. Datos de humedad gravimétrica con Membrana Richards. 194

II.3.1.1. Muestras tamizadas, Radiosondeo. 194 II.3.1.3. Muestras no disturbadas, Radiosondeo. 195

II.3.2. Estimación de Agua Disponible Total (ADT), Radiosondeo. 196

ANEXO III – CONTENIDOS DE HUMEDAD DE SUELO OBTENIDO S DE MEDIDAS EN CAMPO 201

III.1. Medidas de humedad con el método gravimétrico 201 III.1.1. Humedad gravimétrica y densidad aparente, Guadalajara (2007-2008) 201 III.1.2. Humedad gravimétrica, Colmenar (2007-2008) 202 III.1.3. Humedad gravimétrica y densidad aparente, Radiosondeo (2007-2008). 203

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III.1.4. Humedad volumétrica. Radiosondeo (2009) 204

III.2.Medidas de humedad con equipo TRIME-T3 de IMKO en Radiosondeo 207

III.3. Medidas de humedad con equipos ECH2O (EC-20) en Radiosondeo 215

III.4. Medidas con resistivímetro Wenner en Radiosondeo 220

III.5. Medidas con equipo potenciométrico en Radiosondeo. 222

ANEXO IV – EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA DE PENM AN-MONTEITH 225

IV.1. Ecuaciones para el cálculo de ETo 225

IV.2. Cálculo de ETo diaria a partir de valores medios de Tª y HR. 229

IV.3. Datos diarios de ETo Penman-Monteith de Radiosondeo. 230

ANEXO V – RESERVA DE HUMEDAD DEL SUELO DEL BALANCE HÍDRICO 2007-2012. 233

V.1. Balance Hídrico Exponencial . Guadalajara. 233 V.1.1. Cálculo diario de AD para diferentes ADT. Guadalajara. 233 V.1.2. Número de días por debajo de un umbral de AD. Guadalajara 236 V.1.3. Cálculo de las reservas a partir de información semanal y mensual. Guadalajara 237

V.2. Balance Hídrico Exponencial. Colmenar. 239 V.2.1. Cálculo diario de AD para diferentes ADT. Colmenar. 239 V.2.2. Número de días por debajo de un umbral de AD. Colmenar. 242 V.2.3. Cálculo de las reservas a partir de información semanal y mensual. Colmenar. 243

V.3. Balance Hídrico Exponencial. Radiosondeo. 245 V.3.1. Cálculo de AD para diferentes ADT. Radiosondeo. 245 V.3.2. Número de días por debajo de un umbral de AD. Radiosondeo 248 V.3.3. Cálculo de las reservas a partir de información semanal y mensual. Radiosondeo. 249

V.4. Balance Hídrico Directo. Radiosondeo. 251

ANEXO VI – COMPARACIÓN VALORES DE HUMEDAD CON EQUIP O TDR Y BALANCE HÍDRICO DIARIO. 257

VI.1. Estimación valores de Agua Disponible Total a partir de las gráficas TDR (2009-2010). 257 VI.1.1. Estimaciones de Cc y Pm, a partir de gráficas TDR en Radiosondeo. 257 VI.1.2. Estimaciones de ADT para diferentes profundidades. 260

VI.2. Comparación valores TDR y Balance Hídrico (2009-2012). 264

ANEXO VII – ÍNDICE DE PRECIPITACIÓN ESTANDARIZADO ( S.P.I.) 269

VII.1. Metodología del Índice de Precipitación Estandarizado. 269

ANEXO VIII – PUBLICACIONES ASOCIADAS A LA TESIS 275

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ÍNDICE DE TABLAS: Tabla 1 – Plan de experimentación de la primera fase; periodo 2007-2008 (1 año) 54 Tabla 2 – Plan de experimentación de la segunda fase; periodo 2009-2012 (4 años) 55 Tabla 3 – Comparaciones de medidas de humedad obtenidas mediante diferentes equipos

instalados en campo en el Observatorio de Radiosondeo 58 Tabla 4 - Umbrales para determinar la intensidad de una sequía agrícola considerados por Kulik

(1958) 62 Tabla 5 - Características principales del suelo del observatorio de Radiosondeo 72 Tabla 6 - Densidades aparentes de Guadalajara 74 Tabla 7 – Cc33 y Pm1500 en Guadalajara expresados en % θ m 75 Tabla 8 - Contenidos de agua en mm de 0 a 30 cm de profundidad de suelo. GUADALAJARA 76 Tabla 9 – Diferentes supuestos para calculo de BHS en Guadalajara 78 Tabla 10 - Parámetros estadísticos de las diferencias en mm, entre el valor de Reserva de AD

medida en campo y valores estimados por varios métodos de BHS. GUADALAJARA 81 Tabla 11 - Densidades aparentes en Colmenar Viejo 84 Tabla 12 - Cc33 , Cc10 y Pm1500 en Colmenar expresados en % θ m 84 Tabla 13 - Contenidos de agua en mm de 0 a 30 cm de profundidad considerando, Cc33 y Cc10. 85 Tabla 14 – Diferentes supuestos para el cálculo del BHS en Colmenar. 87 Tabla 15 - Parámetros estadísticos de las diferencias en mm, entre el valor de Reserva de AD

medida en campo y valores estimados por varios métodos de BHS. COLMENAR 89 Tabla 16 - – Densidades aparentes en Radiosondeo 90 Tabla 17 - Cc33, Cc10 y Pm1.500 de Radiosondeo 91 Tabla 18 - Contenido de agua en mm de 0 a 30 cm de profundidad de suelo, considerando Cc33 y

Pm1500 como valores medios en la zona de muestreo. RADIOSONDEO 92 Tabla 19 - Asignación de perfiles tipo a cada fecha de muestreo 94 Tabla 20 - Contenidos de agua en mm de 0 a 30 cm de profundidad de suelo, considerando Cc33 y

Pm1500 como valores adaptados al perfil muestreado en cada día de campaña . RADIOSONDEO 95

Tabla 21 – Diferentes supuestos para el cálculo del Balance Hídrico de Radiosondeo 98 Tabla 22 – Ecuaciones de calibración del TDR utilizando medidas con TRIME-T3 y medidas

obtenidas mediante método gravimétrico en laboratorio 105 Tabla 23 - % θ v para diferentes profundidades y diferentes estimaciones de Cc y Pm, en

Radiosondeo 121 Tabla 24 - % θv a Cc, Pm y Saturación en un perfil medio representativo de la zona de instalación

de sensores de medida de humedad de suelo en Radiosondeo 121 Tabla 25 – Valores de Cc, Pm y ADT en mm desde la superficie hasta cada profundidad, para la

ESTIMACIÓN A 124 Tabla 26 - Valores de Cc, Pm y ADT en mm desde la superficie hasta cada profundidad, para la

ESTIMACIÓN B 125 Tabla 27 - Valores de Cc, Pm y ADT en mm desde la superficie hasta cada profundidad, para la

ESTIMACIÓN C 125 Tabla 28 - Resumen estadístico para cada una de las tres estimaciones y dos espesores de suelo, de

la serie de diferencias entre los valores de AD obtenidos de las medidas con TDR y con los valores estimados a partir del BHS exponencial diario, así como de la regresión (2009-2010) 130

Tabla 29 – Número de días con humedad del suelo por encima de la Cc y por debajo del Pm del BHS exponencial diario en los dos años de estudio (2009-2010), para las tres estimaciones y para dos espesores de suelo. 131

Tabla 30 – Resumen estadístico para la “Estimación B” y cuatro espesores de suelo, de la serie de diferencias entre los valores de AD obtenidos de las medidas con TDR y con los valores estimados a partir del BHS exponencial diario, así como de la regresión (2009-2012). 134

Tabla 31 - Resumen de precipitación anual (mm) de cinco años y porcentaje sobre el valor normal 135

Tabla 32 – Resumen de anomalías de precipitación (% sobre el valor normal 1981-2010) y de temperaturas (en ºC de diferencia sobre el valor normal) de las estaciones del año en el periodo 2007-2012. 136

Tabla 33 – Estadísticos de la serie de valores de ETo Penman-Monteith de Radiosondeo/Barajas, calculada a partir de valores máximos y mínimos diarios de temperatura y humedad , o de

xviii

valores medios tomados de los datos de la estación o de los datos del “grids” de 5kmx5km (2007-2012). 137

Tabla 34 – Estadísticos de la serie de diferencias entre valores de ETo Penman-Monteith de Radisondeo/Barajas calculados de diferentes formas 137

Tabla 35 – Estadísticos de las series de diferencias entre valores de AD obtenidos para un determinado ADT (25, 75 y 150 mm) mediante BHS exponencial con cálculo diario semanal y mensual. GUADALAJARA. 139

Tabla 36 - Estadísticos de las series de diferencias entre valores de AD obtenidos para un determinado ADT (25, 75 y 150 mm) mediante BHS exponencial con cálculo diario semanal y mensual. COLMENAR VIEJO. 141

Tabla 37 - Estadísticos de las series de diferencias entre valores de AD obtenidos para un determinado ADT (25, 75 y 150 mm) mediante BHS exponencial con cálculo diario semanal y mensual. RADIOSONDEO. 142

Tabla 38 - Estadísticos de las series de diferencias entre valores de AD obtenidos para un determinado ADT (25, 75 y 150 mm) mediante BHS directo con cálculo diario semanal y mensual. RADIOSONDEO. 144

ÍNDICE DE TABLAS DE ANEXOS: Tabla I. 1 – Análisis químico del perfil “GE17” (Guadalajara) 176 Tabla I. 2 – Texturas del perfil “GE17” (Guadalajara) 176 Tabla I. 3 – Análisis granulométrico de la fracción de arena en perfil “GE17” (Guadalajara) 176 Tabla I. 4 – Análisis químico del perfil “BF07” (Colmenar) 178 Tabla I. 5 – Texturas del perfil “BF07” (Colmenar) 178 Tabla I. 6 – Análisis granulométrico de la fracción de arena en el perfil “BF07” (Colmenar) 178 Tabla I. 7 – Densidad Aparente de la Tierra Fina en perfil “BF07”. 179 Tabla I. 8 – Análisis químico del perfil “AENA” (Radiosondeo) 181 Tabla I. 9 – Texturas del perfil “AENA” (Radiosondeo) 181 Tabla I. 10 – Análisis granulométrico de la fracción de arena en el perfil “AENA” (Radiosondeo)

182 Tabla I. 11 – Análisis químico del perfil “R021” (Radiosondeo) 182 Tabla I. 12 – Texturas del perfil “R021” (Radiosondeo) 182 Tabla I. 13 – Análisis granulométrico de la fracción de arena en perfil “R021” (Radiosondeo) 183 Tabla I. 14 – Análisis químico del perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo) 183 Tabla I. 15 – Texturas del perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo) 183 Tabla I. 16 – Capacidad de Intercambio Catiónico en perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo) 184 Tabla I. 17 – Cationes de intercambio en perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo) 184 Tabla I. 18 – Elementos gruesos en zona de muestreo de la parcela de Radiosondeo. 184 Tabla I. 19 – Humedad gravimétrica mediante “pasta de saturación” perfil “TDR-FDR”

(Radiosondeo) 185 Tabla II. 1 - Valores de Cc y Pm del perfil “GE17” (Guadalajara) 189 Tabla II. 2 – Valores de Cc y Pm en cinco perfiles de la zona de muestreo en Guadalajara. 189 Tabla II. 3 – Valores de Cc y Pm en varios perfiles sobre muestras no disturbadas, en Guadalajara.

190 Tabla II. 4 - Valores medios de Cc y Pm obtenidos en Membrana de Richards, sobre muestras no

disturbadas en Guadalajara. 191 Tabla II. 5 – Valores de ADT entre Pm y Cc33 del perfil “GE17” (Guadalajara) 191 Tabla II. 6 – Valores de ADT entre Pm y Cc33 , para el perfil medio en la zona de muestreo 192 Tabla II. 7 – Valores de Cc y Pm de cinco perfiles de la zona de muestreo en Colmenar 192 Tabla II. 8 – Valores de Cc y Pm sobre muestras no disturbadas de 0 a 10 cm de profundidad de

varios perfiles de Colmenar. 193 Tabla II. 9 – Valores de ADT entre Pm y Cc33 , para el perfil hipotético en la zona de muestreo de

Colmenar. 193 Tabla II. 10 - Valores de ADT entre Pm y Cc10 , para el perfil hipotético en la zona de muestreo de

Colmenar. 193 Tabla II. 11 – Valores de Cc y Pm del perfil “AENA” (Radiosondeo) 194 Tabla II. 12 - Valores de Cc y Pm en cinco perfiles de la zona de muestreo en Radiosondeo 194

xix

Tabla II. 13 - Valores de % Humedad gravimétrica a diferentes tensiones sobre muestra tamizada en el perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo) 195

Tabla II. 14 – Valores de Cc y Pm en varios perfiles sobre muestras no disturbadas en Radiosondeo. 195

Tabla II. 15 – Valores medios de Cc y Pm obtenidos en Membrana de Richards sobre muestras no disturbadas en Radiosondeo 196

Tabla II. 16 – Valores de ADT entre Cc y Pm del perfil “AENA” (Radiosondeo) 196 Tabla II. 17 - Valores de ADT entre Pm y Cc33, para el perfil medio en la zona de muestreo de

Radiosondeo 197 Tabla II. 18 – Valores de ADT entre Pm y Cc33, para el valor medio de los perfiles R020, R021 y

R029 de Radiosondeo 197 Tabla II. 19 - Valores de ADT entre Pm y Cc33 del perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo) 197 Tabla II. 20 - - Valores de ADT entre Pm y Cc16 del perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo) 197 Tabla III. 1 – Valores de humedad gravimétrica de la tierra fina (0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm) en

diferentes fechas de muestreo en Colmenar 202 Tabla III. 2 – Densidad aparente, humedad gravimétrica y humedad volumétrica, de muestreos

realizados en el año 2009 en Radiosondeo. 204 Tabla V. 1 – Número de días por debajo del umbral del 10% de ADT (25 mm ó 75 mm ó 150 mm)

en Guadalajara (2007 – 2012) 236 Tabla V. 2 - Número de días por debajo del umbral del 10% de ADT (25 mm ó 75 mm ó 150 mm)

en Colmenar (2007 – 2012) 242 Tabla V. 3 - Número de días por debajo del umbral del 10% de ADT (25 mm ó 75 mm ó 150 mm)

en Radiosondeo (2007 – 2012) 248 Tabla VI. 1 – Estimación A de valores de Cc, Pm y ADT en mm para diferentes profundidades y

desde la superficie del suelo en Radiosondeo. 261 Tabla VI. 2 - Estimación B de valores de Cc, Pm y ADT en mm para diferentes profundidades y

desde la superficie del suelo en Radiosondeo. 262 Tabla VI. 3 - Estimación C de valores de Cc, Pm y ADT en mm para diferentes profundidades y

desde la superficie del suelo en Radiosondeo. 263 Tabla VII. 1 – Probabilidad acumulada y valores del SPI 270 ÍNDICE DE FIGURAS: Figura 1 - Ubicación de los tres emplazamientos seleccionados 20 Figura 2 - Entorno físico del observatorio meteorológico de Guadalajara (El Serranillo) 21 Figura 3 - Litología de arcosas en la CAM 24 Figura 4 - Superficies del mapa de suelos (Sistemática “Soil Taxonomy) de la CAM

correspondientes a “Alfisols, Alfisols/Entisols y Alfisosls/Inceptisols” 25 Figura 5 - Intersección entre las superficies del mapa litológico correspondientes a Arcosas ocres

claras y las superficies del mapa de suelos (Sistemática “Soil Taxonomy) correspondientes a Alfisols, Alfisols/Entisols y Alfisols/Inceptisols, en la CAM. 26

Figura 6 - Colocación de la placa cerámica con muestras saturadas en la Membrana de Richards 31 Figura 7 – Extracción de muestra no disturbada con barrena 33 Figura 8 – Distribución del campo eléctrico de la sonde TRIME T3 y volumen de muestreo

aproximado (IMKO 2006) 41 Figura 9 - Sonda de tubo TRIME –T3 de IMKO, con procesador y tubos Tecanat instalados 42 Figura 10 - Ensayos de laboratorio con sonda TRIME-T3 de IMKO para la calibración específica43 Figura 11 - Instalación de sensores EC-20 y datalogger EM50 de Decagon 44 Figura 12 - Sensor ECH2O (EC-20) de Decagon, lector de mano Echo- Check y diferentes tipos de

contenedor 45 Figura 13 – Equipo resistivímetro Erdungsmesser B4151 de Siemens 47 Figura 14 – Sensor MPS1 de Decagon (2009) 47

xx

Figura 15 - Balance de agua en el suelo en la zona radicular, indicando condicionantes de las zonas de estudio 49

Figura 16 - Esquema de instalación en campo de diferentes equipos utilizados para monitorizar la humedad del suelo 57

Figura 17 - Perfil de suelo en Base Famet de Colmenar Viejo 68 Figura 18 - Perfil de suelo “AENE” en Observatorio Radiosondeo 69 Figura 19 - Plano de la zona de muestreo en el Observatorio de Radiosondeo 71 Figura 20 - Densidades aparentes y % θ m , a profundidad de 20 a 30 cm en la zona de muestreo de

Guadalajara 75 Figura 21 - Agua del suelo en mm medida con extracción de cilindros, Pm y Cc33 , en los primeros

30 cm de profundidad de suelo. GUADALAJARA 77 Figura 22 - Precipitación y ETo en mm. GUADALAJARA 78 Figura 23 - Reserva de AD medida y estimada por BHS exponencial diario en los primeros 30 cm

de suelo siendo ADT 34 mm. GUADALAJARA 79 Figura 24 - Reserva de AD medida y estimada por dos métodos (BHS exponencial y BHS directo

diarios) en los primeros 30 cm de suelo, siendo ADT 34mm. GUADALAJARA 80 Figura 25- Reserva de AD medida y estimada por BHS exponencial diario en los primeros 30 cm de

suelo, considerando 0,8 ETo, siendo ADT 34 mm. GUADALAJARA 81 Figura 26 – Agua del suelo en mm medida con extracción de cilindros, ½ Pm y Cc , en los primeros

30 cm de profundidad de suelo.GUADALAJARA 82 Figura 27 - Reserva medida y estimada por BHS exponencial diario sobre ½ Pm, en los primeros 30

cmde suelo. GUADALAJARA 83 Figura 28 - Contenido de agua en 30 cm medido (perfil tipo), Cc33 , Cc10 y Pm . COLMENAR 85 Figura 29 - Precipitación y ETo en mm . COLMENAR 86 Figura 30 - Reserva de AD medida y estimada por BHS exponencial diario en los primeros 30 cm

de suelo, siendo ADT 20,1 mm . COLMENAR 87 Figura 31 - Reserva de AD medida y estimada por dos métodos (BHS Exponencial y BHS directo

diarios) en los primeros 30 cm de suelo, siendo ADT 20,1 mm. COLMENAR 88 Figura 32 - Reserva de AD medida y estimada por BHS exponencial en los primeros 30 cm de suelo,

con ADT 35,6 mm. COLMENAR 89 Figura 33 - Agua del suelo medida, Cc33 y Pm1500 con valores medios y extremos, en los primeros 30

cm de suelo. RADIOSONDEO 93 Figura 34 - Agua del suelo medida, Cc33 y Pm1500 con valor adaptado al perfil de cada muestreo, en

los primeros 30 cm de suelo. RADIOSONDEO 94 Figura 35 - Comparación contenido de agua en los primeros 30 cm de suelo, a Pm y Cc, con valor

medio o valor adaptado. RADIOSONDEO 96 Figura 36 - Precipitación y ETo en mm . RADIOSONDEO 97 Figura 37 -- Reserva de AD medida (perfil medio) y estimada por BHS exponencial diario para

ADT 25 mm. RADIOSONDEO 99 Figura 38 - Reserva de AD medida y estimada (perfil medio) por dos métodos (BHS exponencial y

BHS directo) en 30 cm, siendo ADT de 25 mm. RADIOSONDEO 100 Figura 39 - Reserva de AD medida y estimada (perfil adaptado) por BHS exponencial en los

primeros 30 cm, siendo ADT de 25 mm. RADIOSONDEO 100 Figura 40 - Ensayos de laboratorio con muestras del horizonte Bt 1 ( franco arcillo arenoso) y A12

( franco arenoso) de Radisosondeo, preparados con tubo Tecanat, para medir con sonda TRIME T3 103

Figura 41 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte A12 de Radiosondeo sin tamizar, % θ

v con sensor TDR TRIME-T3 de IMKO y % θ v obtenido por gravimetría, y ρb = 1,6 Mg.m-3

103 Figura 42 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte A12 de Radiosondeo tamizada 5 mm,

% θ v con sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO y % θ v obtenido por gravimetría, siendo ρb = 1,8 Mg.m-3 . 104

Figura 43 - - Ensayos de laboratorio con muestras del horizonte Bt 1 de radisosondeo sin tamizar y tamizada a 5mm , % θ v con sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO y % θ v obtenido por gravimetría, siendo ρb igual a 1,52 Mg.m-3 . 104

Figura 44 - Rectas de regresión obtenidas de los ensayos de laboratorio con muestras de suelo del horizonte A12 y con el horizonte Bt1 de Radiosondeo, determinando % θ v con sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO y % θ v por gravimetría. 105

Figura 45 - Muestra tamizada 5 mm del horizonte Bt 1 , en la que se aprecia que no se han destruido por completo los agregados 106

xxi

Figura 46 - % θ v con sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO calibrado a 15 cm de profundidad y % θ

v obtenido para una profundidad entre 5 a 25 cm por método gravimétrico con extracción de muestras en campo (2009), e indicando el valor de Cc y Pm estimados a partir de ensayos de laboratorio. 107

Figura 47 - % θ v con sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO calibrado a 30 cm de profundidad y % θ

v obtenido para una profundidad de 30 cm por método gravimétrico con extracción de muestras en campo, e indicando el valor de Cc y Pm estimados a partir de ensayos de laboratorio. 108

Figura 48 - Ensayo con sensor EC-20, a la izquierda muestra del horizonte A12 y a la derecha del Bt1 , en contenedores de 5 y 4 litros. 109

Figura 49 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte A12 , % θ v con sensor EC-20 Decagon y % θ v obtenido por gravimetría, utilizando un contenedor de 5 litros y ρb igual a 1,7 Mg.m-3 . 109

Figura 50 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte Bt 1 , % θ v con sensor EC-20 Decagon y % θ v obtenido por gravimetría, utilizando un contenedor de 4 litros y ρb igual a 1,5 Mg.m-3 . 110

Figura 51 - Ensayos con sensor EC-20, muestras en contenedor de 2 litros 110 Figura 52 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte A12 , % θ v con sensor FDR EC-20

Decagon y % θ v obtenido por gravimetría, utilizando un contenedor de 2 litros y ρb igual a 1,7 Mg.m-3 . 111

Figura 53 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte Bt 1 , % θ v con sensor FDR EC-20 Decagon y % θ v obtenido por gravimetría, utilizando un contenedor de 2 litros y ρb igual a 1,5 Mg.m-3 . 111

Figura 54 - % θ v en el suelo obtenido de sensores FDR EC-20 de Decagon con calibración estándar, instalados a 15 cm y 30 cm de profundidad, y % θ v obtenido por el método gravimétrico mediante extracción de cilindros. 112

Figura 55 - % θ v en el suelo obtenido del sensor EC-20 con calibración estándar, instalado a 15 cm de la superficie en tres días sin precipitación y presentando una diferencia entre la temperatura máxima diaria y la mínima superior a 15 ºC. 113

Figura 56 - % θ v obtenido de sensor FDR EC-20 de Decagon con calibración estándar instalado a 15 cm de profundidad y % θ v de sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO a 15 cm calibrado. 114

Figura 57 - % θ v obtenido de sensor FDR EC-20 de Decagon con calibración estándar instalado a 30 cm de profundidad y % θ v de sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO a 30 cm calibrado. 115

Figura 58 - Medidas de % θ v obtenidas del EC- 20 a 15 cm de profundidad comparadas con medidas con calibración específica del TDR a 15 cm mediante regresión simple (2009-2012). 116

Figura 59 - Medidas de % θ v obtenidas del EC-20 a 30 cm de profundidad comparadas con medidas con calibración específica del TDR a 30 cm mediante regresión simple (2009-2012). 116

Figura 60 - Medidas de % θ v obtenidas del EC-20 a 45cm de profundidad comparadas con medidas con calibración específica del TDR a 45 cm mediante regresión simple (2009-2011). 117

Figura 61 - Relación entre medidas obtenidas con resistivímetro (Ln resistividad) y medidas de humedad por método gravimétrico (% θ m), para el total de muestras a 5 cm, 15 cm y 25 cm de profundidad. 118

Figura 62 - Valores de % θ v obtenidos con EC 20 (calibrado frente a TDR) y de potencial en kPa obtenidos del MPS1 instalados a 15 cm de profundidad. 119

Figura 63 - Valores medios de % θ v obtenidos del sensor TDR TRIME-T3 utilizando la calibración específica a 15 cm, 30 cm y 35 cm de profundidad (2009-2010). 123

Figura 64 - Valores medios de % θ v obtenidos del sensor TDR TRIME-T3 utilizando la calibración específica a 55 cm, 60 cm y 75 cm de profundidad (2009-2010). 123

Figura 65 - Estimación A de 0 a 25cm de profundidad siendo ADT= 20 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm. 126

Figura 66 - Estimación B de 0 a 25 cm de profundidad siendo ADT=32 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm. 127

Figura 67 - Estimación C de 0 a 25 cm de profundidad siendo ADT=44 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm. 127

Figura 68 - Estimación A de 0 a 65 cm de profundidad siendo ADT= 54 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm. 128

xxii

Figura 69 - Estimación B de 0 a 65 cm de profundidad siendo ADT= 84 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm. 128

Figura 70 - Estimación C de 0 a 65cm de profundidad siendo ADT =106 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm. 129

Figura 71 - Valores diarios de ETo Penman-Monteith de Radisondeo/Barajas calculados de diferentes formas (2011-2012) 138

Figura 72 - Valores diarios de ETo Penman-Monteith de Radisondeo/Barajas calculados de diferentes formas (2009-2010) 138

Figura 73 - AD calculada sobre un ADT de 75 mm mediante BHS exoponencial diario, semanal y mensual (2007-2012). GUADALAJARA. 140

Figura 74 - AD calculada sobre un ADT de 75 mm mediante BHS exoponencial diario, semanal y mensual (2007-2012). COLMENAR VIEJO. 141

Figura 75 - AD calculada sobre un ADT de 75 mm mediante BHS exoponencial diario, semanal y mensual (2007-2012). RADIOSONDEO. 143

Figura 76 - AD calculada sobre un ADT de 75 mm mediante BHS directo diario y AD obtenida de medidas del TDR (2009-2012). RADIOSONDEO 144

Figura 77 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (25mm) y valores del SPI con escalas temporales de 1 mes y 3 meses. GUADALAJARA 147

Figura 78 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (75mm) y valores del SPI con escalas temporales de 1 mes y 3 meses. GUADALAJARA 148

Figura 79 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (25mm) y valores del SPI con escalas temporales de 1 mes y 3 meses. COLMENAR. 148

Figura 80 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (75mm) y valores del SPI con escalas temporales de 1 mes y 3 meses. COLMENAR. 149

Figura 81 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (25mm) y valores del SPI con escalas temporales de 1 mes y 3 meses. RADIOSONDEO. 149



Figura 84 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (150mm) y valores del SPI con escalas temporales de 6 y 12 meses. RADIOSONDEO. 151

ÍNDICE DE FIGURAS DE ANEXOS: Figura III. 1 - Densidades aparentes (ρb) y % θm , a profundidad de 0 a 10 cm en la zonade

muestreo de Guadalajara 201 Figura III. 2 - Densidades aparentes (ρb) y % θm , a profundidad de 10 a 20 cm en la zonade

muestreo de Guadalajara 201 Figura III. 3 - Densidades aparentes (ρb) y % θm , a profundidad de 20 a 30 cm en la zonade

muestreo de Guadalajara 202 Figura III. 4 - Densidades aparentes (ρb) y % θm , a profundidad de 0 a 10 cm en la zona de

muestreo de Radiosondeo 203 Figura III. 5 - Densidades aparentes (ρb) y % θm , a profundidad de 10 a 20 cm en la zona de

muestreo de Radiosondeo 203 Figura III. 6 - Densidades aparentes (ρb) y % θm , a profundidad de 20 a 30 cm en la zona de

muestreo de Radiosondeo 204 Figura III. 7 – Valores medios y desviación estándar del % θ v , obtenido con equipo TDR TRIME-

T3 a 15 cm de profundidad con calibración estándar y en diferentes días de muestreo del periodo 2009-2012 208

Figura III. 8 - Valores medios y desviación estándar del % θ v , obtenido con equipo TDR TRIME-T3 a 30 cm de profundidad con calibración estándar y en diferentes días de muestreo del periodo 2009-2012 209



xxiii




Figura III. 14. - Valores de % θ v , obtenidos con equipos ECH 2 O (EC-20) instalados a 15 cm, 30 cm, 45 cm y 90 cm de profundidad en el primer año, con calibración estándar 216

Figura III. 15 - Valores de % θ v , obtenidos con equipos ECH 2 O (EC-20) instalados a 15 cm, 30 cm, 45 cm y 90 cm de profundidad en el segundo año, con calibración estándar 217

Figura III. 16 - Valores de % θ v , obtenidos con equipos ECH 2 O (EC-20) instalados a 15 cm, 30 cm, 45 cm y 90 cm de profundidad en el tercer año, con calibración estándar. 218

Figura III. 17 - - Valores de % θ v , obtenidos con equipos ECH 2 O (EC-20) instalados a 15 cm, 30 cm, y 90 cm de profundidad en el cuarto año, con calibración estándar 219

Figura III. 18 – Relación entre medidas de Ln de resistividad y de % θ v obtenidas por método gravimétrico a 5 cm de profundidad en Radiosondeo 220

Figura III. 19 - Relación entre medidas de Ln de resistividad y de % θ v obtenidas por método gravimétrico a 15 cm de profundidad en Radiosondeo 221

Figura III. 20 - Relación entre medidas de Ln de resistividad y de % θ v obtenidas por método gravimétrico a 25 cm de profundidad en Radiosondeo 221

Figura III. 21 – Valores del potencial del agua del suelo medido con sensor MPS1, instalado a 15 cm de profundidad en Radiosondeo. 222

Figura IV. 1 – Valores diarios de ETo Penman-Monteith FAO(1998) calculados a partir de valores

extremos diarios de Tª y HR, y también a partir de valores medios de Tª y HR para Radiosondeo. 230

Figura IV. 2 - Valores diarios de ETo Penman-Monteith FAO(1998) calculados a partir de valores medios de Tª y HR medidos en la estación, y también tomados de la capa ráster en 5 kmx5 km para Radiosondeo. 230

Figura V. 1 – Valores diarios de precipitación (de 07h a 07h), ETo y AD en mm, para un ADT de 25

mm en Guadalajara (2007- 2012) 234 Figura V. 2 - Valores diarios de ETo y AD en mm, para un ADT de 75 mm y de 150 mm en

Guadalajara ( 2007- 2012) 235 Figura V. 3 – Representación gráfica de la relación entre valores de ADT en mm y profundidad del

suelo en cm, en Guadalajara. 238 Figura V. 4 – Valores de AD para un ADT de 25 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario,

semanal y mensual, en Guadalajara. 238 Figura V. 5 - Valores de AD para un ADT de 150 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario,

semanal y mensual, en Guadalajara. 239 Figura V. 6 - Valores diarios de precipitación (de 07 h a 07 h), ETo y AD en mm, para un ADT de

25 mm en Colmenar (2007- 2012) 240 Figura V. 7 - Valores diarios de ETo y AD en mm, para un ADT de 75 mm y de 150 mm en

Colmenar ( 2007- 2012) 241 Figura V. 8 - Representación gráfica de la relación entre valores de ADT en mm y profundidad del

suelo en cm, en Colmenar. 244 Figura V. 9 - Valores de AD para un ADT de 25 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario,

semanal y mensual, en Colmenar. 244 Figura V. 10 - Valores de AD para un ADT de 150 mm, obtenidos mediante BHS exponencial

diario, semanal y mensual, en Colmenar. 245 Figura V. 11 - Valores diarios de precipitación, ETo y AD en mm, para un ADT de 25 mm en

Radiosondeo (2007- 2012) 246 Figura V. 12 - Valores diarios de ETo y AD en mm, para un ADT de 75 mm y de 150 mm en

Radiosondeo ( 2007- 2012) 247 Figura V. 13 - Representación gráfica de la relación entre valores de ADT en mm y profundidad del

suelo en cm, en Radiosondeo (Estimación B). 249

xxiv

Figura V. 14 - Valores de AD para un ADT de 25 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario, semanal y mensual, en Radiosondeo. 250

Figura V. 15 - Valores de AD para un ADT de150 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario, semanal y mensual, en Radiosondeo. 250

Figura V. 16 - Valores de AD para un ADT de25 mm, obtenidos mediante BHS directo diario, semanal y mensual, en Radiosondeo (2007-2012). 251

Figura V. 17 - Valores de AD para un ADT de 75 mm, obtenidos mediante BHS directo diario, semanal y mensual, en Radiosondeo (2007-2012). 252

Figura V. 18 - Valores de AD para un ADT de 150 mm, obtenidos mediante BHS directo diario, semanal y mensual, en Radiosondeo (2007-2012). 253

Figura V. 19 - Valores de AD para un ADT de 75 mm, obtenidos mediante BHS directo diario y valores de AD para un ADT de 72 mm obtenidos del BHS exponencial diario, en Radiosondeo (2009-2012) 254

Figura VI. 1 – Valores de % θ v del equipo TDR IMKO T3 con calibración específica a 15 cm de

profundidad, y de la Cc y del Pm con la estimación B (2009-2010). 257 Figura VI. 2 - Valores de % θ v del equipo TDR IMKO T3 con calibración específica a 30 cm de





profundidad, y de la Cc y del Pm con la estimación B (2009-2010). 260 Figura VI. 7 – Reserva de AD medida con equipo TDR TRIME T3 y estimada del BHS exponencial

diario para un ADT de 32 mm (0 a 25 cm de profundidad, estimación B), de 2009 a 2012 en Radiosondeo 264

Figura VI. 8 - Reserva de AD medida con equipo TDR TRIME T3 y estimada del BHS exponencial diario para un ADT de 62 mm (0 a 45 cm de profundidad, estimación B), de 2009 a 2012 en Radiosondeo 264

Figura VI. 9 - Reserva de AD medida con equipo TDR TRIME T3 y estimada del BHS exponencial diario para un ADT de 84 mm (0 a 65 cm de profundidad, estimación B), de 2009 a 2012 en Radiosondeo. 265

Figura VI. 10 - Reserva de AD medida con equipo TDR TRIME T3 y estimada del BHS exponencial diario para un ADT de 104 mm (0 a 85 cm de profundidad, estimación B), de 2009 a 2012 en Radiosondeo 265

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ABREVIATURAS: AD Agua Disponible ADT Agua Disponible Total AEMET Agencia Estatal de Meteorología BHS Balance hídrico del suelo CAM Comunidad Autónoma de Madrid Cc Capacidad de campo. Cc10 Capacidad de campo a presión de 10 kPa. Cc33 Capacidad de campo a presión de 33 kPa. CIC . Capacidad de Intercambio Catiónico ρb Densidad aparente ρb TF Densidad aparente de la tierra fina (<2mm) EG Elemntos Gruesos ETo Evapotranspiración de Referencia Penman-Monteith. ETP Evapotranspiración potencial ETSIA Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos. FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations MO Materia orgánica Obs Observatorio meteorológico OMM Organización meteorológica mundial Pm Punto de marchitez permamente Pm1500 Punto de marchitez permamente a 1500 kPa. SAIHS Sistema Automático de Información Hidrológica UPM Universidad Politécnica de Madrid % θm Porcentaje de humedad gravimétrica de la muestra % θm xxxx Porcentaje de humedad gravimétrica de la muestra obtenida a la

presión xxxx en kPa. % θ v Porcentaje de humedad volumétrica de la muestra e Espesor de suelo, como incremento de Z.

CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

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1.1. La humedad del suelo

1.1.1. Agua del suelo: Importancia y conceptos.

1.1.1.1. Interés del conocimiento del estado de humedad del suelo El conocimiento del papel del suelo en el control del agua es tan antiguo como la vida del hombre en la tierra, siendo el mantenimiento de las especies vegetales dependiente del aprovechamiento que éstas hagan del agua que retiene el suelo (Giráldez, 2011). A nivel regional conocer la humedad del suelo puede ser necesario para diferentes aplicaciones como son: predicciones meteorológicas locales, estudios hidrológicos, mejora de la productividad agrícola y gestión sostenible de los recursos hídricos (Camps, 2011). La humedad del suelo, en predicción meteorológica influye en el comportamiento de la temperatura y de otras variables de las capas más bajas de la atmósfera (Rodríguez, 2003; Huang, 1995), en agronomía tiene especial importancia en la programación de riegos o en el manejo del suelo (Pereira et al., 2010 y 2003; FAO56, 1998; Ritchie 1998; Aguilar et al., 2006), en hidrología su conocimiento mejora el resultado de los modelos hidrológicos que se utilizan en los sistemas de apoyo a la decisión en la gestión del agua (Ruiz, 2000), en ecología es importante para determinar el comportamiento de las diferentes especies (Gandullo, 2000; Blanco, 1997), en edafología el régimen de humedad del suelo influye en los procesos físicos y químicos que intervienen en la génesis del suelo (NRCS-USDA Soil Taxonomy, 2003). En todas estas aplicaciones el estudio de la humedad del suelo en un periodo de tiempo suficientemente largo, puede proporcionar información sobre el posible cambio climático y sus efectos (Martínez, 2001). Actualmente los instrumentos para medir “in situ” la humedad del suelo con cierta precisión son costosos y requieren de un adecuado conocimiento de las características del suelo (IAEA, 2008), por lo que, el Balance hídrico del suelo (BHS) ha sido y sigue siendo utilizado como uno de los métodos para estimar la humedad de suelo.

1.1.1.2. Conceptos de humedad del suelo No todo el contenido de agua en un suelo es utilizable por las plantas, dependiendo de la fuerza con la que el agua es retenida por el suelo ésta podrá estar o no disponible para una determinada especie vegetal. Es por ello que es necesario conocer no sólo la cantidad de agua que contiene un suelo, sino también la fuerza con que el agua es retenida, llámese tensión de succión o más conocido como potencial, que equivale a la energía potencial del agua. De menor a mayor contenido de humedad en un suelo, se pueden definir los siguientes estados que son citados ampliamente por diferentes autores como SSSA (2008, 2002); IAEA (2008); Urbano y Rojo (1992); Stakman (1974); Henin et al., (1972); Van Beers (1970):


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Suelo seco (técnicamente seco)

En general y por convención se considera que un suelo contiene una humedad del 0%, cuando el suelo ha sido secado en estufa entre 105 a 110 ºC (Clarke Topp, 2002). Aunque parece ser que ésta consideración es la aceptada, no deja de tener su problemática ya que es difícil de obtener un suelo con 0 % de humedad absoluta. Tal como indica Gardner (1986) citado en Dane y Clarke Topp (2002), las muestras continúan perdiendo humedad muy lentamente incluso durante varios días dependiendo de los componentes. Muchas muestras ricas en materia orgánica, son volátiles a 100 ºC por lo que la disminución en peso se puede deber a la volatilización de algunos componentes, en lugar de a la pérdida de agua. Igual puede ocurrir en suelos con sales o minerales en cuya estructura se encuentran moléculas de agua como por ejemplo; muestras que provienen de horizontes ricos en yeso; en estos casos según varios autores, Porta (1986), es aconsejable el secado en estufa a 50 ºC dado que por encima de esta temperatura el SO4Ca.2H2O (yeso) empieza a perder el agua en su estructura molecular. Otro inconveniente es el que no existe un tiempo absoluto mínimo ni máximo en el cual se pueda asegurar que se ha perdido toda la humedad, lo que obliga, a realizar los ensayos siempre en un tiempo de referencia determinado, generalmente se suele considar, 24 horas, dada la dificultad de conseguir un peso constante. La tensión de humedad del suelo equivalente para suelo seco sería aproximadamente de 107 kPa (Stakman, 1974).

Suelo en el Punto de marchitez permanente (Pm)

El Pm es el contenido de humedad para el cual las raíces ya no son capaces de tomar agua del suelo, sufriendo una reducción de su contenido de humedad y por tanto, un marchitamiento irreversible. Esta succión se corresponde con una presión de 1.500 kPa y es similar para todas las plantas cultivadas. Aunque la presión de 1500 kPa se eligió como referencia después de realizarse varios ensayos con plantas como el girasol (Helianthus annuus L.) o el trigo (Triticum aestivum L.) por varios autores como Furr and Reeve (1945), pueden existir pequeñas diferencias debidas al tipo de planta, a su estado fenológico y a las condiciones ambientales (SSSA, 2008). Existen varias formas de determinar la humedad a Pm, bien en laboratorio sometiendo las muestras de suelo a una succión de 1500 kPa, o bien utilizando una planta testigo, tal como lo realizó Leyva (2013) siguiendo el método biológico (Cairo, 2003) utilizando plantas de tomate y determinando la humedad del suelo en el momento en que las plantas muestran marchitez permanente.

Suelo a Capacidad de campo (Cc)

La Cc es el contenido de agua que permanece en el suelo 2 o 3 días después de haber sido saturado, y cuando el drenaje por las fuerzas de gravedad resulta despreciable (SSSA, 2008). En un determinado suelo el contenido de humedad a


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Cc, no sólo depende de las fuerzas de retención de agua sino también de las propiedades de transmisividad del agua a lo largo de todo el perfil del suelo. La Cc puede determinarse en ensayos de campo o en laboratorio. Aunque es aconsejable determinar la Cc con ensayos de campo, en una gran mayoría de los suelos las condiciones de Cc tienen equivalencia con los valores determinados en laboratorio mediante membrana de Richards sometiendo las muestras a una presión de 33 kPa (Cc33), pero dependiendo de las características del suelo esta presión puede variar entre 33 kPa y 10 kPa como indican Romano y Santini (2002). Por tanto, el dato facilitado de humedad a Cc a partir de ensayos de laboratorio se debe proporcionar identificando la presión.

Suelo saturado

En un suelo saturado el contenido volumétrico de agua corresponde a la porosidad total (Warrick, 2002), todos los poros están llenos de agua lo que dificulta la aireación necesaria para el crecimiento de las plantas cuando se prolonga durante un tiempo. Este punto se corresponde con una presión próxima a 0 kPa (Urbano y Rojo, 1992). La obtención de la humedad de saturación es sencilla y fácil en laboratorio, no obstante, existe cierta dificultad de llegar a saturación completa, sobre todo en condiciones de campo, debido a que casi siempre queda algo de aire ocluido o formando burbujas discontinuas, tal como puntualiza Hillel (1998).

En función del agua que puede contener el suelo al nivel de Cc y al nivel del Pm, se definen los siguientes conceptos:

Agua Disponible Total (ADT)

Agua Disponible Total es el agua máxima disponible para las plantas que un suelo puede retener en la zona radicular y se define como la diferencia entre el contenido de agua a Cc y el contenido a Pm (FAO, 1998). Puede denominarse también “capacidad de retención de agua disponible para los cultivos” (CRAD), término acuñado por Porta y López-Acebedo (2005), o bien el término clásico de agua útil total (Henin et al., 1972; Van Beers, 1970).

Agua Disponible (AD)

Agua Disponible, también denominada agua utilizable, es agua que contiene el suelo en un momento determinado entre Pm y Cc (SSSA, 2008; 2002). Es decir, la que realmente pueden absorber las plantas.

1.1.2. Monitorización del agua en el suelo Las múltiples formas de medir o estimar la humedad de un suelo, ponen de manifiesto tanto la necesidad de disponer de dicha información como las dificultades para


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obtenerla. En este apartado se intenta presentar brevemente diferentes métodos y algunas de sus limitaciones.

1.1.2.1.- Métodos directos “in situ” Para poder obtener medidas directas de humedad de suelo tanto gravimétricas (en peso) como volumétricas (en volumen), el método más generalizado es el método gravimétrico con extracción de una muestra no disturbada de suelo mediante cilindros de volumen conocido, en la que se determina su peso en húmedo, para posteriormente obtener su peso en seco (IAE, 2008). Primero se calcula la humedad gravimétrica de la muestra, y posteriormente conociendo el volumen extraído se calcula la densidad aparente y la humedad volumétrica. Este método gravimétrico es el de de referencia para todos los demás, pero presenta varios inconvenientes citados ampliamente en la bibliografía (IAE, 2008; SSSA, 2002). Se trata de un método destructivo ya que no se puede volver a muestrear en la misma ubicación, el tamaño de muestra es pequeño por lo que se pierde representatividad, y además es lento y laborioso. No obstante, el coste del equipamiento inicialmente necesario es bajo, aunque los trabajos a realizar en campo a lo largo de una campaña pueden tener un coste elevado. Otro método que permite realizar medidas directas de la humedad del suelo con precisión es la utilización del lisímetro, pero su aplicación es diferente. Los lisímetros son depósitos de hormigón de volumen conocido, drenados en su parte inferior y llenos de suelo, que unidos a un sistema de balanza permiten conocer el peso de su contenido de forma continua. A partir del volumen de suelo, la densidad aparente y el peso del suelo húmedo, se obtiene la humedad volumétrica. Este método requiere una costosa infraestructura y es ampliamente utilizado en estaciones dedicadas a la investigación permanente de cada uno de los factores que intervienen en un BHS, y en concreto para la determinación de las necesidades hídricas de los cultivos (SSSA, 2008; De Juan et al., 1993; Soileau y Hauck, 1987; Aboukhaled et al., 1986). Se miden tanto los aportes por lluvia o riego, como las pérdidas por evapotranspiración o drenaje profundo.

1.1.2.2.- Métodos indirectos mediante equipos “in situ”. Los métodos indirectos de medida de la humedad del suelo utilizando equipos de muestreo en campo, permiten obtener la medición de determinadas propiedades del suelo y finalmente proporcionar un valor de la humedad volumétrica. En estos métodos indirectos resulta muy necesaria la calibración específica para el tipo de suelo donde se realizan las mediciones (IAEA, 2008, Chandler et al. 2004, Whalley et al. 2004). La salinidad del suelo y la pedregosidad suelen ser factores limitantes en su utilización (IAEA, 2008). Se comentan a continuación las características más destacables de diferentes métodos: Medidas mediante “Sonda de neutrones”

Un método muy utilizado ha sido la “Sonda de neutrones” que permite realizar medidas en campo, no destructivas, requiriendo un calibrado previo (Gardner, 1986). Es un equipo cuyo principio de medida se basa en la emisión de neutrones


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rápidos (5 MeV) a partir de una fuente radioactiva, que van a chocar con los núcleos atómicos de los átomos circundantes y en particular con los átomos de hidrógeno, perdiendo parte de la energía cinética. Al detector vuelve una proporción de neutrones lentos, aproximadamente lineal a la concentración de átomos de hidrógeno que se relaciona directamente con el contenido de agua en el suelo (IAEA, 2008). Tienen una alta precisión en un amplio rango de medidas de humedad de suelo pero tiene ciertas desventajas que limitan su utilización. El manejo de material radioactivo en campo hace difícil su automatización por el riesgo que supone de radiación y además tiene un elevado coste de adquisición (Castro et al., 2004).

Medidas mediante técnicas TDR (Time Domain Reflectometry)

El método TDR para medida de la humedad volumétrica del suelo está basado en el valor de la permisividad dieléctrica del suelo que es principalmente función del contenido de agua (Ferré y Clarke Topp, 2002). El equipo mide el tiempo que tarda un impulso eléctrico en atravesar una línea de transmisión fija en el suelo. El principal problema de la técnica del TDR es la medida de una diferencia de tiempos del orden de unos pocos nanosegundos, lo que complica el equipo y lo hace más costoso. En 1980 Topp, Davis y Anna, publicaron los resultados de sus investigaciones para medida del contenido de agua en el suelo con la técnica TDR, obteniendo una función empírica (ecuación polinómica de tercer orden) para describir la correlación entre la constante dieléctrica ε r y el contenido volumétrico de agua en suelos minerales.

Medidas mediante técnicas FDR (Frecuency Domain Reflectometry) con sensores capacitivos

El método capacitivo FDR (Frecuency Domain Reflectometry) para obtener el contenido de humedad volumétrica del suelo mide una variable física que es función de la constante dieléctrica del suelo, que a su vez se relaciona con el contenido de agua. Es un método capacitivo que utiliza el suelo existente alrededor de los electrodos como parte de un condensador, en el que el dipolo permanente del agua en el medio dieléctrico formado por el suelo-agua-aire se polariza en respuesta a la frecuencia de un campo eléctrico impuesto (Starr and Paltineanu, 2002). En general, este tipo de equipos son de coste menor y tienen menos precisión que los equipos TDR, según se desprende de los catálogos de las diferentes casas fabricantes (Decagon, EnviroScan, etc.).

Medidas de resistividad del suelo por el método geoeléctrico de Wenner

Es un método de bajo coste que se basa en la medida de la resistividad eléctrica del suelo, que depende fundamentalmente del contenido de humedad y de la salinidad. Otro factor que influye con menor peso es la temperatura, la resistencia decrece con el incremento de la temperatura (Gispert-Folch, 2005). El equipo


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proporciona directamente la resistencia eléctrica en un punto medio aproximado entre los puntos de emisión y de recepción de la señal, y a una determinada profundidad. Para llegar a estimar la humedad volumétrica del suelo hay que relacionar las medidas de resistividad con la humedad gravimétrica en el lugar y día de toma de las muestras, y conocer también la densidad aparente. Es un método que se ha utilizado para determinar humedad gravimétrica fundamentalmente, y es difícil su calibración ya que influyen múltiples factores como son la textura del suelo, la porosidad (compactación) y la salinidad. Se han utilizado principalmente en estudios geológicos para detectar aguas freáticas como muestra De Bustamante (2007).

Método potenciométrico mediante disco cerámico poroso El principio de medida de estos equipos es el mismo que el de los tradicionales tensiómetros, con aparente ventaja respecto a éstos porque miden en un mayor rango de humedad pudiendo superar los 80 kPa, tensión límite del tensiómetro. Se instala un disco cerámico sólido con una matriz porosa en contacto hidráulico con el suelo. Según el segundo principio de la termodinámica cuando el disco cerámico poroso y el suelo llegan a estar en equilibrio, el potencial de agua en el disco cerámico y en el suelo deben ser iguales (Decagon, 2009). Por tanto, la medida del potencial de agua en el disco poroso proporciona el valor del potencial del agua en el suelo. Para determinar el potencial de agua en el disco cerámico poroso se mide la permisividad, y se tiene en cuenta que la permisividad dieléctrica del aire, del disco cerámico sólido y del agua, son 1, 5 y 80 respectivamente. La permisividad del disco cerámico poroso depende fuertemente de la cantidad de agua presente en los espacios porosos de la cerámica. El principio de medida de este tipo de sensor limita su utilización a contenidos de agua en el suelo próximos a la Cc, y lejos del Pm, ya que su rango de medida está entre -10 a -500 kPa (o hasta -800 kPa según diferentes fabricantes). Aunque todavía están en experimentación y es posible que surjan nuevos sensores que puedan medir en un mayor rango; tendrían como ventaja respecto al tensiómetro convencional que una vez llegado al límite de tensión durante la desecación, podrían volver a medir en los nuevos ciclos de humedecimiento, sin precisar ninguna labor adicional de mantenimiento. Dadas sus caracteísticas estos sensores pueden llegar a ser muy útiles para detectar el momento del riego.

1.1.2.3.- Balances Hídricos La humedad del suelo, en muchas ocasiones, se estima a partir de balance hídrico del suelo (BHS), utilizando modelos de mayor o menor complejidad. Son muchos los factores que intervienen en el BHS, pero siempre se parte del conocimiento de la reserva de agua inicial y se cuantifican cada uno de los aportes o pérdidas de agua en un determinado periodo. Las diferentes formas de estimar la humedad del suelo a partir de un BHS responden a las herramientas disponibles y a los requerimientos de la aplicación especifica en un determinado campo de la ciencia. A continuación se comentan las características más destacables de algunas de las aplicaciones de BHS más utilizadas diferenciando BHS mensuales cuyo cálculo sólo se realliza una vez al mes a


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partir de datos mensuales de variables meteorológicas y BHS diarios con cálculos a partir de datos diarios de diferentes variables. Los BHS mensuales han sido los más utilizados cuando no se disponía de información meteorológica en tiempo real. Balances Hídricos del Suelo y esimación de la humedad con periodicidad mensual - Entre los trabajos realizados sobre la península Ibérica, que utilizan valores mensuales y que están relacionados directamente con la edafología, podemos nombrar:

Los estudios utilizando un BHS con agotamiento exponencial de la reserva del suelo, la Evapotranspiración Potencial mensual de Thorthwaite, y una retención máxima en el perfil de 200 mm, para obtener una clasificación de los suelos de la España peninsular en cuanto a su régimen de humedad, realizados por Lazáro et al. (1978). Los estudios de Balance Hídrico realizados por Ingelmo y Cuadrado (1986) midiendo humedad de suelo con sonda de neutrones y teniendo en cuenta la evapotranspiración potencial de Thornthwaite, en perfiles de suelo fluvisoles, cambisoles y luvisoles en la cuenca del Duero.

Los trabajos de Jarauta (1989) y Hontoria (1995), que utilizaron para determinar el régimen de humedad de los suelos el modelo matemático de Newhall, y la evapotranspiración potencial de Penman-Monteith. Tal como indicaba Soil Taxonomy, se utilizó un agotamiento exponencial para la reserva de agua del suelo y se consideró una reserva máxima (Rmáx) estimada de 200 mm que se corresponde con la terminología utilizada del ADT. El modelo de Newhall consideraba un perfil hipotético dividido en 8 capas de 25 mm de reserva de agua útil cada una, para las que establecía un orden de humedecimiento y desecación. Como modificaciones posibles, en el trabajo de Hontoria (1995), se mencionaba la posibilidad de simular datos diarios de precipitación a partir de datos mensuales. Un BHS utilizando datos mensuales y suponiendo que el agotamiento del agua del suelo sigue una ley exponencial, también ha sido expuesto por otros autores, dentro de los cuales cabe mencionar Gandullo (2000), Elías y Castellvi (1996), Almorox (2012) y Ministerio de Medioambiente (2006).

- Entre los trabajos que han utilizado valores mensuales de variables meteorológicas para la evaluación de recursos hídricos y del cálculo de avenidas, se encuentran los realizados por Ferrer (2000), Ruiz (2000) y Estrela (1993), cuando se empezaban a utilizar los modelos espacialmente distribuidos. Los estudios del comportamiento hidrológico de las diferentes cuencas también ponen de manifiesto la necesidad de disponer de datos meteorológicos diarios. Un intento de mejorar los resultados cuando se utilizaban precipitaciones mensuales, lo llevó a cabo Estrela (1993) introduciendo en el modelo matemático de “Transformación precipitación-aportación” ideado por Témez (1977) que utilizaba un agotamiento exponencial, una modificación sobre el régimen de precipitaciones dentro del mes. La nueva formulación permitía concentrar la precipitación mensual en “n” días dentro del mes y en ese periodo se consideraba uniformemente repartida. Balances Hídricos del Suelo y esimación de la humedad con periodicidad diaria


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Actualmente el gran desarrollo de las comunicaciones, la gran capacidad de cálculo computacional y la utilización de Sistemas de Información Geográfica georreferenciada (SIG), permiten utilizar aplicaciones de BHS diarios sobre grandes superficies. En este campo existen numerosos modelos de balance hídrico entre los que figuran MORECS, LISFLOOD, ISBA-MODOCOU, TOPKAPI, SWPM-GA y SWB, cada uno de ellos centra su interés en objetivos diferentes, y tiene unas determinadas variables de entrada y de salida. En los modelos LISFLOOD, ISBA-MODCOU y TOPKAPI, el interés fundamental es el hidrológico, pero también obtienen como salidas del modelo valores de humedad del suelo. LISFLOOD: es un modelo soportado en un sistema GIS que es capaz de simular los

procesos hidrológicos que suceden en un determinado territorio que forma parte de una cuenca hidrográfica, disponiendo de este modo de una herramienta a utilizar en diferentes aplicaciones como son: la predicción de inundaciones y la valoración de los efectos producidos por la regulación del caudal de los ríos, por el cambio del uso de la tierra o por el cambio climático. LISFLOOD ha sido desarrollado a partir de finales de los años noventa por el “The floods group of Natural Hazards Project of the Joint Research Centre (JRC) of European Comission” y está especialmente diseñado para la simulación hidrológica en las grandes cuencas de los ríos europeos (Van Der Knijff et al. 2010). Del manual para usuarios en Van Der Knijff y De Roo (2008), se puede deducir que el modelo proporciona información hidrológica como información primaria, y el valor de la humedad del suelo como infomación secundaria. El modelo utiliza información fisiográfica básica, climática, tipos de suelo, tipo de cubierta vegetal y topografía y los procesos que simula el modelo incluyen el deshielo de la nieve, la infiltración, la precitación interceptada por la vegetación, el escurrimiento en las hojas, la evaporación desde la superficie del suelo, la transpiración de la vegetación, la escorrentía superficial, el flujo preferencial, el intercambio de la humedad del suelo entre dos capas de suelo diferenciadas y el drenaje en profundidad, el flujo sub-superficial y el flujo en los cauces de los ríos. Como entradas de datos al sistema permite introducir valores de Cc y Pm para dos profundidades y en caso de no disponer de dichos valores se introduce sólo la clase textural. Utiliza como Evapotranspiración potencial el cálculo de Penman Monteith.

ISBA (Interactions Soil-Biosphere-Atmosphere) es también un modelo distribuido georreferenciado, cuyo objetivo es modelizar los intercambios entre suelo, biosfera y atmósfera a partir del balance de energía y del balance de agua, teniendo en cuenta el ciclo diario. El esquema del comportamiento de los intercambios en la superficie terrestre del modelo ISBA fue originalmente desarrollado por Noilhan y Planton (1989). ISBA normalmente se acopla a otros modelos como son el modelo de predicción numérica del tiempo de Metéo-France (ARPEGE) o el modelo distribuido hidrológico de macroescala MODCOU. Este modelo hidrológico se realiza en dos etapas, en una primera etapa se modelizan las interacciones entre la superficie y la atmósfera en periodos cortos de tiempo, y posteriormente a escala diaria se realiza la simulación del modelo hidrológico obteniendo los flujos en superficie y en el subsuelo, y utiliza también información fisiográfica georreferenciada disponible sobre el tipo de suelo, la vegetación y la topografía, dando como opciones la posibilidad de introducir 2, 3 o más capas de suelo, y utilizando diferentes tablas con


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información del comportamiento de cada tipo de vegetación. En la formulación del modelo también interviene el agua interceptada por la vegetación, la escorrentía y el tratamiento de la capa nivosa dentro de los procesos hidrológicos. El esquema ISBA ha sido implementado también en el modelo de predicción meteorológica HIRLAM en la parametrización de los procesos de superficie (Rodríguez et al. 2003). La entrada de parámetros al sistema se elige de forma que caracterice los principales procesos que ocurren en la superficie, pero intentando reducir el número de variables independientes. En cuanto al suelo los parámetros primarios son el porcentaje de arena y arcilla del suelo, el tipo de vegetación y la máscara tierra-agua. Los parámetros secundarios como son Cc, Pm y humedad a saturación teniendo en cuenta el tipo de suelo, se deducen de las formulaciones expresadas y discutidas en Giordani (1993) y Noilhan y Lacarrére (1995).

TOPKAPI es un modelo de transformación lluvia-escorrentía distribuido basado en principios físicos de procesos hidrológicos (Todini y Ciarapica, 2002). Los parámetros que introduce en su formulación son el contenido residual de agua en el suelo, es decir el agua que no puede ser eliminada por capilaridad o por gravedad, y el contenido máximo de agua en el suelo como agua en el suelo saturado. En este modelo el objetivo no es determinar las condiciones de humedad del suelo entre Cc y Pm, sino todo lo que influye en la escorrentía tanto superficial como de la red de drenaje de una determinada cuenca. También supone que toda la precipitación que cae en el suelo sobre un punto de rejilla (celda) se infiltra, a menos que el suelo este saturado en dicha celda o ésta sea impermeable, por tanto desestima la precipitación interceptada por la vegetación. Este modelo es uno de los que se utiliza en la modelización hidrológica e hidráulica dentro del sistema de ayuda a la decisión en los SAIH (Sistema Automático de Información Hidrológica) de las Confederaciones Hidrográficas del Segura, Júcar y Tajo. Su objetivo principal es conocer en cada momento el agua disponible y embalsada por cuencas y subcuencas, así como la determinación de avenidas o caudales, para una mejor gestión del recurso agua y de la regulación de las presas.

SWBM-GA es otro modelo relativamente sencillo que busca determinar la humedad del

suelo para utilizarlo en aplicaciones hidrológicas, desarrollado por Brocca et al., (2008 y 2013). Utiliza una ecuación del balance de agua en la que se consideran para una determinada capa de suelo, la fracción de la precipitación que se infiltra en el suelo, la tasa de evapotranspiración en función del grado de saturación de la capa de suelo y de la evapotranspiración potencial de Blaney y Criddle, y el drenaje. En la ecuación del balance se utiliza el valor de humedad del suelo a saturación y el valor residual, ya que trata de estudiar la humedad del suelo bajo el punto de vista de recursos hídricos y no de agua disponible para las plantas. En la utilización de este modelo en la cuenca del Duero por Gumuzzio et al. (2013), los valores de humedad del suelo a saturación y residual se obtuvieron por identificación del máximo y del mínimo del valor observado de la humedad del suelo mediante diferentes sensores instalados en campo.

En cuanto a balances diarios que buscan dar información de la humedad del suelo, sin llegar a ser modelos con especial interés en procesos hidrológicos sobre grandes cuencas se pueden citar:


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SWB (Soil Water Balance): es un BHS desarrollado para calcular variaciones temporales y espaciales de la recarga de agua en el suelo. Calcula componentes del balance de agua diariamente utilizando una versión modificada del balance de agua ideado por Thornthwaite-Mather (1955). Es un modelo distribuido que requiere información en rejilla del uso de la tierra, la dirección del flujo, el tipo de suelo en cuanto a condiciones hidrológicas, el valor del ADT, e información en tablas de las propiedades de las combinaciones del tipo de suelo y el uso, así como de la matriz de retención de agua en el suelo. Tal como indica Westenbroek et al., (2010) utiliza como mínimo los datos diarios de precipitación y temperatura máxima y mínima, aunque según el método que se elija para calcular la evapotranspiración puede requerir información de más variables meteorológicas. El modelo incorpora las tablas de Thornthwaite y Mather (1957) para tener en cuenta la relación no lineal entre la humedad del suelo y la pérdida potencial de agua cuando la precipitación es inferior a la evapotranspiración, calculando en este caso la evapotranspiración real como la diferencia que se obtiene en la humedad del suelo. Tiene en cuenta la escorrentía y el flujo entre puntos de rejilla adjuntos.

MORECS (United Kingdom Meteorological Office Rainfall and Evaporation) es un

modelo de BHS que fué introducido en 1978 por Thompson et al. (1981) y modificado posteriormente para implementar la información disponible sobre el tipo de cubierta vegetal y la capacidad de agua disponible en los suelos (Hough y Jones , 1997). Proporciona como salidas del modelo una estimación de la evapotranspiración, del déficit de humedad en el suelo y de la precipitación efectiva, y ha sido aplicado como modelo distribuido sobre la superficie del Reino Unido. Este modelo utiliza la ecuación de Penman-Monteith para el cálculo de la evapotranspiración, estima la precipitación interceptada y utiliza tablas de información sobre profundidad de las raíces, capacidad de agua disponible y fácilmente disponible para cultivos como la cebada, el trigo, la colza, la patata y la remolacha azucarera, y también diferencia tipos de vegetación caduca o de coníferas, así como diferentes tipos de superficie como superficies de agua, de roca, urbanas o con suelo desnudo.

FAO (1998) expone también otro tipo de Balance Hídrico que busca obtener con precisión el valor de la humedad del suelo para su aplicación en programación de riegos. Presenta detalladamente el cálculo de la evapotranspiración de referencia mediante la ecuación de Penman-Monteith (ETo) y los coeficientes de cultivo a utilizar para cada momento de desarrollo del cultivo, información que se ve ampliada en el documento FAO 66 (2012). Después de haber realizado el cálculo de la ETo, aplica la ecuación del balance de agua para una sola celda considerando flujos verticales, y despreciando los flujos horizontales entre varias celdas adjuntas. Del ADT considera una cierta cantidad como agua fácilmente asimilable por las plantas que es función del tipo de cultivo. El agotamiento de la reserva del suelo lo considera de forma directa cuando se trata del agua fácilmente asimilable por la planta y en el resto del intervalo hasta llegas a Pm utiliza un agotamiento exponencial de la reserva. No constituye un modelo que proporcione información de los procesos hidrológicos a escala de una cuenca, pero considerando las hipótesis iniciales proporciona un balance adecuado que aporta información de la humedad del suelo.

Además de los comentarios realizados sobre algunos de los múltiples modelos hidrológicos o modelos de BHS, no se puede dejar de mencionar la importancia que tiene hoy en día la información de humedad del suelo obtenida a partir de los datos de


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los satélites. La red de SAF (Satellite Applications Facility) de EUMETSAT tiene como objetivo la investigación y desarrollo de aplicaciones para mayor aprovechamiento de los datos procedentes de los satélites meteorológicos. En el año 2010 como un producto HYDRO-SAF, se empezaron a proporcionar valores de humedad del suelo con una resolución espacial de 25 km y una resolución temporal diaria. Actualmente dicha resolución ha mejorado hasta llegar a 1 km y con una periodicidad de varias veces al día. Las técnicas que se estudian para mejorar la resolución y poder llegar a tamaños de píxel de 1 km, utilizan técnicas de desagregación mediante fusión de datos con el visible y el infrarrojo próximo (Camps, 2011) y modelos específicos para dichas aplicaciones.

1.1.3. Aplicaciones En los apartados anteriores se ha expuesto una breve descripción de las herramientas disponibles en la actualidad para realizar una monitorización de la humedad del suelo diaria bien con equipos de medida instalados “in situ” o bien mediante estimaciones realizadas a partir de diferentes tipos de BHS u otras tecnologías. En todas las diferentes formas de estimar la humedad del suelo mediante modelos de BHS, hay que tener en cuenta que se precisa comprobar el ajuste a la realidad de dichas estimaciones, lo cual es difícil de obtener debido a las múltiples variables que intervienen en cada modelo, a su variación temporal y a la dificultad de disponer de valores de humedad medidos “in situ”. En cuanto a disponer de medidas de humedad de suelo “in situ” y puesto que se considera una variable importante en el sistema climático, necesaria para evaluar los diferentes modelos y los datos procedentes de sensores remotos (Robock et al. 2000), en la actualidad existe una red de estaciones meteorológicas que disponen de sensores instalados “in situ” y que conforman la red mundial de medidas de humedad de suelo. En el año 2000 ya se disponía de información de unas 600 estaciones distribuidas por Estados Unidos, Rusia, China, Mongolia e India que representaban una amplia variedad de climas y que proporcionaban valores de humedad de suelo entre 10 cm y 1 m de profundidad. En la actualidad la OMM recomienda la medida de humedad del suelo a profundidades de 5, 10, 20, 50 y 100 cm, por lo que diversos países como pueda ser Estados Unidos está ampliando las medidas de humedad en el entorno de sus estaciones meteorológicas (Bell et al., 2013). En Alemania desde 2008 y para poder mejorar los estudios de cambio climático, se ha establecido una red de estaciones denominada TERENO (Zacharias et al. 2010) donde se realizan diferentes observaciones de variables medioambientales cuyos datos se transmiten en tiempo-real que incluyen sensores de medida de humedad de suelo. No obstante, la red de medidas de humedad del suelo a nivel mundial está mejorando sus técnicas de estandarización así como los protocolos, debiéndose proporcionar en la actualidad los datos de humedad de suelo como humedad volumétrica (Dorigo et al. 2011). En el territorio español diversas instituciones han llevado a cabo campañas para obtener medidas de humedad de suelo, cabe destacar la red REMEDHUS (Martínez et al., 2009) en la cuenca del Duero que dispone de medidas desde 1999 y que es una parte importante de la red de humedad de suelo internacional que ha sido utilizada tanto para validar varios productos de satélite (Zhang et al. 2014) como para validar el modelo de BHS: SWBM-GA ideado por Brocca (Gumuzzio et al., 2013). Otras medidas de humedad de suelo son las realizadas en Vallcebre en el Pirineo catalán desde 1993


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(Llorens et al. 2003), o las realizadas por Juglea et al., (2010) que entre 2004 a 2008 tomaron medidas de humedad de suelo en un área seleccionada cerca de Valencia mediante sensores instalados a diferentes profundidades, para realizar comparaciones con medidas obtenidas de satélite y medidas obtenidas mediante el modelo de Balance hídrico ISBA. No obstante, a fecha de hoy no existe una red a nivel nacional que cubra las necesidades de todo el territorio por lo que cuando se intenta validar un modelo de BHS que estime valores de humedad del suelo para una determinada zona, se hace necesario medir humedad de suelo “in situ” con la mejor precisión posible. Los BHS como ya se ha comentado pueden estimar la humedad del suelo, pero dependiendo de las hipótesis de partida que se consideren en cada caso y el tipo de agotamiento de la humedad del suelo cuando la precipitación es inferior a la evapotranspiración, las posibilidades en la formulación son muy diversas. Para la climatología, que busca conocer el clima de un lugar y además poder realizar en tiempo real una vigilancia sobre su comportamiento, es fundamental disponer de un BHS que aporte valores de humedad de suelo lo mas cercanos a la realidad, pero que a su vez se realice con una metodología que le permita comparar los datos actuales con los valores obtenidos en una serie larga de años. Como ejemplo, Brunet et al. (2008) indican la necesidad de disponer de series largas homogéneas de datos de variables meteorológicas con 40 años o más, para utilizarlas en la generación de escenarios regionalizados de cambio climático para España. Diferentes ejemplos ponen de manifiesto la complejidad de validar un BHS, y la problemática encontrada al intentar medir humedad del suelo a diferentes profundidades: Cuadrado y Blanco (1976) realizaron medidas de humedad en el suelo en diversas zonas de la cuenca del Duero mediante método gravimétrico, no para conocer la bondad de las estimaciones de humedad de suelo a partir del BHS, sino para determinar la evapotranspiración real del cultivo y conocer las necesidades hídricas mediante un BHS. Sánchez y Cuadrado (1986) tras realizar medidas de humedad de suelo en un Luvisol con los tres horizontes arenosos y en un Luvisol con horizontes profundos arcillosos comprobaron que se alcanzaban en el suelo contenidos de humedad al finalizar el periodo seco inferiores al punto de marchitez. Degioanni et al., (2006) al intentar elegir un modelo de simulación del Balance Hídrico en suelos con capa freática profunda indicaban que aunque la oferta de modelos de BHS era variada, dado el carácter comercial de la mayoría de los programas y la dificultad de calibración que suelen presentar por la falta de datos que son requeridos para operarlos, decidieron adaptar un modelo para utilizarlo como BHS diario (Freta 1) con especial énfasis en la simulación de la oscilación del nivel freático y calibrarlo para suelos representativos del sur de Córdoba (Argentina). En este caso se compararon niveles freáticos observados y simulados del BHS Freta 1. Torres (2010), al estudiar el comportamiento del modelo de BHS FAO-56, asistido por satélite en la estimación de la evapotranspiración de un cultivo bajo estrés hídrico y suelo desnudo, en la Mancha oriental (España), también obtuvo valores de humedad del suelo mediante instalación de sondas FDR Enviroscan. Indicó que el principal inconveniente era el pequeño volumen donde la humedad del suelo era evaluada por una sola sonda. Numerosos han sido los BHS que se han llevado a cabo para determinar necesidades de agua de riego siguiendo las directrices FAO-56 y Pereira et al. (2010).


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Moret (2004), para comprobar los efectos del laboreo sobre las propiedades hidro-físicas del suelo en una zona semiárida del centro de Aragón con rotación cebada-barbecho, utilizó un BHS y obtuvo medidas de densidad aparente y medidas de humedad de suelo mediante equipos TDR (1502C Tectronik) enterrando los sensores a 20cm de profundidad en un suelo Xerollic Calciorthid. Para simular el balance de agua en el sistema suelo-planta-atmósfera utilizó el modelo de BHS SISPAT (Simple-soil-plant-atmosphere transfer) ideado por Braud et al. (1995). Orth et al. (2013) para cubrir la necesidad de disponer de datos de humedad de suelo, de evapotrasnspiración y escorrentía en determinadas cuencas de Suiza, idearon un BHS en el que la evapotranspiración y la escorrentía son expresadas como una función simple de la humedad del suelo. Para validar los resultados se realizó una monitorización de las diferentes variables en tres cuencas. Gumuzzio, et al. (2013) utilizaron el modelo SWBM-GA como BHS para estimar la humedad del suelo en diversas zonas de la cuenca del Duero. Por ser un modelo hidrológico no proporcionaba valores de AD, sino contenidos de humedad entre la saturación y la humedad residual del suelo. El modelo para su correcto funcionamiento precisa calibrar cuatro parámetros a partir de los datos de precipitación, temperatura y humedad de suelo. Se realizaron medidas de humedad mediante sensores instalados a 5 cm, 25 cm y 50 cm y los datos se ponderaron para obtener humedad a profundidades de 30 cm y 60 cm. Los resultados mejoraban si se consideraban capas más profundas de suelo y si se realizaba una calibración de diferentes parámetros del modelo Vereecken et al. (2008) ponen de manifiesto que para mejorar los resultados en la descripción de los diferentes flujos en un modelo de BHS hidrológico es importante contar con una caracterización temporal y espacial de la humedad de suelo, y que la utilización de las medidas de humedad del suelo para dichos modelos va en aumento. García et al. (2005) al medir humedad en un suelo arcilloso Typic Haploxeret en la campiña de Carmona (Sevilla) en el periodo 2003-2004, comprobaron que los resultados obtenidos sugerían la necesidad de realizar calibraciones “in situ” y obtener funciones individuales de calibración para cada sonda. Rosenbaum et al. (2010) también aconsejan para mejorar los resultados de medida de humedad de suelo realizar calibraciones específicas cuando se utilizan sensores ECH2 O de Decagon. Rivera et al. (2012) presentaban las dificultades de definir a priori el número de ubicaciones y las profundidades en las que tomar medidas de humedad de suelo para llevar a cabo una monitorización de la humedad en una determinada área. Se hace hincapié en la importancia de poder disponer de valores diarios de humedad del suelo para muy diversas aplicaciones. El contenido de Agua Disponible para las plantas (AD) a diferentes profundidades en el perfil del suelo es un factor que determina el desarrollo de la vegetación y por tanto, la supervivencia de los diferentes ecosistemas, tal como pone de manifiesto Martínez et al., (2001) cuando considera los efectos de una sequía-edáfica. Sin querer ser exhaustivos puesto que la bibliografía es muy amplia y variada, y seguros de que se puede echar en falta algún autor y/o autores y/o institución/es, se ha seleccionado de forma ecléctica la considerada más relevante, para los objetivos del


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presente trabajo; cuya hipótesis de partida se detalla en el objetivo principal o primer objetivo de la tesis.

1.2. Objetivos El objetivo principal o primer objetivo de este trabajo es seleccionar y validar el comportamiento de un BHS diario para aplicar a tres emplazamientos con características edafológicas y climatológicas diferentes ubicados en la zona centro , que estime con cierta precisión la humedad del suelo como Agua Disponible para las plantas (AD) a partir de los datos diarios de variables meteorológicas, proporcionando de esta forma una monitorización de la humedad del suelo, y que a su vez dicho BHS pueda permitir la elaboración de estudios climatológicos utilizando las series históricas de datos de las variables meteorológicas (>30 años). Puesto que es necesario validar los resultados de humedad del suelo diarios estimados a partir del BHS, el segundo objetivo es determinar el sistema de medida de humedad “in situ” a utilizar en cada emplazamiento para obtener medidas de humedad de suelo lo suficientemente precisas y que éstas puedan ser utilizadas para las comparaciones con los datos de humedad obtenidos del BHS. Para cumplir con este objetivo se realizará una experimentación con diferentes métodos de medida de humedad del suelo “ in situ”. Por último, seleccionado un tipo de BHS diario y realizados los ensayos de comparación de datos reales de humedad del suelo con datos estimados, surge un tercer objetivo que busca conocer cómo afecta a los resultados del BHS la utilización de intervalos de tiempo diferentes al diario como son un intervalo semanal o mensual, y cómo se pueden utilizar los resultados del BHS para mejorar el estudio de la sequía agrícola.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

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CAPÍTULO 2 MATERIALES Y MÉTODOS


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2.1. Emplazamientos

2.1.1. Trabajos preliminares y selección de emplazamientos La selección de los tres emplazamientos donde se realizarían los diversos ensayos con toma de muestras de humedad del suelo, se hizo de acuerdo con los siguientes criterios:

• Emplazamientos cercanos a un Observatorio meteorológico que formara parte de la Red Básica de AEMET (Agencia Estatal de Meteorología), para poder dispo-ner de los datos diarios de las diferentes variables meteorológicas con una mejor calidad.

• Existencia de suficiente terreno libre de sombras de árboles, donde se permitiera

la toma de muestras de tierra durante toda la campaña y a la vez se pudiera ga-rantizar que el terreno no sufriera alteraciones. Por tanto, fueron zonas donde el único aporte de agua fue la precipitación y con vegetación herbácea, para simu-lar las condiciones de la superficie de referencia indicada en el método de cálcu-lo de la Evapotranspiración potencial de Penman-Monteith, siguiendo a FAO (1998).

• Zonas sin salinidad para eliminar los problemas adicionales que supondría la de-

terminación del AD.

• El terreno disponible para la experimentación sería con pendiente inferior al 3%, de manera que se pudiera despreciar el porcentaje de precipitación que no se in-corporaría al suelo por formar parte de la escorrentía previa. De esta forma la precipitación real se podría considerar como precipitación neta, tal como se indi-ca en el método del Soil Conservation Service (S.C.S.), Ferrer (2000) y NCRS (2004).

• Localización próxima a Madrid para disminuir el coste del muestreo ya que éste

se realizaría mediante viajes periódicos desde Madrid y las muestras se analiza-rían en el Departamento de Edafología de la ETSIA de la UPM.

• Diferentes características del terreno y del régimen de precipitaciones, a fin de

conocer diferentes problemáticas.

• Emplazamientos donde anteriormente no se hubieran realizado estudios de com-paración de la humedad del suelo estimada a partir de un BHS diario, con medi-das de humedad “in situ”.

Un gran condicionante a la hora de seleccionar emplazamientos además de disponer de diferentes tipos de suelo, fue encontrar lugares donde se pudiera muestrear el suelo


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periódicamente y que estuvieran en un observatorio meteorológico de AEMET dotado de personal observador y equipado con instrumentos que al menos midieran las siguientes variables: temperatura, humedad del aire, presión, viento e insolación o radiación global. Por tanto, sólo se podían seleccionar observatorios meteorológicos de la red de estaciones completas de AEMET, que actualmente son aproximadamente 101 repartidos por todo el territorio nacional. Para la selección definitiva de los tres emplazamientos se llevó a cabo un estudio previo con la información disponible sobre características climáticas como son la clasificación de Papadakis del Atlas Agroclimático Nacinal (Ministerio de Agricultura, 1979), los valores normales de diferentes variables meteorológicas (AEMET, 2011; Botey et al. 2013) y la información agrometeorológica (Elías y Ruiz, 1977), así como los tipos de suelo (CAM, 2012; Gumuzzio, 1995), pendientes del terreno calculadas a partir del mo-delo digital del terreno del Instituto Geográfico Nacional-MDT1000 (2000) y ocupa-ción del suelo (CORINE 2006 ).

Obs. Colmenar ViejoBase FAMETLat.: 40º 41’ 50” NLong.: 03º 45’ 50’’W

Obs. Radiosondeo(Barajas)Lat.: 40º 28’ 00” NLong.: 03º 34’ 39’’W

Obs. GuadalajaraEl SerranilloLat.: 40º 39’ 40” NLong.: 03º 10’ 25’’W

Figura 1 - Ubicación de los tres emplazamientos seleccionados Siguiendo los criterios expuestos los tres emplazamientos seleccionados fueron: el Ob-servatorio de Guadalajara ubicado en el paraje El Serranillo, el Observatorio de la Base FAMET de Colmenar Viejo (Madrid) y el Observatorio de Radiosondeo ubicado en Madrid/Barajas. En la figura 1 se especifica la ubicación de los tres observatorios meteorológicos seleccionados, suficientemente cercanos a Madrid y no muy distantes entre ellos para permitir muestreos de humedad del suelo en una misma fecha para Colmenar Viejo y Guadalajara, y en Radiosondeo en fechas similares pero en intervalos de tiempo más


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cortos dada la mayor proximidad a Madrid. No obstante, tal como se pretendía cada uno de ellos muestra una diferente problemática según el tipo de suelo y también diferentes características climatológicas.

2.1.2. Caracterización de los emplazamientos

2.1.2.1.- Guadalajara (El Serranillo) El emplazamiento seleccionado se encuentra muy cercano al jardín meteorológico don-de se ubican los sensores que proporcionan la información meteorológica del Observa-torio de Guadalajara ubicado en el paraje El Serranillo y a unos pocos metros del cauce del río Henares. Se trata de un terreno abierto, llano, prácticamente sin pendiente, que fue cultivado y labrado hasta marzo de 2005, no sufriendo más alteraciones hasta la finalización de la campaña de toma de muestras en el otoño de 2008. No fue cultivado en el tiempo que duró la toma de muestras, encontrándose en barbecho y soportando una vegetación herbácea.

Figura 2 - Entorno físico del observatorio meteorológico de Guadalajara (El Serranillo)

Las coordenadas del lugar son (Datum Europeo y cota ortométrica):

Longitud: 03º 10’ 25¨ W Latitud: 40º 39’ 40” Altitud ortométrica 640,0 m


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Mapa IGN 1:50000………..Hoja 0536- Guadalajara Hoja MTN25………………Hoja 0536 Cuarto 1- Guadalajara

Según la hoja 536 (Guadalajara) del Mapa Geológico de España, el emplazamiento se-leccionado se ubica dentro del sector nororiental de la Cuenca del Tajo, en una llanura aluvial del Henares formada por arenas finas a muy finas, con abundante limo-arcilla, espesores que no sobrepasan los 2 metros, cubriendo barras de gravas poligénicas de cuarzo, cuarcitas y caliza. En cuanto a las características de la propia estación meteorológica de GUADALAJARA (EL SERRANILLO), en el periodo en el que se realizó la experimentación fueron:

Nombre: “GUADALAJARA (EL SERRANILLO)” Indicativo Climatológico: 3168C Coordenadas:

Latitud 40º 39’ 40” Longitud 03º 10’ 25¨ W Altitud ortométrica aproximada del jardín meteorológico 640,0 m.

La estación meteorológica estaba dotada de personal y el equipamiento meteoro-lógico se componía de: Estación meteorológica automática con sensores de viento, de insolación (CSD1 de Kipp&Zonenn), de precipitación (Thies de balancín 0,2 mm), termohigrógra-fo, barotransmisor y temperatura junto al suelo. Pluviógrafo de banda semanal y totalizador. Garita estándar mediana con termómetros de mínima y máxima . Tanque evaporimétrico con sensor de temperatura del agua y anemómetro de re-corrido.

Según la clasificación de Papadakis la zona agroclimática es “av; O; Me” (Tipo de in-vierno: Avena fresco. Tipo de verano: Arroz. Régimen de humedad: Mediterráneo se-co), siendo la precipitación media anual del periodo 1981-2010 de 414 mm. Actualmente dicha estación meteorológica dispone de un menor número de sensores y ha dejado de estar atendida por personal observador de meteorología, ya que se ha dado de alta un nuevo observatorio meteorológico con características de observatorio provin-cial en una ubicación al noreste de la ciudad de Guadalajara con un nuevo indicativo climatológico.

2.1.2.2.- Colmenar Viejo El emplazamiento seleccionado dentro de la Base FAMET de Colmenar Viejo (Madrid) se encuentra muy cercano al jardín meteorológico donde se ubican los sensores que proporcionan la información meteorológica. Se trata de un terreno abierto, relativamente llano y ligeramente orientado al SW (pendiente 3%), próximo a la pista de aterrizaje de los helicópteros y cubierto de vegetación tipo pasto. Las coordenadas del lugar son (Datum Europeo y cota ortométrica):


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Latitud: 40º 41’ 50” Longitud: 3º 45’ 50” W Altitud: 995 m

Mapa IGN 1:50000………..Hoja 0509- Torrelaguna Hoja MTN25 1:25.000 ……Hoja 0509 Cuarto 3- Cerro de San Pedro.

Según la hoja 509 (Torrelaguna) del Mapa Geológico de España, la Base FAMET se encuentra en la Rampa sur del Guadarrama sobre rocas metamórficas paraderivadas compuestas de esquistos y paragneises con intercalaciones cuarcíticas. Es frecuente la aparición de afloramientos rocosos. En cuanto a la Estación meteorológica de la Base Famet de COLMENAR VIEJO, sus características son:

Nombre: “COLMENAR VIEJO (FAMET)” Indicativo Climatológico 3191E Coordenadas Latitud 40º 41’ 50” Longitud 3º 45’ 50” W Altitud ortométrica aproximada del jardín meteorológico 995 m.

La estación meteorológica está dotada de personal y el equipamiento meteorológi-co se compone de:

Pluviógrafo Thies de banda semanal y pluviómetros convencionales. Termómetros de máxima y mínima ubicados en garita y Termohigrógrafo THIES. Anemocinemógrafo de cabecera de pista VAISALA, formando parte del Equipa-miento aeronáutico, así como el Barotransmisor PA 21 de Vaisala. Heliógrafo de Cambell-Stokes. Tanque evaporimétrico con sensor de temperatura del agua y anemocinemógrafo de recorrido a unos 60 cm de la superficie.

Según la clasificación de Papadakis la zona agroclimática es “av; M; ME” (Tipo de invierno: Avena fresco. Tipo de verano: Maiz. Régimen de humedad: Mediterráneo húmedo), siendo la precipitación media anual del periodo 1981-2010 de 547 mm.

2.1.2.3.- Radiosondeo (Madrid/Barajas) El emplazamiento seleccionado se encuentra dentro de una parcela que se denomina Observatorio de Radiosondeo, donde se realizan los sondeos aerológicos de AEMET. La parcela presenta una ligera pendiente con orientación O-E que no supera el 2%. Se sitúa al noreste de Madrid y muy próxima al aeropuerto de Barajas, alrededor de la par-cela el suelo original de la zona ha sido afectado por la construcción de una autovía próxima y del parking del aeropuerto. No obstante, la parcela y sus edificaciones conti-núan estando sobre el suelo original, lo que ha permitido seleccionar dicho emplaza-miento.


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Figura 3 - Litología de arcosas en la CAM


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Figura 4 - Superficies del mapa de suelos (Sistemática “Soil Taxonomy) de la CAM correspondientes a “Alfisols, Alfisols/Entisols y Alfisosls/Inceptisols”


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Figura 5 - Intersección entre las superficies del mapa litológico correspondientes a Arcosas ocres claras y las superficies del mapa de suelos (Sistemática “Soil Taxonomy) correspondientes a Alfisols, Alfisols/Entisols y Alfisols/Inceptisols, en la CAM.


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Se trata de un terreno abierto, que no ha sido cultivado al menos en los últimos 20 años, que se encuentra en barbecho y soporta una vegetación herbácea. En la parcela existe un pozo con el nivel freático a 9 m de profundidad. Las coordenadas del lugar son (Datum Europeo y cota ortométrica):

Latitud: 40º 28’ 00” Longitud: 03º 34’ 39¨ W Altitud: 629,0 m Mapa IGN 1:50000………..Hoja 0559- Madrid Hoja MTN25………………Hoja 0559 Cuarto II- Madrid Noreste

Según la hoja 559 (Madrid) del Mapa Geológico de España, el emplazamiento seleccio-nado se ubica en la Cuenca del Tajo, cerca del borde entre el terciario y el cuaternario, sobre arenas arcósicas de grano grueso del Mioceno. En la parcela del Observatorio de Radiosondeo actualmente no se realizan observacio-nes de todas las variables meteorológicas, por lo que los datos meteorológicos comple-tos se tomaron de la estación más cercana ubicada en la cabecera 33 del aeropuerto de MADRID/BARAJAS. Las características de dicha estación son:

Nombre: “MADRID/BARAJAS” Indicativo Climatológico 3129 Coordenadas: 40º 27’ 40”

03º 33’ 00¨ W Altitud ortométrica del jardín de la cabecera 33: 591,8 m La estación meteorológica está dotada de personal y el equipamiento meteoroló-gico se compone de: Estación meteorológica automática , asociada al Sistema Integrado de Ayudas Meteorológicas Aeronaúticas, y ubicada en el jardín meteorológico de la cabece-ra de pista 33 en el Aeropuerto de Madrid-Barajas.

Los equipos sensores que componen dicha estación son:

Anemocinemógrafo VAISALA (WAA), a 10 m de altura sobre el terre-no. Pluviómetro THIES (5.4032.55.008), de balancín 0,2 mm y cuenta gotas de 0,005 mm. Sensor de insolación Kipp&Zonnen (CSD1) Sensor de Radiación global Kipp&Zonnen (CM11) Barotransmisor VAISALA (PA21)

Dado que la precipitación es una variable que depende mucho de la localización y que influye de forma directa en el BHS, los datos de precipitación utilizados en el periodo de la experimentación fueron de un pluviómetro instalado para tal fin, en la propia par-cela de Radiosondeo.


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Según la clasificación de Papadakis la zona agroclimática es “av; O; Me” (Tipo de in-vierno: Avena fresco. Tipo de verano: Arroz. Régimen de humedad: Mediterráneo se-co), siendo la precipitación media anual del periodo 1981-2010 es de 371 mm.

El emplazamiento elegido es representativo de más de un 7% de los suelos de la Comu-nidad Autónoma de Madrid (CAM), tal como se puede deducir de la cartografía am-biental (CAM 2012), y los resultados que se obtuvieran de la experimentación podían ser útiles para cuando se pretendiera medir humedad de suelo en otros alfisoles de ca-racterísticas similares. El suelo Alfisol del emplazamiento seleccionado, es un tipo de suelo que caracteriza una extensa área del centro y suroeste de la CAM (CAM, 2012; Gumuzzio y Fernández-Casals, 1995; Rodríguez et al. 2011) cuya litología son arcosas ocres claras de sedi-mentos Terciarios Neógenos. Realizando la intersección entre las superficies del mapa litológico correspondientes a “Arcosas ocres claras” (figura 3) y las superficies del ma-pa de suelos (Sistemática “Soil Taxonomy) correspondientes a “Alfisols, Alfi-sols/Entisols y Alfisosls/Inceptisols” (figura 4) en zonas no urbanas, de la cartografia ambiental de CAM (2012), resulta una superficie de 58.135 has (figura 5) lo que supo-ne más de un 7% de la superficie total de la CAM y pone de manifiesto la importancia de seleccionar el observatorio de Radisosondeo para este estudio. En los suelos de toda la superficie mencionada es probable que el contenido en arcilla sea variable en profun-didad y por tanto que el perfil del suelo sea heterogéneo, manifestándose en ellos pro-blemas similares a los encontrados en el Obs. Radiosondeo.

2.2. Determinación de las propiedades de los suelos

2.2.1. Caracterízación general de los suelos A continuación se especifican las diferentes metodologías utilizadas para realizar una caracterización morfológica de los suelos en los tres emplazamientos seleccionados. La descripción de los perfiles se ha realizado según el “Soil survey manual” del SCS_U.S. (1993). Preparación de las muestras:

Las muestras una vez desecadas al aire fueron tamizadas con tamiz de 2 mm de luz. Se determinó el peso de la fracción menor de 2 mm o tierra fina (TF), y de la frac-ción mayor de 2 mm o elementos gruesos (EG).

Análisis granulométrico:

En el estudio de la distribución por tamaños de la tierra fina se utilizó la Clasificación de texturas USDA e ISSS. La determinación de granulometría fue previa dispersión de las muestras con hexametafosfato sódico. La separación de la fracción limo de la arcilla se realizó por sedimentación mediante la aplicación de la ley de Stokes y la cuantificación por el método del densímetro BOUYOUCOS, con


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tipo de densímetro ASTM152H. La fracción de arena gruesa se determinó por tamizado, al igual que el fraccionamiento completo de las arenas: Arena muy fina (de 0,05 a 0,1 mm), Arena fina (de 0,1 a 0,2 mm), Arena media (de 0,2 a 0,5 mm), Arena gruesa (de 0,5 a 1 mm) y Arena muy gruesa (1 a 2 mm). Para la determinación de la textura en ensayo previo en campo, se utilizó el método de ensayo de textura “al tacto”, por el procedimiento de los cilindros expuesto por Porta (2005 y 1986) y Tames y Peral (1965).

Materia orgánica (MO):

El carbono orgánico, fácilmente oxidable, se determinó por el método de oxidación por vía húmeda, oxidando la materia orgánica con dicromato potásico en un medio ácido utilizando ácido sulfúrico. El exceso de dicromato se valora con sulfato ferro-so amónico (sal de Mohr) ( Método Walkley y Black, 1934).

pH y CE : El pH se midió en extracto suelo/agua, 1:2,5 , mediante equipo “PH-metro Crisol mi-cro pH-2000”. También se midió el pH en extracto suelo/HCl 0,1 N. La conductividad eléctrica (CE) se midió en extracto de suelo/agua 1:2,5 mediante equipo conductímetro “CRISON conductimeter 522-102939”

Carbonato cálcico equivalente :

En aquellas muestras en donde el ensayo previo de campo daba reacción al HCL 10 %, se cuantificó el CaCO3 en laboratorio mediante el calcímetro de Bernard y HCl al 50 % en volumen. Se realiza una comparación entre los volúmenes de CO2 produci-dos por una muestra patrón de carbonato cálcico al reaccionar con el ácido clorhídri-co y el producido por la muestra de suelo al reaccionar igualmente con el ácido, bajo las mismas condiciones de presión y temperatura.

Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC): La CIC normalmente expresada en cmol (c) por Kg de suelo, es una medida de la can-tidad de cationes fácilmente intercambiables que neutralizan las cargas negativas existentes en el suelo (Rhoades, 1982). Por tanto, CIC es una medida de la cantidad de lugares en las superficies de los coloides del suelo que pueden retener cationes, dichos cationes son fácilmente intercambiables y están disponibles para su absorción por la planta. Existen muchos métodos para determinar la CIC. Los análisis de CIC se realizaron para las muestras obtenidas en el Observatorio de Radiosondeo ya que se trataba de un suelo con un contenido mayor de arcilla y un pH inicial cercano a 7. El método que se utilizó se resume a continuación:


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En el primer paso se trata de obtener los cationes de cambio una vez que hayan sido desplazados por el ión amonio a pH 7 (Thomas, G.W., 1982). Se determina mediante la saturación de la muestra con acetato amónico 1 N a pH 7; dicho extracto se lleva a un volumen y se guarda para determinar posteriormente las bases de cambio. La muestra de suelo que queda (en el embudo) se lava con alcohol y posteriormente se desplaza el amonio con cloruro sódico acidulado al 10%. El amonio desplazado se determina por el método descrito por Bremner en 1970, ci-tado en SSSA (1982), que consiste en una destilación de arrastre con vapor de una muestra alcalinizada con NaOH 1 N, sobre H3BO3 con indicador verde de bromocre-sol y rojo de metilo. El destilado que contiene el NH+

4 se valora con el a H2SO4 0,1 N. Los resultados se expresan en: cmol(c).kg-1 de tierra fina y en cmol(c).kg-1 de arci-lla.

Determinación de cationes intercambiables : Una vez extraídos los cationes del complejo de cambio del suelo con acetato amóni-co a pH 7, y obtenido el extracto correspondiente, se procede a determinar las canti-dades extraídas de los diferentes cationes. Esto se puede realizar por espectrometría, por absorción atómica o bien por fotómetro de llama y métodos químicos. En este caso se utilizaron los métodos que se especifican a continuación: Iones Ca2+, Mg2+. Calcio y magnesio por titulación con etilen-diamino-tetraacetato (Versenato). Iones K+, Na+

Sodio y Potasio por fotometría de llama, utilizando equipo fotóme-tro de llama, tipo Jeuway PFP7 y previa determinación de la gráfica de concentracio-nes.

2.2.2. Curva característica de humedad utilizando Membrana Richards La curva característica de humedad proporciona la relación entre el contenido de hume-dad y el potencial matricial de agua en el suelo. Para conocer algunos puntos de la curva característica de humedad determinando la cantidad de agua que puede contener una determinada muestra de tierra sometida a diferentes presiones (de 0 a 1.500 kPa), se ha utilizado en laboratorio el método de la Membrana de Richards (Richards, 1965, citado en Porta et al., 2003). Las muestras inicialmente saturadas se dejan equilibrar con la presión creada en la cá-mara que las contiene. Para colocar las muestras tamizadas (<2 mm) sobre la placa po-rosa se utilizan cilindros de goma de 0,5 cm de altura (figura 6), pero cuando se trata de muestra inalterada se dispone directamente la muestra con el cilindro tomado en campo, que no sobrepasará los 2 cm de altura, para que la succión sea uniforme en todo el vo-lumen de suelo y el tiempo de equilibrio no sea excesivamente largo. Las muestras se dejan sometidas a la presión establecida en la cámara durante más de 24 horas, poste-riormente se sacan y se determina en ellas la humedad gravimétrica. Para la caracterización de los perfiles de suelo seleccionados, se han obtenido valores de humedad gravimétrica utilizando la membrana de Richards a presiones de 10 kPa y 33


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kPa que se corresponderían con posibles valores de Capacidad de campo (Cc), y a 1.500 kPa que se corresponde con el Punto de marchitez permanente (Pm).

Figura 6 - Colocación de la placa cerámica con muestras saturadas en la Membrana de Richards Dada la influencia de la variabilidad espacio-tiempo existente dentro de cada uno de los emplazamientos se decidió realizar muestreos más detallados mediante minicalicatas en diferentes fechas (sumando un total de 5 perfiles de 0 a 30 o 35 cm de profundidad, en cada uno de los tres observatorios meteorológicos seleccionados) para disponer de valo-res medios en cada zona. De cada muestra tamizada en laboratorio se realizaron tres repeticiones obteniéndose el valor medio. También se utilizó la Membrana de Richards con algunas muestras no disturbadas se-leccionadas, haciendo repeticiones con muestras obtenidas en fechas diferentes. En este caso se extrajeron las muestras inalteradas en campo mediante cilindros metálicos de 5 cm de diámetro por 2 cm de alto. No se utilizaron los cilindros de 5 cm de altura por la dificultad de estabilización de la humedad a distintas presiones dentro de la membrana de Richards. En muestras no disturbadas el tiempo necesario para alcanzar el equilibrio (estabiliza-ción de la humedad a distintas presiones) depende del tamaño de la muestra, el tipo de suelo y la presión, aplicada pudiendo oscilar entre 2 a 14 días según Burke et al., (1986). Como ejemplo, en muestras del horizonte superficial (0-10 cm) de la primera terraza del Henares en la finca de la Canaleja del INIA clase textural franco arenosa USDA, Pérez-Arias (2010) encontró realizando la curva característica de humedad en muestras no disturbadas (en cilindros de 5 cm diámetro interno x 5 cm de altura) para bajas tensiones 10 a 50 kPa, que tardaban más de 15 días en estabilizarse, y que los re-sultados eran muy erráticos teniendo que repetir la experiencia con muestras disturba-das.


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2.2.3. Humedad gravimétrica La humedad gravimétrica θm es la relación entre la masa de agua y la masa de los sóli-dos del suelo y por tanto, el porcentaje de humedad gravimétrica de la muestra a la pre-sión a la que se haya sometido es:

% θm = 100. (Ph - Ps) / Ps (1)

donde : % θm porcentaje de humedad gravimétrica

θm contenido de humedad gravimétrica (Mg.Mg-1) (peso de agua en pe-so de suelo seco)

Ph peso de suelo húmedo (Mg) Ps peso de suelo seco en estufa a 105ºC (Mg)

Cuando se quiera indicar la presión a la que estaba sometida la muestra que contiene cierta humedad, se utilizará como subíndice la presión en kPa (% θm xxxx ).

2.2.4. Densidad aparente por método del cilindro

2.2.4.1. Método del cilindro Se utiliza una barrena especial que permite la extracción de muestras no alteradas de suelo en el volumen de un cilindro (Barrena tipo Eijkelkamp o equivalente), tal como se observa en la figura 7. Una vez colocado el cilindro de 5 cm de diámetro interno y 5 cm de altura en la barrena, ésta se introduce en la superficie y posteriormente se extrae la muestra de la que se obtiene la densidad aparente y el % de humedad gravimétrica. En laboratorio se pesa el cilindro con la muestra sin que haya perdido humedad, y ésta se seca en estufa a 105º durante 24 h. En cada fecha de muestreo de la campaña, se tomaban muestras en un espacio aproxi-mado de 1 m2 y al menos a tres profundidades diferentes. Las primeras muestras se to-maban a una profundidad media de 5 cm (0-10 cm), las segundas muestras a una pro-fundidad media de 15 cm (10-20 cm) y las terceras muestras a una profundidad media de 25 cm (20-30 cm) y con la extracción de 5 repeticiones por cada profundidad (total 15 muestras por día). Este método de muestreo sólo es útil cuando el suelo no es muy pedregoso, por lo que sólo se ha podido utilizar en el observatorio de Guadalajara y de Radiosondeo.


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Figura 7 – Extracción de muestra no disturbada con barrena El porcentaje de humedad gravimétrica ( % θm ) de la muestra se obtiene según la fór-mula (1) del apartado 2.2.3. y la densidad aparente según la siguiente fórmula:

ρb = Ps / Vt (2) donde

ρb Densidad aparente (Mg .m-3) Vt Volumen total del suelo (en condiciones de campo) igual al volumen del interior del cilindro (m3)

( Vt = 98,17 ml = π .r2. h , siendo el radio r igual a 5/2 cm)

Ps Peso de suelo seco en estufa a 105ºC (Mg)


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2.2.4.2. Método del hoyo En suelos pedregosos donde es imposible trabajar con la barrena y los cilindros, se pue-de determinar la densidad aparente excavando un volumen de suelo, recuperando todo el material y midiendo el volumen total adaptando una bolsa de plástico a las paredes del hoyo y rellenando con agua, midiendo la cantidad que se utiliza para rellenar el hoyo. Se obtiene así un valor de peso de suelo con la humedad existente en campo y un valor de volumen ocupado por la tierra fina más los elementos gruesos. Para conocer el peso seco de la muestra total se tomaron 5 submuestras, y se introdujeron en estufa a 105 ºC durante 24h.. La densidad aparente total será la relación entre el peso de suelo seco y el volumen to-tal. En general, al tratarse de suelos pedregosos se calcula también la densidad aparente de la tierra fina (< 2 mm). La densidad aparente de la tierra fina es la que se utiliza en este caso para posteriores cálculos. Esta forma de hallar la densidad aparente y en con-creto la noción de densidad aparente de la tierra fina es indicada por Bourrier (1959), citado en Henin et al. (1969). El material que se extrae del hueco (de 2 a 5 kg.), se tamiza (malla 2 mm) y se calcula el % de elementos gruesos en peso. La densidad de los elementos gruesos se calculó cono-ciendo su peso y determinando su volumen en laboratorio. La densidad aparente de la tierra fina es la masa de tierra fina (PTF ) (<2 mm) dividida por el volumen que ocupa ésta sin incluir los EG, y se calcula como:

ρb TF = PTF / (Vt – Vg ) (3)

Donde: ρb TF Densidad aparente de la tierra fina (Mg . m-3) PTF Masa de tierra fina desecada en estufa a 105ºC (Mg) Vt Volumen total de suelo incluyendo los elementos gruesos (m3)

Vg Volumen que ocupan los elementos gruesos (m3). Algunas variantes de este método que no se han utilizado por ser más costosas y labo-riosas, son el método del densitómetro de membrana (Gras, 1988), o el método que uti-liza arena calibrada en vez de agua para rellenar el hoyo. Otro de los métodos utilizados en centros de investigación, que no se ha utilizado por su alto coste y necesidad de personal especializado para su uso, es el equipo de rayos gamma (γ); normalmente este equipo se complementa con el equipo de sonda de neutro-nes para medir la humedad y poder determinar el peso de suelo seco (Gras, 1988). Tampoco se ha creido conveniente utilizar el método de laboratorio de agregados, para pequeños agregados (Monnier et al., 1973); o terrones y/o mayores agregados; ya que además de ser laborioso, requiere un tamaño de terrones de similares dimensiones; y en general, no se debe aplicar en suelos que han perdido los agregados naturales (Peds) o que son muy pedregosos.


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2.2.5. Humedad volumétrica

2.2.5.1. Extracción de muestra con cilindro En el Observatorio de Guadalajara y en el Observatorio de Radiosondeo, se ha podido realizar la extracción de muestra inalterada con el cilindro ya que el porcentaje de ele-mentos gruesos es inferior o próximo al 10 %, por lo que se calcula la humedad volu-métrica que es la relación entre el volumen de agua y el volumen total del suelo , como:

% θ v = 100.[ ((Ph-Ps)/ ρw ) / (Ps/ ρb )] = % θm . ρb . 1/ρw (4) donde

% θ v Porcentaje de humedad volumétrica de la muestra (volumen de agua en un volumen de suelo en porcentaje= 100. θ v) θ v contenido de humedad volumétrica (m3 . m-3).

% θm Porcentaje de humedad gravimétrica de la muestra ρb Densidad aparente (Mg . m-3)

ρw Densidad del agua (= 1 Mg . m-3) Puesto que la densidad aparente del suelo en un mismo emplazamiento, puede variar según la actividad de la flora y la fauna de la ubicación concreta donde se toma la mues-tra, y también según el contenido de humedad gravimétrica del suelo según se expone en IAEA (2008), se han realizado los cálculos de contenido de humedad volumétrica para cada una de las muestras obtenidas en cada fecha de muestreo. Los muestreos en campo se han realizado en profundidades cada 10 cm siendo la altura del cilindro de 5 cm. Los milímetros de altura de agua que contienen los 10 cm de pro-fundidad de suelo que estarían representados por la muestra de un cilindro, se calculan como:

ASe = θ v . e = (1/100). (% θ v ) . e (5) Donde: ASe contenido de agua del suelo para un determinado espesor e [L3. L-2] (mm)

También se le denomina altura de agua equivalente (mm = l. m-2 ) Se utiliza como unidad el mm, porque de esta forma se compara directamen-te con medidas de precipitación o de ETo, expresadas también en mm.

θ v contenido de humedad volumétrica [L3 . L-3] e espesor de suelo considerado [L] (mm)

Sustituyendo el espesor de suelo e, por un espesor de 10 cm (=100 mm), el % θ v en función del % θm , ρw por su valor y expresando la cantidad de agua que contiene ese espesor de suelo en milímetros de altura de agua, se obtiene:


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AS10cm = (1/100) . (% θm ) . ρb . 1/ρw . 100 =( % θm ) . ρb (6) Donde: AS10cm Contenido de agua del suelo en un espesor de 10 cm (mm)

(También denominada altura de agua equivalente (mm)) % θm Porcentaje de humedad gravimétrica de la muestra ρb Densidad aparente (Mg . m-3) ρw Densidad del agua (= 1 Mg . m-3) De esta forma, cada día de toma de muestras se obtienen 5 valores de cantidad de agua expresada como altura de agua equivalente en mm, que contienen los 10 cm de espesor de suelo correspondiente. Se calcula su media y su desviación estándar. Para calcular la cantidad de agua en mm que contienen los primeros 30 cm del suelo, se suman los tres valores medios (0-10 cm; 10-20 cm; 20-30 cm) que se habían obtenido para cada profundidad, y se le asigna una desviación estándar suma de las tres desvia-ciones estándar.

2.2.5.2. Extracción de muestra y densidad aparente de la tierra fina En el Observatorio de la Base FAMET de Colmenar Viejo el método del cilindro no es aplicable debido a la naturaleza pedregosa del suelo por lo que se ha determinado la densidad aparente excavando un volumen de suelo (Henin et al., 1969, Porta et al., 2005, Grass, 1988). En el Anexo I.2.2. se encuentran los datos de: cantidad de tierra retirada, el porcentaje de elementos gruesos en peso y en volumen, el valor de densidad aparente total y el de densidad aparente de la tierra fina (<2 mm). La densidad aparente de la tierra fina obtenida (1,22 Mg/m3 para una profundidad de 0-10 cm y 1,34 Mg/m3 para una profundidad de 10-30 cm), así como el porcentaje en vo-lumen de los elementos gruesos, se han utilizado para poder estimar la humedad volu-métrica de cada muestreo. Se consideraron estos valores como característicos de un per-fil hipotético representativo de la zona. Se ha supuesto que la cantidad de agua retenida por los elementos gruesos es desprecia-ble, ya que según Lal y Shukla (2004) el contenido de humedad gravimétrico retenido en rocas de granito o similares es del 0,4 % , y se ha determinado la humedad volumé-trica como:

a) Partiendo del porcentaje de humedad gravimétrica total de cada muestra y de su con-tenido de elementos gruesos en peso, se calcula primero el porcentaje de humedad gra-vimétrica de la tierra fina (<2 mm). Este valor se correspondería con el % de humedad gravimétrica que tendría la muestra, si todo el volumen estuviera ocupado por tierra fina sin gravas.

% θm TF = %Humedad gravimétrica total / (1-EGpm) (7)


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Donde: % θm TF % Humedad gravimétrica de la tierra fina (<2mm)

θm TF contenido de humedad gravimétrico de la tierra fina.

EGpm Tanto por uno en peso de elementos gruesos de la muestra (%EGpm /100)

b) El cálculo del contenido de agua del perfil hipotético expresado como altura de agua equivalente en mm, para un determinado espesor (e), conociendo el % de humedad gra-vimétrico de la tierra fina hallado para la muestra con la fórmula (7), es :

ASe = [ ( % θm TF ) /100]. ρb TF. (1-EGvh). 1/ρw . e (8) Donde: ASe contenido de agua del suelo para un determinado espesor e [L3. L-2] (mm)

expresado como altura de agua equivalente en mm. % θm TF % Humedad gravimétrica de la tierra fina.

ρb TF Densidad aparente de la Tierra Fina tomada del perfil teórico . e Espesor de suelo para el que se calcula el contenido de agua como altura

de agua equivalente. EGvh Tanto por uno de Elementos gruesos en volumen, en el perfil hipotético

(%EGvh /100) ρw Densidad del agua

Para el cálculo de la cantidad de agua contenida en un espesor de suelo de 10 cm expre-sada como altura de agua equivalente en mm (AS10cm ) para el perfil hipotético, se obtie-ne:

AS10cm = (% θm TF /100). ρb TF . (1-EGvh). 1/ρw . 10cm .( 10mm/ 1 cm) =

= (% θm TF). ρb TF . 1/ρw . (1-EGvh). (9)

c) La cantidad total de agua contenida en los 30 primeros cm de espesor de suelo se obtiene sumando los valores medios obtenidos de las cinco muestras de cada profundi-dad (0-10 cm ; 10-20 cm; 20-30 cm).

2.2.6. Ensayo de humedad de saturación Tal como se deduce de los conceptos de humedad volumétrica del suelo, el valor de la humedad del suelo a Cc es inferior a la humedad del estado de saturación del suelo. Para realizar una estimación del contenido de agua a saturación en el perfil de Radiosondeo, se hicieron mediciones en laboratorio por el método de pasta de saturación que consiste en ir añadiendo agua a una muestra de suelo seco, removiendo con una espátula hasta el


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punto en el que se alcanza la saturación. Conociendo el volumen de agua utilizado y el peso de la muestra seca, se determina la humedad de saturación (Porta, 1986).

2.2.7. Humedad volumétrica del suelo y nomenclatura utilizada En el apartado 1.1.1.2. se habían especificado diversos conceptos sobre el contenido de humedad del suelo, en concreto, el significado de los niveles de humedad a Cc y a Pm. De todo ello se deduce que el agua del suelo aprovechable por las plantas es aquella que se encuentra entre la Cc y el Pm, pero la cantidad de agua que puede contener el suelo puede ir desde prácticamente nula para suelo seco en estufa a 105 ºC hasta el con-tenido a saturación. Para poder trabajar con las diferentes ecuaciones referidas a hume-dades volumétricas en el suelo, se especifica a continuación la nomenclatura y las fór-mulas a utilizar.

Agua del Suelo (ASe) Se denomina agua del suelo (AS) a la cantidad de agua que contiene un suelo en un determinado momento y considerando un determinado espesor, sabiendo que esta cantidad se considerará nula para suelo seco a estufa a 105ºC (Moore, 2001, Porta et al., 2005).

ASe = ∑ θv . ei (10)

Donde: ASe contenido de agua del suelo para un determinado espesor o profundidad

de enraizamiento a considerar [L3. L-2] θ v contenido de humedad volumétrica [L3 . L-3] ei espesor del horizonte i [L]

(i= 1,2,3 .., siendo ∑ ei la profundidad (P) de enraizamiento a consi-derar si se trabaja con un determinado cultivo/vegetación, o según otros objetivos puede representar la profundidad del perfil completo, o de un estrato determinado)

Cuando el espesor o diferencia entre la profundidad del extremo superior e in-ferior del estrato de suelo a considerar se expresa en mm, ASe viene expresado en mm de altura de agua.

Agua Disponible Total (ADT)

La lámina ADT representa la cantidad de agua que un cultivo puede extraer de su zona radicular y cuya magnitud depende del tipo de suelo y la profundidad radicular (FAO, 1998).


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Cuando los valores de Cc y Pm varían en profundidad, el cálculo del Agua Dis-ponible Total (ADT) debe tener en cuenta la acumulación de agua en cada hori-zonte del suelo hasta la profundidad de enraizamiento considerada.

ADT = ∑ (θv 33 – θv 1.500) . ei (11)

Donde:

ADT Agua Disponible Total [L3. L-2] expresada como altura de agua equivalente

θv 33 contenido volumétrico de agua a -33kPa (Cc 33)

(según las características del suelo θv 33 se puede sustituir por θv 10

, contenido volumétrico de agua a -10kPa ) θv 1.500 contenido volumétrico de agua a -1500 kPa

(Pm) ei espesor del horizonte i [L]

(i= 1,2,3 .., siendo ∑ ei la profundidad de enraizamiento a con-siderar)

Dado que se parte de la obtención de contenidos de humedad gravimétrica de la tierra fina obtenidos en laboratorio con la Membrana de Richards, para Pm (θm

1.500) y para Cc (θm 33 ó θm 10), habrá que tener en cuenta el % de elementos grue-sos y la densidad aparente para obtener los contenidos volumétricos de agua co-rrespondientes. Para lo cual, se utilizan las ecuaciones que se encuentran en el capítulo 2.2.5. Los valores de contenido de agua en un suelo a Cc y a Pm, también pueden ser estimados a partir del estudio de las gráficas de humedad que se obtienen al rea-lizar una monitorización contínua del agua del suelo con equipos instalados en campo (Cabot et al. 2009). Esta forma de determinar Cc y Pm se utilizó en la parcela de Radiosondeo donde se instalaron equipos de medida de humedad, tal y como se explica más adelante.

Reserva de Agua Disponible (AD) La Reserva de Agua Disponible en un suelo, es la cantidad de agua disponible para las plantas en un determinado instante y para una determinada profundidad de enraizamiento. Sus valores variarán entre un valor de cero si el suelo se en-cuentra en Pm o por debajo de él, y un valor máximo, igual al valor del ADT, cuando se encuentre a Cc o por encima. El valor máximo de ADT no incluye el agua que supere la Cc, ya que ésta en un suelo bien drenado, deberá eliminarse del perfil en unas horas bien por drenaje profundo o por escorrentía superficial, lo que no la hace aprovechable por las plantas. Para un determinado espesor e de suelo, se obtienen los siguientes tres valores de contenidos de agua expresados como altura de agua equivalente (equivalente de humedad del suelo o lámina de agua):


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• Agua del Suelo (ASe) como contenido de agua en el momento actual. • Contenido de agua que tendría dicho espesor de suelo si estuviera en las

condiciones de Pm. • Contenido de agua que tendría dicho espesor de suelo si estuviera en las

condiciones de Cc. Cuando el contenido de agua del suelo (ASe) es superior al contenido correspon-diente a Pm e inferior (o igual) al contenido correspondiente a Cc, el AD es la diferencia entre ASe y el contenido de agua correspondiente al Pm.

2.3. Medida de humedad en campo Se describen a continuación las diferentes metodologías utilizadas para obtener medidas de humedad del suelo, bien mediante extracción de muestra inalterada en campo que se ha realizado en los tres emplazamientos seleccionados, o bien utilizando sensores insta-lados en este caso sólo en la parcela del Observatorio de Radiosondeo.

2.3.1. Método gravimétrico, como método directo. Método del cilindro En el Observatorio de Guadalajara y de Radiosondeo se utilizó el método del cilindro como método gravimétrico. Se analizó el contenido de humedad de las muestras de sue-lo extraídas en los mismos cilindros de 5 cm de diámetro por 5 cm de altura, que se uti-lizaron para determinar la densidad aparente. Se utilizó la barrena Eijkelkamp, el mues-treo se realizó tal como se ha especificado en el apartado 2.2.4.1. y el cálculo de la humedad volumétrica tal como se indica en el apartado 2.2.5.1. Se obtenía de esta forma el contenido volumétrico en mm de altura de lámina de agua equivalente en el suelo de 0 a 30 cm de profundidad en cada muestreo, como suma de lo correspondiente a los tres espesores de profundidades 0 - 10 cm; 10 - 20cm y 20-30 cm. Método del hoyo, densidad aparente de la tierra fina y extracción de muestras En el observatorio de Colmenar Viejo la presencia de elementos gruesos (ver Anexo I.2.2.) no permitió la extracción contínua de muestras con cilindros por lo que se utilizó el método del Hoyo para determinar la densidad aparente de la tierra fina, tal como se indica en el apartado 2.2.4.2. El valor obtenido se utilizaría para todos los muestreos. Para la determinación de la humedad volumétrica en cada muestreo por método gravi-métrico, se extraían cinco muestras por cada profundidad (0 a 10 cm; 10 a 20 cm y 20 a 30 cm), se pesaban en húmedo, posteriormente se secaban en estufa a 105º y se obtenía su peso seco. A continuación se tamizaba (<2 mm) cada una de las muestras extraídas, para conocer el porcentaje en peso de la tierra fina en cada muestra y el porcentaje de elementos gruesos.


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El cálculo del contenido de humedad gravimétrica de la tierra fina en cada muestra, y el corresponiente del perfil hipotético para cada muestreo hasta una profundidad de 30 cm, se encuentra en el apartado 2.2.5.2.

2.3.2. Método TDR con equipo TRIME-T3 de IMKO El equipo TDR utilizado en el observatorio de Radiosondeo, fue la sonda de tubo TRI-ME –T3 de IMKO. Según la información que proporciona IMKO en el manual de usua-rio y en un documento sobre los aspectos teóricos de la utilización del equipo para me-dida de humedad (IMKO, 2006, 2008), existe un procedimiento interno de medida que incluye una calibración universal almacenada en una EEPROM ubicada en el conector de la sonda.

Figura 8 – Distribución del campo eléctrico de la sonde TRIME T3 y volumen de muestreo aproximado (IMKO 2006) El conjunto de la sonda TRIME-T3 y el equipo TRIME-F3 proporcionan directamente valores de % θ v , no siendo accesibles al usuario los valores del pseudo-transit-time. La sonda T3 tiene un alcance de medida de agua en un volumen de suelo de unos 15 cm de diámetro en una profundidad de unos 16 cm. El campo que se crea en el plano hori-zontal es oval tal como se muestra en la figura 8, por lo que en cada profundidad se han tomado medidas en tres direcciones y se ha obtenido el valor medio. La elección de la sonda de tubo se realizó con el fin de disponer de un solo equipo que permitiera medir en diferentes lugares y a diferentes profundidades. Para introducir la sonda y poder medir, se instalaron en el suelo verticalmente dos tubos de plástico (Te-canat) de 50 mm de diámetro y 1 m de longitud, aproximadamente a 1 m de distancia de los equipos enterrados ECH2O de Decagon y a 70 cm de distancia entre los tubos. Con el conjunto sonda T3, cableado y equipo F3 se realizó un ajuste básico según se especifica en el manual IMKO, utilizando el conector de calibración, haciendo medidas en seco y a saturación en recipientes y con material de finas bolitas de cristal suminis-trados con el “kit” de calibración del fabricante.


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Figura 9 - Sonda de tubo TRIME –T3 de IMKO, con procesador y tubos Tecanat instalados Con una periodicidad semanal se tomaron medidas en los dos tubos enterrados en cam-po a las profundidades de 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60 y 75 cm. La instalación se realizó en noviembre de 2008 (figura 9), y con objeto de que la alteración del suelo alrededor de los sensores disminuyera, no se consideraron los valores obtenidos con anterioridad al 1 de enero de 2009. Según estudios realizados los valores obtenidos del TDR pueden mejorar su precisión realizando una calibración específica. La alteración producida por salinidad en este caso es despreciable y principalmente se tienen en cuenta en la calibración específica el efec-to de la densidad aparente y del % de arcilla (Jacobsen and Schjonning 1993; IMKO 2008). Para esta calibración específica (figura 10) se puede obtener una correlación lineal entre los valores de % θ v leídos en el equipo TDR con su calibración interna estándar, y el % θ v obtenido por gravimetría en los ensayos de laboratorio. Se realizó la calibra-ción específica en laboratorio para dos tipos de muestra, una con material del horizonte A franco-arenosa, y otra con material del horizonte argílico Bt1 franco-arcillo-arenosa.


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Figura 10 - Ensayos de laboratorio con sonda TRIME-T3 de IMKO para la calibración específica

Con el fin de simular las condiciones de campo, se utilizó un recipiente del tamaño del volumen de muestreo de la sonda T3, y en esta calibración de laboratorio se realizaron los siguientes pasos:

- Con diferentes muestras recogidas del mismo horizonte en la zona de los ensa-yos, se preparó un volumen aproximado de 6 litros de tierra seca. Puesto que el % de elementos gruesos que superan los 4 mm de diámetro en este tipo de suelo es despreciable, se realizó un primer ensayo sin tamizar la muestra y posterior-mente se repitió el ensayo tamizando la muestra con tamiz de 5 mm.

- Se preparó un cubo de plástico troquelado con marcas de volumen, de aproxi-

madamente 24 cm de altura y 24 cm de diámetro y se hicieron varios agujeros en su base de 6 mm de diámetro. Se tapó el fondo con papel de filtro para que per-mitiera el paso del agua pero no del material del suelo , se colocó en el centro el tubo de plástico (Tecanat) para introducir la sonda T3 y se rellenó con la muestra de suelo con peso y contenido de humedad conocidos, hasta cubrir el nivel de la sonda. A continuación se humedeció de abajo arriba eliminando los posibles huecos y consiguiendo la saturación y una densidad aparente parecida a la exis-tente en campo.

- Se dejó drenar colocando el cubo de manera que drenara el agua libremente por

acción de la gravedad y posteriormente se mantuvo secándose al aire. Las medi-das con la sonda TDR se realizaron casi a diario y a la misma hora, anotando también la temperatura del aire. Cada medida se obtuvo como media de las me-didas realizadas en 5 direcciones diferentes. Al mismo tiempo y mediante pesa-da, conociendo el volumen se obtenían los valores de % Humedad Volumétrica reales (% θ v ).


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- Al finalizar el ensayo, tomando diferentes muestras de tierra del cubo y dese-

cándolas en estufa a 105 ºC, se comprobó que los datos medidos con el equipo, y los obtenidos por gravimetría se ajustaban y que por tanto la sonda IMKO-T3 daba valores medios en la totalidad del volumen del cubo.

Dada la geometría y forma de medir de la sonda TRIME-T3 especificadas en el manual IMKO (2008), para obtener medidas de humedad volumétrica en campo se pudo esta-blecer que cada medida era representativa de 20 cm de espesor, lo que permitió el cálcu-lo de los correspondientes contenidos de humedad acumulativos por profundidades.

2.3.3. Método capacitivo FDR con equipo ECH2O (EC-20) de Decagon Los sensores FDR que se instalaron en campo en el observatorio de Radiosondeo, son del tipo ECH2O (EC-20) de Decagon. Dentro de las posibilidades de sensores tipo ECH2O de Decagon se eligieron sensores EC-20 de 20 cm de longitud para que el al-cance de la medida de agua en un volumen de suelo fuera mayor.

Figura 11 - Instalación de sensores EC-20 y datalogger EM50 de Decagon

La instalación ( figura 11 ) se realizó según especificaciones del fabricante, colocando tres sensores con el eje mayor en posición horizontal a las profundidades de 15 cm, 30 cm y 45 cm, para lo que fue necesario retirar el suelo en capas y volver a colocarlo de la misma forma una vez realizada la instalación. Antes de volver a colocar la tierra y para disponer de datos de un sensor instalado a mayor profundidad, mediante barrena se hizo un pequeño hoyo de unos 5 cm de diámetro que llegaba a un metro de profundidad y se instaló un cuarto sensor EC-20 con el eje mayor en vertical, aunque ésta no fuera la orientación recomendada. Teniendo en cuenta los problemas existentes al medir


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contenido de humedad volumétrica de suelo en la superficie del suelo (Ferré y Topp, 2002), la instalación del primer sensor fijo EC-20 se ha realizado a 15 cm de profundidad. El sistema de tratamiento y almacenamiento de los datos procedentes de los sensores instalado en campo fue del tipo EM50 de Decagon. Se programó la estación para obte-ner datos cada tres horas de forma continua. El equipo EM 50 produce 3000 mv. de ex-citación y la calibración genérica para suelos minerales con conductividad eléctrica <0,5 dS/m , dada por el fabricante es :

θV ( m

3. m-3 ) = 0,000424* RAW -0,29 (12) Donde: RAW es el dato bruto obtenido por el sensor ( m3. m-3 )

Figura 12 - Sensor ECH2O (EC-20) de Decagon, lector de mano Echo- Check y diferentes tipos de contenedor Según Cobos (2006) con la calibración genérica para este tipo de sensores la precisión que se obtiene es de ± 4 % y se puede mejorar hasta conseguir ± 1-2 % si se realiza una calibración específica. Además de los cuatro sensores enterrados a diferentes pro-fundidades se utilizaron dos sensores más para los ensayos en laboratorio. Según el fa-bricante todas las sondas tienen el mismo comportamiento para un mismo suelo. Se realizaron ensayos en laboratorio con sondas EC-20 y lector de mano Echo-Check. En este caso la excitación que se le proporciona al sensor es de 2.500 mv. Y la calibra-ción genérica resulta de la ecuación:


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θ

V ( m3. m-3 ) = 0,000695* mv -0,29 (13) Donde:

mv son los milivoltios de salida del sensor. La calibración se realizó utilizando recipientes de diferente tamaño (entre 5 y 2 litros, figura 12) intentando ajustarse a la zona de muestreo del sensor, que resulta ser de un radio de 5 cm desde la parte plana del sensor y a lo largo de su longitud (máximo 20 cm). No se tamizó la muestra ya que los elementos gruesos no superan los 4 mm de diámetro. Los ensayos para calibración se realizaron para dos tipos de muestra, una con material del horizonte A franco-arenosa, y otra con material del horizonte argílico Bt1 franco-arcillo-arenosa. Los recipientes tenían troquelado la medida del volumen y estaban perforados por abajo con agujeros de 6 mm de diámetro para permitir el paso del agua. Al igual que con el TDR, se colocó papel de filtro en la base para evitar la pérdida de material de suelo de la muestra. Añadiendo agua de abajo arriba se llevó el suelo a saturación y posterior-mente se dejó secar al aire haciendo mediciones diarias con el equipo de mano y calcu-lando el volumen de agua por diferencia de peso.

2.3.4. Método resistivímetro con equipo Geoeléctrico de Wenner La medida de resistividad del suelo por el método geoeléctrico de Wenner se realizó en el observatorio de Radiosondeo (figura 13), con el resistivimetro Erdungsmesser B4151 de Siemens (Zúñiga 1996), con cuatro electrodos. Se colocan cuatro electrodos en el suelo en línea recta a la misma distancia “a” y a la misma profundidad. Los electrodos (A y B) externos introducen una corriente eléctrica en el suelo y se induce una diferen-cia de potencial en los electrodos (M y N) interiores.

El cálculo de la resistividad eléctrica se realiza según la ecuación (Zúñiga, 1996):

δ = K. R = 2π a. R (14) donde:

K: constante de Wenner = 2π a. R: Resistencia que mide el georresistímetro (Ω : ohmio ) a: equidistancia entre los electrodos (m) δ : Resistividad por metro (Ω .m)

Se construyeron para cada profundidad las curvas de calibración con los datos Ln δ y % θm obtenido de muestras de suelo extraídas con barrena por el método gravimétrico. Como se conocía la densidad aparente de cada muestra, también se obtuvieron las cur-vas de calibración utilizando % θv . Se compararon valores para las profundidades de 5 cm, 15 cm y 25 cm y se tomaron para cada muestreo al menos cinco medidas por pro-fundidad.


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Figura 13 – Equipo resistivímetro Erdungsmesser B4151 de Siemens

2.3.5. Método potenciométrico con equipo MPS1 de Decagon Para poder hacer un seguimiento del potencial de agua en campo se instaló en el suelo del observatorio de Radiosondeo y cerca del resto de sensores, un único sensor MPS-1 de Decagon a 15 cm de profundidad y conectado a la quinta entrada de datos del mismo datalogger EM-50 en el que se habían conectado los sensores EC-20. El sensor MPS-1 (figura 14) consta de un disco cerámico poroso de 3 cm de diámetro, en el que el tama-ño de los poros y su distribución son fijos. Al instalarlo para que no hubiera falta de continuidad hidráulica entre el sensor y el suelo, se rodeó el sensor de una masa de sue-lo exenta de elementos gruesos, haciendo una esfera a su alrededor y se enterró a la pro-fundidad de 15 cm.

Figura 14 – Sensor MPS1 de Decagon (2009)

Según las especificaciones del fabricante el rango de medida es de -10 a -500 kPa, con un tiempo de medida de 10 ms, y para funcionar precisa un voltaje de excitación entre 2 y 5 v DC. El voltaje de salida entre 0,5 y 1 volt, está relacionado con el potencial de


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agua en el suelo donde está enterrado. Se instaló cuidando que el sensor y el suelo de alrededor mantuvieran un buen contacto hidráulico. Se configuró el puerto 5 del EM50 para el MPS-1, tal como se indica en el manual (De-cagon, 2009), y se utilizó la calibración estándar. El equipo proporciona valores del po-tencial de agua en el suelo en kPa.

2.4. Metodología del Balance Hídrico del suelo (BHS)

2.4.1. Ecuación General del Balance Hídrico Se intenta en este trabajo estimar la reserva de agua en el suelo para un día determinado, mediante un balance de agua que utilice como entradas de datos sólo datos de variables meteorológicas medidas en la estación del observatorio correspondiente y valores de ADT asignados al suelo según sus características, el tipo de vegetación y la profundidad de las raíces. En general, se considera la reserva de agua como reserva de AD en el perfil del suelo y hasta la profundidad donde se encuentran las raíces. Puesto que el AD de un determi-nado día tiene como valor máximo el valor del ADT asignado a esas condiciones de suelo y cultivo, para simplificar la formulación general que se expone a continuación, el AD en un determinado día está representada por Ri , y el valor del correspondiente ADT por Rmáx. La ecuación general del balance de agua es:

Ri = Ri-1 + (Pi– Esi) +Ii -ETci - Di (15) donde para una profundidad determinada de enraizamiento:

Ri : Reserva de agua en el suelo en el día actual (hoy) Ri-1 : Reserva de agua en el suelo en el día anterior (ayer) Pi : Precipitación I i : Cantidad de agua aportada por el riego Esi : Escorrentía superficial ETci :Evapotranspiración del cultivo Di: Drenaje fuera de la zona radicular (signo opuesto si es ascenso capi-lar). (Pi– Esi) : precipitación efectiva o fracción de la precipitación total que es aprovechada por las plantas.

En los balances que se han calculado en este trabajo, seleccionadas las diferentes zonas según los condicionantes expresados en 2.1.1. y al objeto de disminuir el número de variables, se ha podido aceptar que se cumplen las siguientes condiciones (figura 15) :

• Inexistencia de aportes de riego, por lo que Ii =0


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• La cantidad de precipitación que se pierde por escorrentía superficial (Esi) se puede estimar si se conoce la velocidad de infiltración del suelo, la humedad del suelo y la intensidad de la lluvia. En este trabajo, por tratarse de suelos bien drenados, sin pendiente y con pastos, se ha simplificado la ecuación con-siderando Esi igual a cero. Para balances diarios resulta difícil conocer el va-lor exacto de Esi , ya que las pérdidas por escorrentía en un lugar pueden supo-ner un aporte de agua en terrenos circundantes ubicados en depresiones.

• La evapotranspiración que puede llegar a tener el cultivo (evapotranspiración

potencial), es la evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo) de Pen-man-Monteith.

• No hay aportes por ascenso capilar, ya que en las parcelas seleccionadas se

aseguró que la capa freática estuviera profunda. • La diferencia entre el flujo subsuperficial entrante y saliente en el balance dia-

rio, en las tres zonas se considera nulo.

Figura 15 - Balance de agua en el suelo en la zona radicular, indicando condicionantes de las zonas de estudio

2.4.2. Evapotranspiración de referencia Penman-Monteith La forma de cálculo diario de la Evapotranspiración del cultivo de referncia (ETo) de Penman-Monteith, se realizó según el documento FAO 56 (FAO 1998) y con las espe-cificaciones que se indican en el Anexo IV. Dicho método se recomienda como único método estándar para la definición y el cálculo de la evapotranspiración de referencia, pero existen diferentes aproximaciones para cuando no se dispone de todas las variables meteorológicas.


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En FAO (1998) para el cálculo de la ETo se especifica que “la superficie de referencia es un cultivo hipotético de pasto, con una altura asumida de 0,12 m, con una resistencia superficial fija de 70 s/m y un albedo de 0,23. La superficie de referencia es muy similar a una superficie extensa de pasto verde, bien regada, de altura uniforme, creciendo acti-vamente y dando sombra totalmente al suelo. La resistencia superficial fija de 70 s/m implica un suelo moderadamente seco que recibe riego con una frecuencia semanal aproximadamente”. El cálculo diario de la ETo en los tres observatorios durante el periodo en el que se to-maron las muestras, se ha realizado partiendo de la siguiente información diaria de va-riables meteorológicas:

Temperatura máxima y mínima Humedad relativa del aire máxima y mínima Velocidad media diaria del viento a 10 m de altura Nº de horas de sol (insolación diaria) Presión media al nivel de Referencia de la estación.

Para comprobar el comportamiento de los valores de la ETo, también se realizó el cál-culo de la ETo en el observatorio de Radiosondeo, utilizando los valores medios de temperatura y humedad relativa diarios, en lugar de los valores extremos (máximo y mínimo diario), así como datos de radiación solar global en lugar de datos de insola-ción. Para realizar comparaciones también se disponía de los datos de ETo que diaria-mente proporciona AEMET, en capas ráster con rejilla de 5 kmx5 km.

2.4.3. BHS según el agotamiento de la reserva de agua del suelo.

2.4.3.1. Método directo Considerando los supuestos expuestos en el apartado anterior, primeramente se expone por su sencillez el cálculo de un balance diario con agotamiento de la reserva de agua en el suelo por el método directo. Se definen los siguientes parámetros:

P: precipitación [mm] Ri: reserva de agua en el suelo en el día actual (hoy) [mm] Ri-1 : reserva de agua en el suelo en el día anterior (ayer) [mm] Rmáx: Agua Disponible Total (ADT) para una determinada profundidad (P) de

las raices elegida [mm] VR: variación de la reserva [mm] ET: evapotranspiración (potencial o de referencia) [mm] ETR: evapotranspiración real [mm] F: falta [mm] Ex: exceso [mm] D: drenaje [mm]

Reserva del suelo (R)


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En el balance hídrico se considera la reserva de agua en el suelo como reserva de AD, es decir, el agua que las plantas son capaces de aprovechar. Por tanto, la cantidad de agua que contiene el perfil del suelo cuando está por debajo del Pm, se considera nula a efec-tos del balance. La reserva máxima (Rmáx) ha sido estimada en cada caso calculando el valor del ADT, teniendo en cuenta los valores de Cc y Pm para cada espesor de suelo. En cada horizon-te, su reserva máxima se ha tomado como la diferencia entre el contenido de agua a Cc y en Pm. La Rmáx total del perfil será la suma de todos los valores hasta la profundidad efectiva del perfil edáfico. La Rmáx se podrá limitar hasta la profundidad de las raíces. Cálculos para el valor de Ri :

Primer caso: Si 0< Ri-1 + (Pi – ETi) < Rmáx Ri = Ri-1 + (Pi – ETi) (16)

Segundo caso :

Si Ri-1 + (Pi – ETi) > Rmáx Ri = Rmáx (17) Tercer caso :

Si 0≥ Ri-1 + (Pi – ETi) Ri = 0 (18) (Nota : (Pi – ETi ) siempre con su signo)

Variación de la reserva

VRi = Ri - Ri-1 (19)

Evapotranspiración real según hipótesis de partida

Primer caso: Si Pi – ETi > 0 ETRi = ETi Día húmedo (20)

Segundo caso:

Si Pi – ETi <0 ETRi = Pi + VRi Día seco (21)

Falta de agua:

Fi = ETi - ETRi (22)

Exceso : Es el agua que excede a la reserva máxima y que se pierde bien por escorrentía superfi-cial o por percolación profunda.

Primer caso: Si Pi – ETi > 0 Exi = Pi – ETi - VRi (23)


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Segundo caso:

Si Pi – ETi ≤ 0 Exi = 0 (24)

2.4.3.2. Método exponencial Según Thornthwaite y Mather (1955), el agotamiento de la reserva del suelo no se reali-za de forma directa sino que las partículas de agua en el suelo a medida que éste pierde humedad, son retenidas con más fuerza. Se expone a continuación la formulación de éste BHS con agotamiento exponencial, cuya formulación tal como a continuación se refleja la utilizaron a escala diaria Correa y Díaz (2005).

dt

dR =

Rmáx

PiETi )( −−. R (25)

De lo que se obtiene:

- En el caso de días húmedos la reserva varía como en un método directo: Si Pi ≥ ETi Ri = mín Ri-1 + (Pi – ETi ); Rmáx Día húmedo (26) - En el caso de días secos la reserva varía según el método exponencial: Si Pi < ETi Ri = Ri-1 . exp (- (ETi - Pi)/ Rmáx ) Día seco (27)

Una vez calculado de este modo el valor de la reserva, el resto de variables se obtienen con las mismas expresiones que se utilizaron en el Balance Hídrico directo del apartado 2.4.3.1., ya que en éste apartado sólo se han introducido las expresiones en que se dife-rencian los dos balances. Aplicación del BHS para un determinado espesor desde la superficie del suelo: En el experimento planteado en este trabajo y con las muestras recogidas en cada fecha de muestreo de la campaña de campo, se calcula el contenido de Agua del Suelo (ASe) y el valor de AD (en este caso, la Reserva ( R ) es de AD), al menos para el espesor de suelo correspondiente a los 30 primeros cm de profundidad (P). En paralelo, se calcula el valor de AD de forma teórica a partir de un Balance Hídrico para el mismo espesor de suelo (30 cm), y se comparan los resultados. Al realizar el Balance Hídrico teórico para los 30 primeros centímetros de espesor de suelo, sólo será correcto tener en cuenta el total del valor de la Evapotranspiración potencial o de referencia (ETi), si en dicho espesor se halla prácticamente el 100% del sistema radicular de las plantas existentes. En caso contrario, y teniendo en cuenta la definición de la ETo , sería más adecuado multiplicar al valor de ETi por un coeficiente


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reductor función del porcentaje de raíces que existan en los primeros 30 cm, antes de proceder al cálculo del Balance Hídrico. En alguno de los ensayos se han realizado comparaciones suponiendo como evapotranspiración el 80% de la ETo.

2.4.4. BHS exponencial con periodicidad diaria, semanal y mensual Con objeto de poder comparar los resultados de realizar un Balance Hídrico exponencial con una escala de tiempo semanal y mensual, en lugar de diaria. Se utiliza la misma ecuación del Balance Hídrico expuesta en el apartado 2.4.3., pero la cantidad de precipi-tación o de evapotranspiración de referencia de Penman-Monteith se corresponden con una acumulación en un intervalo de tiempo semanal o mensual. La precipitación sema-nal es la suma de la precipitación de los siete días correspondientes y la mensual la su-ma de la precipitación de todos los días del mes. En cuanto a la evapotranspiración de referencia se toma el mismo método de acumular siete días o un mes a partir del valor diario de ETo previamente calculado. Según FAO56 (1998) ““El valor de la evapotranspiración de referencia calculada con datos meteorológicos mensuales medios es de hecho muy similar al promedio de los valores diarios de ETo calculados con los datos medios diarios”. En el ensayo de cálculo de Balances hídricos con periodicidad semanal o mensual para comparar con los valores obtenidos del BHS diario, durante 5 años (2007-2012), se uti-lizaron los siguientes datos. Para el observatorio de Guadalajara y de Colmenar Viejo, se usa la precipitación diaria registrada en cada observatorio, pero en cuanto al valor de la Evapotranspiración de referencia (ETo) se ha preferido tomar los valores del punto de rejilla correspondiente obtenidos de la Aplicación del Balance Hídrico disponibles en AEMET, estando dichos valores diarios de ETo disponibles en AEMET desde 1997, las diferencias con los cál-culos puntuales son pequeñas en las ubicaciones correspondientes a estaciones principa-les y su utilización evita tener que realizar el tratamiento de los datos de cada variable que interviene en el cálculo de la ETo, en el caso problemático de que existan lagunas en la serie. El observatorio de Guadalajara-El Serranillo dejó de funcionar como estación completa el 1 de enero de 2011, ya que se abrió un nuevo observatorio principal en otro punto de Guadalajara, por lo que se han utilizado para una mayor homogeneidad del estudio los valores de ETo obtenidos para la rejilla de 5 kmx5 km. En dicho observatorio se dejaron de obtener los registros del número de horas de sol diarias necesarios para el cálculo de la ETo. Para el BHS en el observatorio de Radiosondeo, se utilizaron los datos de precipitación diaria de Radiosondeo y la ETo calculada a partir de los datos de la estación meteoroló-gica de Madrid/Barajas, tomando diariamente los valores máximos y mínimos de tem-peratura y humedad relativa. Los valores de ETo así calculados han sido los utilizados en los BHS del observatorio de Radiosondeo en los 5 años (2007-2012) que duró la ex-perimentación.


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2.5. Ensayos comparativos de medidas de humedad.

2.5.1. Plan cronológico de experimentación. Para una mejor comprensión de los resultados se exponen a continuación esquemática-mente (tabla 1 y tabla 2) las diferentes etapas y suelos donde se tomaron medidas de humedad y la metodología utilizada, así como las estimaciones de humedad que se rea-lizaron a partir de BHS.

Tabla 1 – Plan de experimentación de la primera fase; periodo 2007-2008 (1 año)

Periodo Emplazamiento Observatorio

Metodología utilizada para medir

humedad “in situ”

Balances Hídricos

del suelo diarios

Guadalajara -Método Gravimétrico (extracción de muestras con cilindros de 0 a 30 cm de profundidad y mues-treo cada dos semanas). Se calcula también la densidad aparente y la Humedad volumétrica.

Colmenar Viejo -Método Gravimétrico (extracción de muestras con cilindros de 0 a 30 cm de profundidad y mues-treo cada dos semanas). Problemática de pedrego-sidad. Cálculo de humedad vo-lumétrica.

2007- 2008 (de 1/09/2007 hasta 1/09/2008) Durante este pe-riodo se analiza la problemática de cada emplazamien-to y la utilidad del BHSexponencial diario.

Radiosondeo -Método Gravimétrico (extracción de muestras con cilindros de 0 a 30 cm de profundidad y mues-treo semanal). Se calcula también la densidad aparente y la Humedad volumétrica.

Se realizan comparaciones con: BHS directo y BHS exponen-cial, con diferentes estimaciones de ADT.

2008 (noviembre 2008)

Instalación en la parcela del Observatorio de Radiosondeo de los equipos TDR (IMKO T3) y FDR (ECH2O EC-20 ) de medida de humedad.


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Tabla 2 – Plan de experimentación de la segunda fase; periodo 2009-2012 (4 años)

Periodo Emplazamiento Observatorio

Metodología utilizada para medir

humedad “in situ”

Balances Hídricos

del suelo diarios

2009 (de 1/01/2009 hasta 1/07/2009) Durante este pe-riodo se realizan los ensayos de comparación entre medidas gravimé-tricas y medidas con equipos TDR y FDR u otros.

Radiosondeo

-Método Gravimétrico (extracción de muestras con cilindros de 0 a 30 cm de profundidad y muestreo cada dos semanas). -Método TDR, con TRI-ME-T3 de IMKO, (mues-treo semanal a diferentes profundidades de 0 hasta 85 cm). -Método capacitivo FDR , con ECH2O (EC-20) de Decagon. (Sensores instalados a profundidades de 15cm, 30cm, 45cm y 95cm). -Resistivímetro de Wen-ner a profundidades de 0 a 30cm. -Potenciómetro MPS1 a profundidad de 15cm.

Se continúa con la obtención de medidas de humedad de sue-lo estimadas a partir del BHS exponencial dia-rio para diferen-tes valores de ADT.

2009-2012 4 años (De 1/01/2009 hasta 31/12/2012) En diferentes eta-pas se comparan medidas de hume-dad a diferentes profundidades con medidas estimadas de BHS exponen-cial diario.

Radiosondeo

-Método TDR, con TRI-ME-T3 de IMKO -Método capacitivo FDR , con ECH2O (EC-20) de Decagon. -Potenciómetro MPS1 a profundidad de 15cm.

-BHS exponen-cial diario y diferentes esti-maciones de ADT. (De 1/01/2009 hasta 1/12/2010). -BHS exponen-cial diario con ADT de mejor aproximación.


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En una primera fase dentro del periodo de septiembre de 2007 a septiembre de 2008, se utilizó el método gravimétrico con extracción de muestra inalterada para obtener medidas de humedad del suelo de 0 a 30 cm de profundidad en los tres emplazamientos seleccionados y se realizaron comparaciones con los valores obtenidos del BHS diario calculado de diferentes formas (tabla 1). Al finalizar la campaña 2007-2008 y dados los problemas surgidos en el tipo de suelo anisótropo en profundidad encontrado en el observatorio de Radiosondeo, se decide instalar sensores de medida de humedad del suelo en dicho observatorio y continuar la experimentación para monitorizar la humedad en un periodo de tiempo más largo de al menos 4 años y evitar de este modo la interferencia de la variabilidad espacial. Para seleccionar los equipos a utilizar en la experimentación se estudiaron las caracterís-ticas de diversos sistemas y se eligieron aquellos que podían ser más idóneos. En la primera mitad del año 2009, al objeto de comprobar el funcionamiento de los sensores de medida de humedad instalados, se continuó con las medidas de humedad por el mé-todo gravimétrico como método directo, a la vez que se tomaban datos de humedad de los sensores recientemente adquiridos tipo TDR (TRIME T3 de IMKO) y FDR (ECH 20- EC20 de Decagon), así como del potenciómetro (MPS1 de Decagon) y del resisti-vímetro Wenner. Las diferentes comparaciones realizadas se muestran en la tabla 2. Posteriormente y hasta diciembre de 2012 se continuaron las medidas de humedad en el suelo del observatorio de Radiosondeo mediante la utilización de los equipos TRIME T3 de IMKO, ECH 20- EC20 de Decagon y MPS1 de Decagon. Los cálculos del BHS diario también se relizaron a la vez para poder comparar resultados entre los valores de humedad del suelo medidos y los valores estimados del BHS.

2.5.2. Medidas de humedad “in situ” con diferentes equipos en Radiosondeo. En la figura 16 se representan esquemáticamente las instalaciones de los equipos que se utilizaron en la parcela del Observatorio de Radiosondeo para obtener medidas de humedad “in situ” de forma contínua. Los sensores ECH2O (EC-20) de Decagon quedaron instalados fijos y a una distancia inferior a 1 m de los tubos de acceso del sensor TRIME-T3 de IMKO. La frecuencia del muestreo en los equipos ECH2O (EC-20), fué cada 3 horas. El sensor MPS1 (medidas de potencial matricial) aunque no esté representado en la figura 16, quedó también ins-talado a 15 cm de profundidad y a 80 cm de distancia del sensor ECH2O (EC-20). La determinación de la humedad por el método gravimétrico se realizaba semanalmente con extracción de muestras con cilindros en un área aproximada de 1 m2, cercana a la instalación fija de los sensores ECH2O (EC-20) de Decagon. La determinación de la humedad por el método del resistivímetro Wenner, requería en cada muestreo semanal y para los ensayos de comparación, conocer con la mayor preci-sión la humedad gravimétrica y la densidad aparente del suelo, por lo que las medicio-nes se realizaban cerca de la extracción de cilindros del método gravimétrico.


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Figura 16 - Esquema de instalación en campo de diferentes equipos utilizados para monitorizar la humedad del suelo El periodo en el que se tomaron medidas de humedad “in situ” con los cinco sistemas, fue de enero a julio de 2009. Posteriormente, por tratarse de métodos muy laboriosos y por el alto coste que suponía seguir muestreando con cierta periodicidad, además de la alteración cada vez mayor de la parcela, se dejaron de tomar medidas de humedad por el método gravimétrico y con el resístivimetro Wenner. En la tabla 3, figuran las compa-raciones realizadas entre medidas de humedad obtenidas de varios sensores. Con el objeto de reducir al mínimo los efectos de la variación de temperatura en un mismo día, las medidas con equipo TDR y resistivímetro, se intentaron tomar siempre a una hora Z, cercana a las 9 h, de manera que las comparaciones se realizaron también con la medida de las 9 z de los equipos instalados EC-20 y MPS1 unidos al datalogger EM50 de Decagon. Las extracciónes de muestras por el método gravimétrico se realiza-ban también a dicha hora para estandarizar el muestreo.


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Tabla 3 – Comparaciones de medidas de humedad obtenidas mediante diferentes equipos instalados en campo en el Observatorio de Radiosondeo

Periodo Método 1 (a comparar con método 2 correspondiente)

Método 2

Método gravimétrico profundidad de 10 a 20 cm y de 20 a 30 cm

Sensor TRIME-T3, a 15 cm y 30 cm de profundidad.

Método gravimétrico Profundidad de 10 a 20 cm y de 20 a 30 cm

Sensores ECH2O (EC-20) instalados a 15 cm y 30 cm de profundidad

Sensor TRIME-T3, a 15 cm y 30 cm de profundi-dad.

Sensores ECH2O (EC-20) instalados a 15 cm y 30 cm de profundidad

1/01/2009 – 1/07/2009

Método gravimétrico Profundidad de 0 a 10 cm, 10 a 20 cm y de 20 a 30 cm

Resistivímetro Endungsmesser, para 5cm, 15 cm y 25 cm de profun-didad.

2009-2010 y 2009-2012

Sensor TRIME-T3 , a 15cm, 30 cm y 45 cm de profundidad.

Sensores ECH2O (EC-20) instalados a 15 cm, 30 cm y 45 cm de profundidad.

2009-2012 Sensor ECH2O (EC-20) instalado a 15 cm

MPS1 instalado a 15 cm de profundidad

2.5.3. Diferentes estimaciones de ADT Para estimar el valor de AD (Ri) diariamente a partir de un BHS para diferentes pro-fundidades del perfil y siempre contando desde la superficie del suelo, se precisa cono-cer los valores de ADT. Para las comparaciones entre BHS y humedad gravimétrica del suelo en los tres obser-vatorios en la primera fase de experimentación (2007-2008), se utilizaron primeramente valores de ADT estimados a partir de los ensayos en laboratorio con la Membrana de Richards (Cc33 y Pm1500). En el Observatorio de Radiosondeo en los primeros años de la segunda fase de experimentación de enero de 2009 a diciembre de 2010, además de los ensayos de laboratorio con membrana de Richards se disponía de dos años de datos de medida de humedad de suelo con sensor TDR TRIME-T3 con calibración específica, por lo que a partir de las gráficas con los valores de humedad volumétrica acumulada en el perfil hasta determinadas profundidades, se estimaron nuevos valores de ADT. Con dichos


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valores se generó de nuevo la humedad (AD) estimada a partir del BHS exponencial diario y se compararon los valores de AD para diferentes profundidades. En concreto en el periodo 2009-2010, se estimaron valores de ADT para el Observatorio de Radiosondeo de la siguiente forma: Estimación A:

Los valores de Cc y Pm son los obtenidos de los ensayos del laboratorio (Mem-brana de Richards) para cada intervalo de profundidad de suelo.

Estimación B: Los valores de Cc y Pm se estiman a partir de las gráficas con los valores de contenido de humedad obtenidos con el sensor TDR (IMKO-T3) habiendo apli-cado la calibración específica, pero considerando también los datos de laborato-rio. Se consideró que el suelo podía quedar por debajo del Pm y por tanto se aceptó que el Pm en campo estaría cercano al Pm obtenido de los ensayos de laborato-rio o un poco por debajo. El valor de Cc se estimaría teniendo en cuenta su definición, y por tanto se debe-rían considerar contenidos de humedad después de una saturación del suelo y cuando el drenaje debido a la acción de la gravedad resultase despreciable. Esto se traduce en buscar contenidos de humedad en la gráfica estables que no se co-rrespondan con valores máximos en los que a continuación rápidamente des-ciende la humedad; metodología propuesta por Cabot et al., (2009).

Estimación C: Para cada profundidad de suelo, el valor de Cc es sustituido por el máximo valor registrado a ese nivel de profundidad y el Pm por el mínimo.

Posteriormente y hasta diciembre de 2012, se elegiría la mejor estimación de ADT para continuar las comparaciones entre medidas de humedad obtenidas con TDR TRIME-T3, y valores del BHS exponencial diario.

2.5.4. Medidas estimadas por BHS y medidas obtenidas “in situ”

2.5.4. 1. Primera fase experimental de un año (2007-2008) en los tres observatorios Los ensayos se realizan en los tres obsevatorios durante un año a partir del 1 de sep-tiembre de 2007, estimando la humedad de suelo mediante BHS diario y comparando con las medidas de humedad obtenidas por el método gravimétrico, en los primeros 30 cm del suelo. El ADT necesario para introducir en los cálculos de los BHS, se calcula a partir de la información de los ensayos de laboratorio mediante Membrana de Richards. El contenido de agua en el suelo de 0 a 10 cm de profundidad se calcula a partir de la información obtenida al retirar cada día de muestreo los 5 cilindros, o las muestras entre 0 y 10 cm de profundidad. Igualmente para las profundidades 10-20 cm y 20-30 cm.


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Sólo se pueden comparar los datos en las fechas en las que se realiza el muestreo en campo, por lo que estadísticamente se estudia la serie de las diferencias entre valores medidos en campo y estimados de cada BHS.

2.5.4.2. Segunda fase experimental de 4 años (2009-2012) en el observatorio de Ra-diosondeo. Los ensayos se realizan en el Observatorio de Radiosondeo. Se comparan medidas de humedad obtenidas en campo semanalmente con el equipo TDR TRIME-T3 de IMKO, con el BHS exponencial diario considerando los horizontes del suelo desde la superficie hasta diferentes profundidades. Para calcular el contenido volumétrico de agua en el suelo a partir de las medidas del TDR TRIME T3 se utilizaron las medidas tomadas semanalmente a 15 cm, 35 cm, 55 cm y 75 cm de profundidad. Se calculó el contenido volumétrico para profundidades de 0-25 cm, 0-45 cm, 0-65 cm y 0-85 cm. Dadas las limitaciones para medir adecuadamen-te con el equipo TDR muy cerca de la superficie expuestas por Ferré y Topp (2002) se consideró adecuado tomar como valor de la humedad volumétrica entre 0 y 5cm de pro-fundidad el valor resultante de un BHS exponencial diario para un ADT de 4 mm, valor estimado a partir de las características del suelo (Anexo II.Tabla II.19 ). En el periodo desde inicio de 2009 hasta fin de 2010, para el cálculo del ADT y del AD, se utilizaron diferentes estimaciones de los valores de Cc y Pm, con los criterios del apartado 2.5.3., para comparar con los correspondientes BHS exponencial diario. En el periodo desde inicio del 2011 hasta fin del 2012, se utilizó la estimación del ADT que había dado mejores resultados para cada una de las profundidades 0-25 cm, 0-45 cm, 0-65 cm y 0-85 cm en el periodo 2009-2010, y se compararon los valores de AD obtenidos con equipo TRIME-T3, con los valores obtenidos del BHSexponencial diario.

2.6. Tratamiento datos climatológicos e índices

2.6.1. Resumen climatológico 2007-2012 en los tres observatorios Para comprender mejor los resultados obtenidos en el BHS para los cinco años agrícolas que van desde 1 de septiembre de 2007 hasta el 1 de septiembre de 2012, se realiza un pequeño estudio climatológico de dicho periodo, en cuanto al comportamiento de las temperaturas y de las precipitaciones, a partir de la información disponible en el Banco Nacional de Datos Climatológicos de AEMET, para las estaciones meteorológicas de los tres emplazamientos seleccionados. Se comparan mensualmente, trimestralmente y anualmente, los valores obtenidos de temperatura media y precipitación acumulada con los valores normales del periodo 1981-2010, para los tres observatorios de Madrid-Barajas, Colmenar Viejo (Madrid) y El Serranillo en Guadalajara.


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Se han utilizado los valores normales de precipitación disponibles según Botey et al. (2013). A pesar de tratarse de observatorios principales existen algunos meses sin dato en los treinta años por lo que en la publicación se ha realizado el relleno de lagunas me-diante el programa “Climatol” (Guijarro, 2011) y posteriormente se han calculado los valores normales. Los valores normales de temperatura utilizados han sido directamente calculados a par-tir de los datos existentes en AEMET sin haber realizado el relleno de lagunas. No se utiliza en este estudio general la serie de precipitación del observatorio de Radio-sondeo por limitarse a los años de la experimentación y por tanto ser demasiado corta, y en su lugar se estudia la información del observatorio de Madrid-Barajas. En cuanto a precipitación, se calcula el porcentaje de precipitación acumulada en un determinado intervalo de tiempo respecto del valor normal ( Precip. acum. *100 / Pre-cip. Normal acum.) y en cuanto a la temperatura se calcula la anomalía térmica, es decir la diferencia de la temperatura media con la temperatura media normal, siendo el perio-do de referencia para dichos valores normales el periodo 1981-2010. En los datos trimestrales se eligen para representar el otoño los meses de septiembre, octubre y noviembre, para el invierno diciembre, enero y febrero, para primavera marzo, abril y mayo, y para el verano junio, julio y agosto.

2.6.2. Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) El Indice de Precipitación Estandarizado (SPI), es un índice que puede informar sobre la intensidad y duración de una sequía cuya utilización recomienda la OMM. Según McKee (1993) el SPI se define como un valor numérico que representa el número de desviaciones estándar de la precipitación caída a lo largo del periodo de acumulación de que se trate, respecto de la media, una vez que la distribución original de la precipita-ción ha sido transformada a una distribución normal. Requiere conocer para su cálculo en un determinado emplazamiento, la serie de datos de precipitación mensual (con más de 30 años) y puede determinarse para diferentes periodos acumulados, es decir, para diferentes escalas temporales. Los datos de SPI de cada observatorio han sido calculados en el Servicio de Aplicacio-nes Agrícolas e Hidrológicas de AEMET con la metodología que se especifica en el Anexo VII, con el método desarrollado por McKee et al. (1993). El cálculo del SPI se ha realizado utilizando para cada uno de los tres observatorios principales (Madrid-Barajas, Guadalajara-El Serranillo y Colmenar Viejo) la serie histó-rica de datos de precipitación total mensual disponible. Cada serie es ajustada a una distribución de probabilidad y posteriormente se transforma a una distribución normal de manera que el valor medio del SPI para el lugar y periodo elegido es cero (Edwards y McKee, 1997). El índice SPI se puede calcular para diversas escalas de tiempo pero es en las escalas temporales inferiores a un año cuando su relación con la sequía agrícola es mayor, por ello se eligen para este estudio las escalas de 1, 3, 6 y 12 meses. Las sequías agrícolas


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muy relacionadas con la humedad del suelo, por ejemplo, tienen una escala de tiempo mucho más corta que la sequía hidrológica (agua embalsada, caudales fluviales, reserva de acuíferos) (McKee et al., 1993). Los valores del SPI, para un periodo temporal cualquiera se especifican por McKee et al., (1993), como:

Valores del SPI

≥ 2,00 Extremadamente húmedo

De 1,50 a 1,99 Muy húmedo

De 1,00 a 1,49 Moderadamente húmedo

De 0,99 a -0.99 Normal

De -1,00 a -1,49 Moderadamente seco

De -1,50 a -1,99 Muy seco

≤ -2,00 Extremadamente seco

De esta forma McKee et al., (1993), definieron que un periodo seco o de sequía se pro-ducía siempre que el SPI fuese continuamente negativo y alcanzara un valor de -1,0 ó menos, y finalizaba cuando el SPI pasaba a ser positivo. De esta forma cada episodio de sequía tiene una duración definida entre su comienzo y su final, y una intensidad para cada mes en que se mantiene. La suma de los valores del SPI de todos los meses inclui-dos en el episodio seco se denomina “magnitud” de la sequía.

2.6.3. Número de días por debajo de un umbral de Agua Disponible Para mejorar el estudio de las sequías a partir del conocimiento del AD en el suelo, se debería tener en cuenta el tipo de planta y la profundidad de sus raíces así como el tipo de suelo, es por ello que el estudio se plantea para diferentes cantidades de ADT. La sequia agrícola debe estar relacionada con la cantidad de AD para las plantas, ya Kulik en 1958 cit en Heras (1976) (tabla 4) utilizó una definición de sequía relacionada con las características de suelo y las técnicas agronómicas en la región (URSS). Tabla 4 - Umbrales para determinar la intensidad de una sequía agrícola considerados por Kulik (1958)

Intensidad de la

sequía Nº días Humedad del suelo Espesor de suelo desde la

superficie Semisequía

10 días <20mm 20cm primeros

Sequía

10 días <10mm 20cm primeros


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Con las herramientas del BHS exponencial diario expuesto, podemos conocer los días por debajo de un determinado umbral de AD y para diferentes valores de ADT que se relacionarían con diferentes formas de vegetación y manejo del suelo. Dado que estar en el punto de AD para las plantas igual a cero implica que la humedad del suelo está en el punto de marchitez o por debajo, y que el punto de marchitez según ya se ha explicado anteriormente puede ser algo diferente según el tipo de planta y su estado fenológico, se ha preferido hacer el estudio considerando como umbral el 10% del ADT. Además la misma ecuación matemática del agotamiento de la reserva de agua del suelo según el BHS exponencial, implica que cuando la cantidad de AD es muy pequeña (y por tanto, el suelo está muy cercano al Pm) también cuesta más que se agote y el suelo puede estar varios días con cantidades insignificantes de AD (<ETo diaria) en cuyo caso la mayoría de la vegetación estaría someida a stress hídrico como si el suelo hubiera alcanzado ya el Pm. La metodología utiliza los resultados del BHS exponencial diario en cuanto a la canti-dad de AD para cada uno de los niveles de ADT estudiados que son 25 mm, 50 mm, 75 mm, 100 mm, 150 mm y 200 mm. Cada día se analiza si el AD supera o no el umbral del 10% del ADT, y se preparan dos tipos de contadores. El primer contador indica el número de días por debajo del 10% de ADT que han transcurrido desde que se inicia el año agrícola (1 de septiembre), y el segundo el número de días consecutivos en que se está dando dicha situación. Por tanto, además de la información diaria al finalizar cada mes dispondremos de los siguientes datos:

- Número de días con AD<10% ADT, desde el 1 de septiembre. - Número de días con AD<10% ADT, en el mes. - Número de días consecutivos máximo, de los registrados en los días del mes y

fecha. - Número de días consecutivos con AD<10% ADT en el último día del mes

2.7. Métodos estadísticos El análisis estadístico se realizó con el programa “Statgraphics_Centurión VI” para Windows. Se determinaron los principales estadísticos como son la media y la desvia-ción estándar. Para estudiar las series obtenidas como diferencia entre valores estimados y valores re-ales, se calculó el valor medio de las diferencias y la desviación estándar (no sesgada), así como los valores máximo y mínimo de la serie de diferencias. Se realizó el análisis de regresión lineal simple entre valores de humedad medidos por método gravimétrico y por otros métodos, o entre valores de humedad medidos en


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campo y estimados mediante el BHS diario. Se ha considerado reflejar del análisis de regresión tanto la ecuación de la recta de regresión como el coeficiente de determinación R2, ya que éste expresa el porcentaje de variabilidad explicado por el regresor y la varianza de los residuos. También cuando ha sido necesario se ha realizado el análisis de regresión no lineal. En general, los datos de caracterización de los suelos correspondientes a diferentes pro-piedades hidrofísicas, han sido tratados estadísticamente para obtener valores medios y de desviación típica según el número de repeticiones.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

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CAPITULO 3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN


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3.1. Caracterización de los suelos En el Anexo I (“Perfiles de suelos: Descripción y análisis”), se encuentra la descripción de cada perfil y los valores obtenidos de los análisis de laboratorio que caracterizan los diferentes suelos, en cada una de las zonas correspondientes a los observatorios.

3.1.1. Suelo del Observatorio de Guadalajara (El Serranillo) El suelo desarrollado sobre la llanura aluvial, presenta los siguientes horizontes: Ap (0-20 cm) y AC (20-30 cm) correspondientes a epipedon Ochrico, seguidos de un C1 (30-40 cm) y un C2 (40-100 cm). Las texturas son similares a lo largo del perfil y van de franca a franco arenosa, el pH está alrededor de 8 y hay presencia de carbonatos, siendo el CaCO3 equivalente a lo largo del perfil mayor de 8,4 % e inferior a 9,5 %, con valores máximos en el horizonte C1 y a 70-100 cm de profundidad en el horizonte C2. Respecto al porcentaje de materia orgánica varía desde 1,05 % en el horizonte superfi-cial (Ap), hasta un 0.55 % en el horizonte C2, disminuyendo progresivamente en pro-fundidad como era de prever, aunque manteniéndose e incluso con un ligero aumento en el C2 respecto al C1. Este factor junto con la ausencia de iluviación de arcilla se inter-preta como un suelo poco desarrollado dado que se encuentra en la llanura aluvial más cercana al río Henares. La información detallada sobre el perfil GE17 se presenta en el Anexo I.1, y se clasifi-ca este suelo según Soil Taxonomy (NCRS-USDA SSS, 1975, 2003) como un:

Xerorthent Típico, no llegando a ser fluvéntico como podría darse el caso en otros perfiles de la zona.

La textura franca o franco arenosa de este suelo con arenas finas, sin contener práctica-mente elementos gruesos, su uniformidad espacial superficial e isotropía en profundi-dad, durante la campaña 2007-2008 facilitaron el trabajo de campo. En zonas cercanas como es la finca de “El Encín” también se pueden encontrar suelos cuya evolución ha sido frenada bien por el exceso de arena (Psaments) o por un rejuvenecimiento continuo del perfil debido al aporte reiterado de materiales aluviales a causa de las sucesivas ave-nidas del río (Fluvents ) (Bienes y Nieves, 2000). Agronómicamente este suelo es un suelo profundo sin ninguna limitación desde el pun-to de vista físico para el desarrollo radicular, ya que el nivel freático está a más de 3 m de profundidad.


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3.1.2. Suelo del Observatorio de Colmenar Viejo

El suelo tal como se describe, presenta un escaso desarrollo edáfico (A de 0-10 cm, C de 10 a 30 cm y R a partir de 30 cm aproximadamente), es de naturaleza pedregosa y de reducido espesor, aproximadamente 30 cm. En algunas zonas cercanas se comprobó, que hay suelos menos desarrollados A-R; o incluso que la roca aflora en superficie co-rroborando los estudios de Rodríguez et al., (2011). Presenta una textura franco-arenosa, un pH ácido alrededor de 5,4 para los tres horizon-tes y un porcentaje de materia orgánica del 2,6 % en el horizonte A, que le proporciona el color oscuro; sin llegar a cumplir para epipedion úmbrico según soil Taxonomy (1975). Dada la información que se presenta en el Anexo I.2. sobre el perfil BF07, se puede clasificar este suelo según Soil Taxonomy (NCRS-USDA SSS,1975,2003) como: Xerorthent Dystrico

Figura 17 - Perfil de suelo en Base Famet de Colmenar Viejo Se trata de un entisol con un horizonte A epipedon Ochrico, en un régimen Xérico con una saturación de bases menor del 60%. El carácter pedregoso de este suelo con frag-mentos de roca que en algunas zonas como ya se ha comentado afloran en superficie, ha sido una dificultad a la hora de poder determinar la humedad volumétrica del suelo en la campaña de campo 2007-2008, por lo que se ha utilizado una metodología distinta ex-plicada en el apartado 2.2.4.2. Agronómicamente este suelo presenta una serie de limitaciones para el cultivo: poca profundidad, además de la pedregosidad y una alta acidez.


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3.1.3. Suelo del Observatorio de Radiosondeo (Barajas) El suelo tal como se describe en el Anexo I.3., es un típico Alfisol, con texturas que se caracterizan por tener fundamentalmente arena gruesa y un porcentaje de arcilla que aumenta de forma brusca en el horizonte de acumulación Bt. Primeramente se describió y se caracterizó el perfil denominado “AENA” con una pro-fundidad de 220cm, pero dada la variabilidad espacial existente en la parcela se analiza-ron dos perfiles más el “R021” ubicado en la zona de muestreo de 35 cm de profundidad y el “TDR-FDR” de 60 cm de profundidad, cuyas muestras se obtuvieron del mismo lugar donde se instalaron los equipos de medida de humedad

Figura 18 - Perfil de suelo “AENE” en Observatorio Radiosondeo

Los horizontes de diagnóstico que presenta el perfil denominado “AENA” son : un horizonte A, epipedon Ochrico (A11 de 0 a 25 cm y A12 de 25 a 40 cm) de textura franco arenosa y a 65 cm de profundidad aparece un endopedon Argílico (Bt1 65-85 cm y Bt2 85-130 cm) de clase textural USDA franco-arcillo-arenosa, en el que el porcentaje de arcilla pasa de un 12 % a un 30 %. El horizonte argílico está libre de caliza ya que no existen carbonatos a partir de los 40 cm de profundidad, el pH es alrededor de 7 y la conductividad eléctrica es baja. Dada la información que se presenta en el Anexo I.3. sobre el perfil de Radiosondeo, se clasifica este suelo según Soil Taxonomy (NCRS-USDA SSS,1975,2003) como un :


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Haploxeralf Típico Dentro de la parcela del Observatorio de Radiosondeo de superficie próxima a una hec-tárea, se comprueba que la profundidad en la que se presenta el horizonte argílico. varía de unas zonas a otras relativamente próximas, de 60 cm a 20 cm, pudiendo ser en algu-nos puntos incluso menor. Se han realizado varios muestreos hasta unos 40 cm de profundidad, en la misma ubica-ción donde se tomaban las muestras de la campaña 2007-2008 y se han realizado análi-sis de caracterización en laboratorio. En concreto en el Anexo I.3.2. se presentan los análisis del perfil R021 y la composición en elementos gruesos como valores medios de cinco perfiles muestreados. Como se puede apreciar el porcentaje de elementos gruesos (>2 mm) es inferior a los obtenidos en el perfil “AENA”, siendo el contenido de ele-mentos gruesos mayores de 4 mm, prácticamente despreciables en la mayoría de los casos. (Valores medios resultantes del % de elementos gruesos, son de 0 a 10 cm el 10%; de 10 a 20 cm el 9%; de 20 a 30 cm el 8% y de 30 a 35 cm el 8%.). La variabilidad espacial de la profundidad en la que aparece el horizonte Bt, repercute directamente en la cantidad de agua que puede almacenar el perfil del suelo en los pri-meros 30 cm. Este factor ha supuesto un tratamiento especial de los datos recogidos en esta zona durante la campaña de campo. Se han tomado las texturas al tacto, en campo, cuando se sacaban las muestras en cada fecha de muestreo, lo que ha permitido confeccionar un plano en el que se presenta con distinto color la profundidad aproximada en la que aparece el horizonte Bt (figura 19).

Zona 1: profundidad mayor de 30 cm. Zona 2: profundidad aproximada de 20 cm Zona 3: profundidad aproximada de 10 cm

El suelo seleccionado es un Alfisol con un régimen de humedad “xeric” donde el epi-pedon óchrico descansa sobre el horizonte argílico, formando un suelo de tipo Haploxe-ralf. En muchas ocasiones un límite brusco aparece entre el óchrico y el argílico, pero la profundidad en la que aparece dicho límite es muy variable, lo que provoca diferencias texturales grandes tanto en vertical como en horizontal.


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Figura 19 - Plano de la zona de muestreo en el Observatorio de Radiosondeo Los datos más relevantes del suelo en el emplazamiento donde se instalaron los diferen-tes equipos de medida de humedad de suelo se presentan en la tabla 5, y en el Anexo 1.3.2. y son:


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Tabla 5 - Características principales del suelo del observatorio de Radiosondeo

Hor

Prof

(cm)

MO

(%)

EG

(%)

Arc.

(%)

Limo USDA

(%)

Arena USDA

(%)

Clase Text. USDA

ρb

(Mg. m-3)

θv 1.500 (m3.m-3)

θv 33

(m3.m-3)

A11

0-10

2,3

13

8

20

72

Franco arenosa

1,52 (± 0,12)

A12

10-22

0,4

10

10

19

71

Franco arenosa

1,66 (± 0,10)

0,07

0,14

Bt1

22-35

0,6

14

26

(22/36)

16

58

Franco arcillo arenosa

0,16

0,26

Bt2

35-60

0,6

12

36

(30/36)

12

52

Arcillo Arenosa ( o Fran-

co Arcillo

Arenosa)

1,63

(± 0,10)

0,24

0,32

Hor : horizonte ; Prof : intervalo de profundidades ; EG: elementos gruesos (porcentaje en peso) ; MO: Materia orgánica ;Arc: arcilla (Partículas Ø< 0,002 mm) ; Limo USDA: Partículas entre 0,002 y 0,05 mm ;Arena USDA: Partículas entre 0,05 y 2mm ; Clase Text. USDA: Clase textural USDA ρb : Densidad aparente ; θv 1.500 :Humedad volumétrica a 1500kPa.; θv 33 : Humedad volumétrica a 33 kPa.

• Los Horizontes diagnóstico que presenta el perfil son un horizonte A - Ochrico (0-22 cm) de clase textural USDA franco-arenosa y un horizonte Argílico (Bt1 22-35 cm y Bt2 35-60 cm) de clase textural USDA franco-arcillo-arenosa y arci-llo-arenosa, en el que el porcentaje de arcilla pasa de 9 ó 10% a un 30 ó 36 %. La fracción de arena contiene en su mayor parte arenas entre 0,2 mm y 2 mm de diámetro equivalente, y los elementos gruesos (>2 mm) están en su mayoría entre 2 mm y 4 mm de diámetro equivalente.

• El pH está próximo a 7 y la C.E. (1:2,5) es inferior a 0,2 dS.m-1, por lo que es un suelo que no presenta problemas de salinidad. No obstante, el valor del pH cuan-do se utiliza una solución de ClK 0,1 N en vez de agua, disminuye presentando valores de 6,7 para el horizonte superficial y disminuyendo en profundidad hasta presentar valores de 4,6 en el horizonte Bt2.

• La profundidad a la que se presenta el horizonte Argílico Bt1 varía entre 10 cm y 35 cm, aunque se elija una pequeña zona de muestreo de 30 m x 30 m.

• Para determinar el contenido gravimétrico de agua en laboratorio a presiones de 33 kPa (Cc33) y de 1500 kPa (Pm), se utilizó la Membrana de Richards. Para el perfil “TDR-FDR” se han obtenido también valores de contenido gravimétrico para tensiones de 16 kPa y 50 kPa. En la tabla 5, se presentan los valores medios


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en humedades volumétricas teniendo en cuenta los elementos gruesos y la densidad aparente.

• Los valores de CIC de la arcilla, obtenidos mediante extracción con acetato amó-nico, están entre 90 y 125 cmol(c) . kg-1. Según la metodología el pH se lleva a 7, por lo que los valores obtenidos pueden haber sido algo mayores a los reales. No obstante, los resultados indican que el tipo de arcilla existente puede ser mezcla de varios tipos conteniendo una fracción de arcilla tipo montmorillonita. La CIC de los suelos tipo Haploxeralf en el monte del Pardo (Madrid) ubicados también sobre arcosas del mismo tipo, presentaban según Del Monte (1984), montmori-llonita como la arcilla más abundante.

Tal como se ha puesto de manifiesto en el capítulo 2, en lugares donde las característi-cas del suelo no son uniformes resulta difícil comparar el comportamiento del contenido de humedad volumétrica estimado a partir de un BHS diario con el contenido real de agua en el suelo, si no se muestrea el suelo siempre de la misma forma y en la misma ubicación. El suelo del Obs. Radiosondeo clasificado según Soil Taxonomy como un Alfisol (Haploxeralf Típico), ha resultado como era de prever, claramente anisótropo en profundidad y de una gran variabilidad espacial en superficie, y se ha puesto de mani-fiesto la necesidad de utilizar un sistema fijo en campo de medida de humedad de suelo. Ante la gran diversidad de equipos de medida de humedad de suelo existentes en el mercado, y dado que era necesario monitorizar la humedad en el Obs. Radiosondeo con la mejor precisión posible en todo el intervalo de humedades del suelo, se planteó como objetivo seguir la experimentación en este suelo tipo alfisol, con diferentes equipos y metodologías, para poder determinar cual podía ser la mejor forma de monitorizar la humedad del suelo.

3.2. Monitorización de la humedad en los tres emplazamientos en el periodo 2007-2008 La primera experimentación de monitorización de la humedad del suelo que incluia tra-bajos de campo en las tres ubicaciones seleccionadas (Obs. Guadalajara/El Serranillo, Obs. Colmenar Viejo/Base FAMET, y Obs. Radiosondeo/Madrid-Barajas) se realizó durante un año a partir de septiembre de 2007. Se tomaron medidas de humedad de sue-lo cada 7 (Radiosondeo) o cada 15 días (Guadalajara y Colmenar) por método gravimé-trico. Con los datos de diferentes variables meteorológicas tomados en las correspondientes estaciones meteorológicas seleccionadas, se obtuvieron valores de la humedad del suelo estimados a partir del BHS diario.

3.2.1. Observatorio de Guadalajara

3.2.1.1.- Densidades aparentes y humedades volumétricas


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En la tabla 6 se muestra el cuadro resumen de las densidades aparentes obtenidas en Guadalajara. Estos datos son similares a los encontrados en la bibliografía en suelos de granulometría semejante (Porta et al., 2005). Los valores medios de la media obtenida por día y por profundidad son similares a cuando se toman todas las muestras por pro-fundidad, al igual que la desviación estándar, lo que implica que existe homogeneidad en el plano horizontal del suelo. Tabla 6 - Densidades aparentes de Guadalajara

Densidades aparentes en Mg/m3

Guadalajara

Todas las muestras

Muestras 0-10 cm

Muestras 10-20 cm

Muestras 20-30 cm

Valor medio

1,45

1,40

1,48

1,48

Desviación estándar. ±0,08 ±0,09 ±0,07 ±0,05 Nº de registros 343 91 91 94 Valor medio de la media obtenida por día y por profundidad

1,39

1,47

1,48

Desviación estándar ±0,09 ±0,06 ±0,05 En las figuras del Anexo III.1.1., o como ejemplo en la figura 20, se muestran los va-lores de densidad aparente y humedad gravimétrica obtenidos en los tres intervalos de profundidad de suelo muestreado (0-10 cm, 10-20 cm y 20-30 cm). Tal como se puede observar no hay correlación entre la densidad aparente y la humedad, contrariamente a la idea general sobre la influencia del contenido de humedad en la densidad aparente puesto de manifiesto por diversos autores (Hossne 2001), encontrándose en general relaciones inversas entre el contenido de humedad y la densidad como se demuestra en Leyva (2013). El contenido de arcilla del suelo no supera el 12%, por lo que no se apre-cia la capacidad de hinchamiento durante el humedecimiento y de retracción durante la desecación, que es típico de suelos expansibles con alto contenido en arcilla. Hay que considerar también que los valores de densidad aparente se han obtenido para un mismo suelo en diferentes condiciones de humedad y que las correlaciones positivas entre den-sidades aparentes y humedad de suelo en la bibliografía, en la mayoría de los casos, se han obtenido sólo cuando las medidas se realizan estando el suelo a Cc. La falta de correlación encontrada también se puede deber a que los datos se ven afecta-dos por la variación espacial y temporal (actividad biológica, estructura, compactación natural o antrópica), y además el método utilizado con extracción de muestra no permite muestrear sobre un emplazamiento anterior cuyo suelo ha sido alterado.


75

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

0 5 10 15 20

%Humedad gravimétrica

Da

(Mg/

m3 )

( Da , %Humedad gravimétrica de 20 a 30 cm ) Guadalajara

Figura 20 - Densidades aparentes y % θ m , a profundidad de 20 a 30 cm en la zona de muestreo de Guadalajara Los resultados de porcentaje de humedad gravimétrica a Cc33 (33 kPa) y a Pm1500 (1.500 kPa) en laboratorio con la Membrana de Richards, para diferentes profundidades y en cinco perfiles tomados de la misma zona donde se muestreaba para monitorizar la humedad, se encuentran en el Anexo II.1.1.1.. Este suelo muestreado en la campaña de campo ha reultado ser homogéneo en profun-didad en sus características hidrofísicas, lógicamente dada su homogeneidad en cuanto a la textura, estructura, materia orgánica excepto el horizonte superficial ligeramente superior. Los valores medios obtenidos se reflejan en la tabla 7, donde se muestran también desviaciones estándar inferiores al 1 % para Pm e inferiores al 2% para Cc33 . Tabla 7 – Cc33 y Pm1500 en Guadalajara expresados en % θ m

Prof (cm) Pm1.500

(% θ m)

Cc33 (% θ m)

0-10 6,27±0,28 14,08±1,39 10-20 5,94±0,47 13,72±1,82 20-30 5,81±0,67 13,85±1,59

GUADALAJARA (El Serranillo)

30-35 5,44±0,79 13,3±1,47

Con estos valores de Cc33 y Pm1.500, y con los datos de densidad aparente y humedad gravimétrica de cada profundidad en cada fecha de muestreo, se han calculado según la formulación del capítulo 2, las humedades volumétricas que se representan en la tabla 8 y figura 21, expresadas como altura equivalente de agua en mm para los primeros 30 cm de espesor de suelo. Al calcular cada día de campaña, la humedad a Pm y a Cc teniendo en cuenta las densidades aparentes de cada profundidad a partir de las muestras recogidas en dicha


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fecha, se obtienen algunas diferencias. En la gráfica (figura 21) se representa el valor del agua total acumulada por el perfil (expresada como altura de agua equivalente en mm) en los 30 primeros cm y el rango de variación dado por la desviación estándar de las medidas realizadas en cada fecha. El valor medio a Cc (33kPa) para los 30 cm, es de 60,5 mm y la desviación estándar de ±1,7 mm y para el Pm (1.500 kPa) es de 26,2 mm, y la desviación estándar de ±0,7 mm; lo que demuestra que las diferencias son de poca magnitud. Resulta de este modo un valor medio de ADT de 34,4 mm., para los 30 cm. (Anexo II, tabla II.6) .

En la tabla 8 se encuentran los datos de AS30cm, de Cc y Pm, y Ri de AD dédicit y ex-ceso (agua por encima de Cc) calculados en mm. El contenido de agua del suelo ha sido inferior al Pm en diversas fechas lo que supone una Ri de AD nula. Tabla 8 - Contenidos de agua en mm de 0 a 30 cm de profundidad de suelo. GUADALAJARA

Fecha AS30cm D.est (±) Pm Cc33 Déf. Ex Ri de AD

23/10/2007 18,25 3,36 24,7 57,1 -6,4 0 <Pm 06/11/2007 18,40 2,56 25,7 59,3 -7,2 0 <Pm 20/11/2007 21,03 5,02 26,5 61,2 -5,4 0 <Pm 04/12/2007 47,41 3,95 27,1 62,5 20,3 20/12/2007 41,31 2,24 26,8 61,9 14,5 08/01/2008 47,47 3,15 26,2 60,5 21,2 22/01/2008 51,21 1,40 26,9 62,1 24,3 05/02/2008 53,64 3,46 27,1 62,6 26,5 19/02/2008 48,82 2,51 26,7 61,7 22,1 04/03/2008 36,18 2,36 25,9 59,9 10,2 18/03/2008 27,18 2,73 25,1 58,1 2,0 01/04/2008 19,60 1,93 26,2 60,7 -6,6 0 <Pm 15/04/2008 54,62 2,85 26,9 62,1 27,7 29/04/2008 52,01 1,89 25,8 59,6 26,20 13/05/2008 67,05 2,78 25,6 59,2 7,7 33,6 >Cc33

27/05/2008 65,03 1,36 25,5 59,0 5,9 33,5 >Cc33 10/06/2008 54,53 3,68 24,8 57,5 29,7 24/06/2008 54,58 3,06 26,9 62,3 27,6 10/07/2008 23,60 2,09 26,1 60,4 -2,5 0 <Pm 04/09/2008 14,26 2,76 26,3 60,9 -12,0 0 <Pm AS: Contenido medio de agua en un espesor de 30 cm de suelo (mm) ; D.est: Desviación estándar de AS (mm) ; Pm: Contenido medio de agua en un espesor de 30 cm de suelo, a Pm 1.500 (mm) ; Cc:Contenido medio de agua en un espesor de 30 cm de suelo, a Cc33 (mm) ; Déf: Déficit de contenido de agua hasta llegar a Punto de marchitez en un espesor de 30 cm (mm) ; Ex: Exceso de contenido de agua por encima de Cc33 en un espesor de 30 cm (mm) ; Ri de AD: Reserva de Agua Disponible que contiene un espesor de 30 cm de suelo (mm)


77

Es de destacar que al final del periodo seco del verano se ha llegado a alcanzar un valor de 12 mm por debajo del Pm. Sin embargo, después del invierno, se superó el nivel de Cc como era de esperar, aunque muy ligeramente con un exceso de apenas 13,6 mm y de forma algo tardía pues dicho exceso sólo fue en el mes de mayo, debido principal-mente a las lluvias de principios y mediados de primavera, durante este año agrícola.

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8/20

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mm

de

agua

mm de Agua del suelo medida mm de agua a Pm mm de Agua a Cc

Figura 21 - Agua del suelo en mm medida con extracción de cilindros, Pm y Cc33 , en los primeros 30 cm de profundidad de suelo. GUADALAJARA

3.2.1.2.- Balances hídricos Guadalajara En este apartado figuran los BHS diarios calculados para diferentes supuestos en los que se consideran diferentes valores de ADT o diferente evapotranspiración potencial, o un agotamiento de la reserva de agua en el suelo bien exponencial o directo. La humedad de suelo estimada en cada caso, se compara con valores reales medidos en campo. Los datos diarios necesarios para el cálculo del BHS, precipitación y ETo se exponen en la figura 22. A lo largo del año agrícola 2007-2008 las precipitaciones acumuladas al-canzaron valores inferiores en casi un 50% de los valores normales en otoño e invierno mientras que en los meses de abril a junio de 2008 se superaron los valores normales en más de un 80% (ver tabla 28). La ETo diaria lógicamente, debido al comportamiento de las diferentes variables que intervienen como es la temperatura, tomó valores elevados en verano con máximos en torno a 9 mm, para pasar a valores que llegaron a ser inferio-res a 1 mm en invierno.


78

-20

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0

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-ET

o

P

reci

pita

ción

(m

m)

Precipitación diaria en mm -Eto diaria en mm (Penman-Monteith FAO56)

Figura 22 - Precipitación y ETo en mm. GUADALAJARA

Los diferentes supuestos utilizados para el cálculo del BHS con el objetivo de encontrar un mejor ajuste entre los datos de humedad reales medidos en campo y los estimados por el BHS se resumen en la tabla 9. Tabla 9 – Diferentes supuestos para calculo de BHS en Guadalajara

SUPUESTOS

condición

profundidad

Rmáx (mm)

ETo

BHS

calculado

(a)

Mayor desarrollo radi-cular

30cm

Cc-Pm= 34 mm

Total

Exponencial

(b)

Mayor desarrollo radi-cular

30cm

Cc-Pm= 34 mm

Total

Directo en comparación con el Exp.

(c)

80% de desarrollo radicular

30 cm

Cc-Pm= 34 mm

80% de ETo

Exponencial

(d)

Final del verano valo-res < del Pm ≈ 1/2 Pm

30 cm

Cc-1/2Pm 47 mm

Total

Exponencial

Para el cálculo del BHS en los supuestos (a) y (b) se consideran los 30 primeros cm de suelo donde se encuentra la mayor parte del desarrollo radicular y se realiza el BHS por método exponencial en (a) y por el método directo en (b), tomando ETo como la total y como reserva de ADT 34 mm que es la diferencia entre Cc33 y Pm (Anexo II.1.2, tabla II.6 ).


79

En el supuesto (c) se toma como evapotranspiración potencial sólo el 80 % de la ETo para simular el caso de que en el espesor de 30 cm sólo hubiera el 80% de la totalidad de las raíces. Puesto que los datos obtenidos de humedad de suelo para 30 cm de profundidad, al final del verano (periodo seco) se encuentran por debajo del Pm (valores próximos a ½ de Pm, Tabla 8), en el supuesto (d) se calcula el BHS exponencial con una reserva máxima disponible de 45 mm (Cc33 -1/2 de Pm ≈ 47mm), con el fin de probar si el comporta-miento de la humedad del suelo en dicho intervalo se pudiera ajustar a la ecuación del BHS. (a) BHS por el método exponencial considerando sólo los primeros 30 cm de profundi-

dad, una reserva de ADT (Rmáx) de 34 mm y la evapotranspiración como la total de la ETo (figura 20). Los resultados se exponen en la figura 23 y en la tabla 10.

En la tabla 10 se presenta una síntesis de los parámetros estadísticos de las diferencias entre valores medidos y estimados de humedad del suelo para los supuestos (a), (b) y (c).

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AD

en

mm

mm de Reserva AD estimada mm de Reserva AD medida

Figura 23 - Reserva de AD medida y estimada por BHS exponencial diario en los primeros 30 cm de suelo siendo ADT 34 mm. GUADALAJARA

Para el supuesto (a) (figura 23), en el estudio de las diferencias entre el valor medido y el estimado en las fechas de campaña, siendo el nº de registros de 20, se ha obtenido un valor medio de 0,6 mm y una desviación estándar de ±4,9 mm , valores satisfactorios ya que convertidos a porcentaje de humedad volumétrica supondrían un valor medio de 0,2 (%) y una desviación estándar de ±1,6 (%). Cabe destacar las diferencias del mes de octubre de 2007 donde los valores medidos estuvieron por debajo del Pm y por tanto, la reserva de agua disponible para las plantas


80

fue cero. Después del periodo seco del verano de 2007 el suelo había llegado a estar por debajo del Pm y las primeras precipitaciones del otoño no fueron suficientes para alcanzar valores de AD mayores que cero. (b) BHS por el método directo y comparándolo con el método exponencial, el resto de

las condiciones igual al supuesto (a), los resultados se presentan en la figura 24 y la tabla 10.

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AD

en

mm

mm Reserva AD Balance Exp mm Reserva AD medida mm Reserva AD Balance Dir

Figura 24 - Reserva de AD medida y estimada por dos métodos (BHS exponencial y BHS directo diarios) en los primeros 30 cm de suelo, siendo ADT 34mm. GUADALAJARA

Como era de esperar los resultados del BHS directo diario (figura 24) se ajustan peor a los datos medidos en campo que los del método exponencial. Aunque en la época de después del invierno y hasta principios del verano cuando el suelo se encuentra más cerca de su Cc, resaltamos el hecho de que en mayo incluso se sobrepasa la Cc, el mé-todo directo es prácticamente igual al exponencial, y la ecuación directa del BHS se ajusta tan bien como la exponencial a los datos reales de humedad del suelo, cuando se produce la desecación del suelo y nos alejamos de la Cc el comportamiento del agota-miento de la reserva se ajusta más al BHS exponencial diario. Este efecto queda clara-mente de manifiesto cuando en el Balance Hídrico para riegos que propone FAO56 (1998), se considera para el agua fácilmente asimilable (AFA) por el cultivo un agota-miento directo de la reserva y cuando la humedad del suelo desciende de un determina-do valor inferior a la Cc y se ha agotado el AFA, se considera un agotamiento exponen-cial de la reserva. Este efecto de peor ajuste del método directo comparando con el método exponencial proporcionando valores de humedad de suelos inferiores a los reales se hace más notable si consideramos mayor profundidad de suelo, y por tanto, un valor superior de reserva de ADT, lo cual se comprobó realizando la comparación entre el BHS directo y el BHS exponencial cuando se consideraba un ADT de 190 mm, que equivale a un


81

espesor de 1,50 m según se refleja en la tabla II.5 . del Anexo II.1.2. Esto concuerda con la utilización del método exponencial en el modelo matemático de Newhall (1972) que utiliza un ADT de 200 mm. (c) BHS por el método exponencial igual al supuesto (a) con la única diferencia de con-

siderar la evapotranspiración como sólo del 80% de la total (0,8 x ETo ), los resul-tados se presentan en figura 25 y tabla 10.

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AD

en

mm

mm de Reserva AD Balance Exponencial con 0.8 ETo mm de Reserva AD medida

Figura 25- Reserva de AD medida y estimada por BHS exponencial diario en los primeros 30 cm de suelo, considerando 0,8 ETo, siendo ADT 34 mm. GUADALAJARA

Tabla 10 - Parámetros estadísticos de las diferencias en mm, entre el valor de Reserva de AD medida en campo y valores estimados por varios métodos de BHS. GUADALAJARA

Rmáx Método Prof.

(cm) Coef. ETo

Cálculo

(mm)

Nº reg

Valor Medio de Dif. (mm)

D. Est

Máx (mm)

Mín (mm)

Error % (ADT)

BHS. exp.

30 1 ADT=Cc33-Pm 34 20 0,6 4,9 11,8 -6,1 1,7

BHS. dir.

30 1 ADT=Cc33-Pm 34 20 8,1 8,6 22,1 -1,7 23,8

BHS. exp.

30 0,8 ADT=Cc33-Pm 34 20 -2,3 4,9 9,1 -9,0 -6,8

Las medidas de contenido de agua del suelo proporcionadas como lámina de agua en mm , para 0,3 m de espesor de suelo , se pueden expresar como % Humedad volumétrica (m3/m3), multiplicando por el factor 1/3. Error % (ADT): Representa el porcentaje que supone el valor medio de las diferencias sobre el valor de ADT. ; Máx: Valor máximo de las diferencias ; Mín: Valor mínimo de las diferencias ; D.Est: Desvia-ción estándar de las diferencias ; BHS exp: BHS exponencial ; BHS dir: BHS directo


82

Se calculan los datos del BHS en este caso para comprobar si es más acertado conside-rar que en la capa de 0 a 30 cm de profundidad sólo se encuentran el 80% de las raíces, y por tanto considerar como evapotranspiración potencial tan sólo un porcentaje de la ETo. Los resultados no resultan mejores que suponiendo el total de ETo. En este caso el valor medio de las diferencias es negativo lo que indica que la humedad estimada por el BHS exponencial diario es en términos medios mayor que el valor medido de humedad en los primeros 30cm.

(d) BHS calculado igual al supuesto (a) con agotamiento exponencial de la reserva,

sólo considerando una reserva máxima diferente de 45mm, desde ½ de Pm a Cc. Teniendo en cuenta que en ocasiones el perfil del suelo en los 30 primeros centímetros llega a alcanzar valores de cantidad de agua retenida inferiores al valor del Pm, se reali-zó un ensayo de BHS contando como Reserva máxima la cantidad de agua retenida en el suelo desde el valor correspondiente a ½ de Pm y hasta la Cc33. Estos valores dan como resultado una reserva de 45 mm que ya no es totalmente de AD para las plantas, ya que hasta que el suelo no supera los 26 mm de contenido de agua en el Pm, no po-dremos considerar la reserva como de AD.

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agua

mm a 1/2 Pm mm agua a Cc en 30 cm mm agua suelo medida mm agua a Pm

Figura 26 – Agua del suelo en mm medida con extracción de cilindros, ½ Pm y Cc , en los primeros 30 cm de profundidad de suelo.GUADALAJARA

Los valores que se obtendrían, en este caso hipotético, de reserva de agua medida en el suelo hasta 30 cm se reflejan en la figura 26, y en la figura 27 se presenta la gráfica con los valores de reserva estimada del BHS exponencial diario y los medidos en cam-po. Este ensayo se realiza para comprobar si la curva de desecación del suelo mediante el BHS exponencial diario tendría un comportamiento adecuado en este nuevo rango de valores de humedad del suelo. En FAO 56 (1998), se propone una función de


83

desecación similar para la parte más superficial del suelo sometida a evaporación, pero se indica sólo para los 0,10 m a 0,15 m primeros de profundidad de suelo.

Las diferencias entre el valor medido y el estimado de cada día de campaña, para los valores obtenidos de este BHS, siendo el nº de registros de 20, resultaron en un valor medio de 5,8 mm y una desviación estándar de ±5,5 mm. Se consigue un mejor ajuste en los puntos que están por debajo del Pm, pero se obtienen desviaciones mayores en otros intervalos, siendo el ajuste final peor que el realizado en el supuesto (a), en el que se consideraba la Reserva máxima como la diferencia entre el agua retenida a Cc33 y en el Pm.

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Res

erva

en

mm

mm de reserva estimada Balance Exp (Rmáx 47 mm) mm de reserva medida

Figura 27 - Reserva medida y estimada por BHS exponencial diario sobre ½ Pm, en los primeros 30 cmde suelo. GUADALAJARA Algunos autores (Almorox 2003) después de un periodo suficientemente seco y caluro-so recomiendan considerar un valor de precipitación efectiva como la total menos 5 mm, pero en este caso sería insuficiente ya que el suelo llega a estar hasta 12 mm por debajo del Pm. A la vista de estos resultados se puede afirmar que en el observatorio de Guadalajara el mejor ajuste lo ha proporcionado el supuesto (a) en el que se ha utilizado un agotamien-to exponencial de la reserva y un ADT (=34 mm) para los 30 primeros cm de suelo igual Cc33-Pm.

3.2.2. Observatorio de Colmenar

3.2.2.1.- Densidades aparentes y humedades volumétricas En la campaña de campo en el Obs. de Colmenar Viejo, se obtuvieron valores de humedad gravimétrica, % de elementos gruesos de cada muestra, y % humedad


84

gravimétrica en la tierra fina. Debido a la variabilidad espacial y alto porcentaje de elementos gruesos (entre un 23% para el horizonte superficial y un 63% en el horizonte C/R), se calcula el valor de la densidad aparente en el perfil “BF07” excavando un volumen tal como queda ampliamente especificado en el capítulo 2.2.4.2. Los resultados se presentan en el Anexo I.2.2 y en la tabla 11. Los mayores contenidos de materia orgánica respecto al suelo de Guadalajara explican en parte el menor valor de ρb encontrado en este suelo. Tabla 11 - Densidades aparentes en Colmenar Viejo


de la Tierra fina COLMENAR (Base FAMET)

Muestra 0-10 cm

Muestra 10-20 cm

Valor obtenido en el per-fil tipo (BF07)

1,22

1,34

Los datos medios de Pm1.500 , Cc33 y Cc10 para diferentes profundidades y en los cinco perfiles tomados en la zona de muestreo figuran en la tabla 12. El suelo es uniforme en sus características de Pm y Cc de la tierra fina (ver en Anexo II, Tabla II.7 ), lo que permite usar valores medios, ya que la desviación estándar ha sido siempre inferior al ±1 % , excepto para la Cc33 para 10-20cm que fue de ±1,20 %.

Tabla 12 - Cc33 , Cc10 y Pm1500 en Colmenar expresados en % θ m

Prof (cm) Pm1.500 (% θ m)

Cc33 (% θ m)

Cc10 (% θ m)

0-10 8,02 16,34 22,81 10-20 7,75 14,25 18,48

COLMENAR VIEJO (Valores medios de BF07, BF04, BF03, BF09 y BF08) 20-30 7,69 13,66 19,33

Con estos datos de Cc y Pm, teniendo en cuenta la densidad aparente de la tierra fina , y % de humedad gravimétrica de la tierra fina en cada fecha de muestreo, así como el % de elementos gruesos del perfil tipo, se han obtenido las humedades volumétricas (AS30cm expresado en mm de altura equivalente de agua) de 0 a 30 cm de profundidad de suelo que se representan en la tabla 13. Para los 30 primeros centímetros de profundidad de suelo según el perfil hipotético se ha obtenido un valor de contenido de agua a Cc33 de 42.5 mm, un contenido a Pm1500 de 22,4 mm, siendo la correspondiente Reserva de ADT de 20,1 mm (Anexo II. tabla II.9 ). En este caso se observa (figura 28) que en una gran parte del periodo los valores de cantidad de agua medida en los 30 cm han superado el valor de Cc33.


85

Tabla 13 - Contenidos de agua en mm de 0 a 30 cm de profundidad considerando, Cc33 y Cc10. COLMENAR

Fecha AS30cm Déf Ex (Cc33) Ri de AD con Cc33

Ex (Cc10) Ri de AD con Cc10

23/10/2007 23,06 0,7 0,7 06/11/2007 17,46 -4,9 0,0 <Pm 0,0 <Pm 22/11/2007 53,18 10,7 20,1 >Cc33 30,8

04/12/2007 41,43 19,1 19,1 20/12/2007 57,12 14,6 20,1 >Cc33 34,8 08/01/2008 51,80 9,3 20,1 >Cc33 29,4 22/01/2008 49,86 7,3 20,1 >Cc33 27,5 05/02/2008 54,37 11,9 20,1 >Cc33 32,0 19/02/2008 62,15 19,6 20,1 >Cc33 4,1 35,7 >Cc10

04/03/2008 51,61 9,1 20,1 >Cc33 29,2 18/03/2008 30,61 8,2 8,2 01/04/2008 22,31 -0,1 0,0 <Pm 0,0 <Pm 15/04/2008 42,00 19,6 19,6 29/04/2008 39,50 17,1 17,1 13/05/2008 47,24 4,7 20,1 >Cc33 24,9 27/05/2008 55,16 12,7 20,1 >Cc33 32,8 10/06/2008 45,05 2,5 20,1 >Cc33 22,7 24/06/2008 47,14 4,6 20,1 >Cc33 24,8 04/09/2008 5,53 -16,8 0,0 <Pm 0,0 <Pm

AS: Contenido medio de agua en un espesor de 30 cm de suelo (mm) ; Déf: Déficit de contenido de agua hasta llegar a Punto de marchitez en un espesor de 30 cm (mm) ; Ex (Cc33) :Exceso de contenido de agua por encima de Cc33 en un espesor de 30 cm (mm) ; Ex (Cc10) :Exceso de contenido de agua por encima de Cc10 en un espesor de 30 cm (mm) ; Ri de AD con Cc33: Reserva de Agua Disponible que contiene un espesor de 30 cm de suelo, considerando Cc33 (mm) ; Ri de AD con Cc10: Reserva de Agua Disponible que contiene un espesor de 30 cm de suelo, considerando Cc10 (mm)

0

10

20

30

40

50

60

70

01/0

9/07

01/1

0/07

01/1

1/07

01/1

2/07

01/0

1/08

01/0

2/08

01/0

3/08

01/0

4/08

01/0

5/08

01/0

6/08

01/0

7/08

01/0

8/08

01/0

9/08

mm

de

agua

mm agua suelo en 30 cm mm en 30 cm a Pm

mm en 30 cm a Cc 33 kPa mm en 30 cm a Cc 10 kPa

Figura 28 - Contenido de agua en 30 cm medido (perfil tipo), Cc33 , Cc10 y Pm . COLMENAR


86

Puesto que en la toma de muestras en campo, el suelo no estuvo encharcado casi ningún día, es lógico tener en cuenta que el valor de contenido de agua a Cc pudiera correspon-derse con un valor próximo a una succión de 10 kPa. Según algunos autores entre los que se encuentra Scout et al., (1991) citado en Don Scout (2000) existe una relación lineal entre los contenidos de M.O. y el contenido de humedad a 10 kPa, por lo que el potencial de 10 kPa en este caso sería mejor para estimar la Cc que los 33 kPa. En este caso se obtiene el contenido de agua a Cc10 de 58,0 mm, un contenido a Pm1500 de 22,4 mm y la Reserva de ADT resulta ser de 35,6 mm (Anexo II tabla II.10 ). En la figura 28 se representan los diferentes valores de contenido de agua en el suelo para los 30 primeros centímetros de profundidad.

3.2.2.2.- Balances hídricos Colmenar Los datos de precipitación y ETo calculados según los datos del observatorio de Colme-nar Viejo/ Base FAMET, están representados en la figura 28. Los valores de precipita-ción acumulada en los meses de otoño e invierno fueron inferiores a los normales mien-tras que en los de primavera de 2008 se superaron los valores normales en más de un 100 %, pero en cualquier caso fueron mayores que las cantidades de precipitación de Guadalajara. Los valores de ETo evolucionaron a lo largo del año agrícola de forma similar a los de Guadalajara, pero siempre siendo menores sobre todo debido a valores inferiores de temperatura e insolación.

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

01/0

9/20

07

01/1

0/20

07

01/1

1/20

07

01/1

2/20

07

01/0

1/20

08

01/0

2/20

08

01/0

3/20

08

01/0

4/20

08

01/0

5/20

08

01/0

6/20

08

01/0

7/20

08

01/0

8/20

08-ET

o

P

reci

pita

ción

(m

m)

Precipitación diaria en mm -ETo diaria en mm (Penman-Monteith FAO56)

Figura 29 - Precipitación y ETo en mm . COLMENAR Los diferentes supuestos utilizados para el cálculo del BHS en Colmenar con el objeti-vo de encontrar un mejor ajuste entre los datos de humedad reales medidos en campo y los estimados por el BHS se resumen en la tabla 14.


87

Tabla 14 – Diferentes supuestos para el cálculo del BHS en Colmenar.

SUPUESTOS

profundidad

Rmáx

(mm)

ETo

BHS

calculado

(a)

30 cm

Cc33 – Pm = 20,1

Total

Exponencial

(b)

30 cm

Cc33 – Pm = 20,1

Total

Directo en

comparación con el Exp.

(c)

30 cm

Cc10 – Pm = 35,6

Total

Exponencial

En los supuestos (a) y (b) se consideran los 30 primeros cm de suelo y se realiza el BHS diario por los métodos exponencial y directo, tomando ETo como la total ya que en los 30 primeros centímetros de suelo se encuentran la mayoría de las raíces. Como reserva de ADT se toman 20,1 mm que es la diferencia entre Cc33 y Pm. En el supuesto (c) se realiza un BHS exponencial diario para los 30 primeros cm, considerando una reserva de ADT de 35,6 mm que es la diferencia entre Cc10 y Pm.

(a) BHS por el método exponencial considerando sólo los primeros 30 cm de pro-fundidad, una reserva máxima de ADT de 20,1 mm y la evapotranspiración como la total de la ETo .

0

5

10

15

20

25

01/0

9/20

07

01/1

0/20

07

01/1

1/20

07

01/1

2/20

07

01/0

1/20

08

01/0

2/20

08

01/0

3/20

08

01/0

4/20

08

01/0

5/20

08

01/0

6/20

08

01/0

7/20

08

01/0

8/20

08

AD

en

mm

mm de Reserva AD estimada mm de Reserva AD medida

Figura 30 - Reserva de AD medida y estimada por BHS exponencial diario en los primeros 30 cm de suelo, siendo ADT 20,1 mm . COLMENAR


88

Según se aprecia en la figura 31, los datos reales no se ajustaron bien a los valores estimados del BHS siendo éstos últimos inferiores sobre todo cuando la humedad del suelo está próxima al valor de Cc33 considerado en este caso. La tabla 15 muestra los parámetros estadísticos, en donde, las diferencias entre el valor medido y el estimado en las fechas de campaña, para los valores obtenidos de este BHS, siendo el nº de registros=19, resultaron en un valor medio de 4,0 mm y una desviación estándar de ±3,9 mm. Estos resultados se reflejan en la tabla 13 y en unidades de por-centaje de humedad volumétrica supondrían un valor medio de las diferencias de 1,3 (%) y una desviación estándar de ±1,3 (%).

(b) BHS por el método directo y comparación con el método exponencial, considerando

los demás factores como en el supuesto (a).

0

5

10

15

20

25

01/0

9/07

01/1

0/07

01/1

1/07

01/1

2/07

01/0

1/08

01/0

2/08

01/0

3/08

01/0

4/08

01/0

5/08

01/0

6/08

01/0

7/08

01/0

8/08

AD

en

mm

mm Reserva AD Balance Exp mm Reserva AD medida mm Reserva AD Balance Dir

Figura 31 - Reserva de AD medida y estimada por dos métodos (BHS Exponencial y BHS directo diarios) en los primeros 30 cm de suelo, siendo ADT 20,1 mm. COLMENAR

La figura 31 muestra la comparación entre el método directo y exponencial del BHS y los datos reales de humedad de suelo de la campaña. Con el método directo las diferen-cias son todavía mayores, quedando el suelo seco según los valores de humedad estima-dos del BHS directo todavía más rápidamente, lo cual se aleja más todavía de los datos reales de campo; no obstante al igual que en el suelo de Guadalajara cuando la humedad del suelo está próxima a la Cc los valores estimados mediante el BHS directo se aseme-jan más a los estimados mediante el BHS exponencial. La tabla 15 muestra los paráme-tros estadísticos que corroboran lo que se observa en esta figura. (c) BHS calculado al igual que en el supuesto (a), pero variando el valor de reserva

máxima a 35,6 mm, considerando Cc10 . En este perfil donde existe roca a unos 30 cm. y el porcentaje de materia orgánica supera el 2 % en la capa superficial, es probable que el valor de Cc se aproxime más a una succión de 10 kPa que a la succión de 33 kPa, tal como indican algunos autores por


89

la influencia de la MO ya discutido, y que el agua quede retenida con mayor facilidad. (Anexo II.2.2. Tabla II.10). En este caso comparando con el supuesto (a), la única diferencia de considerar la Cc del suelo a un potencial de -10 kPa en lugar de -33 kPa, proporciona un valor de reserva máxima de 35,6 mm que se considera como ADT, casi el doble, en comparación con 20,1 mm de (a) y (b).

0

5

10

15

20

25

30

35

40

01/0

9/07

01/1

0/07

01/1

1/07

01/1

2/07

01/0

1/08

01/0

2/08

01/0

3/08

01/0

4/08

01/0

5/08

01/0

6/08

01/0

7/08

01/0

8/08

AD

en

mm

mm Reserva AD Balance Exp mm Reserva AD medida

Figura 32 - Reserva de AD medida y estimada por BHS exponencial en los primeros 30 cm de suelo, con ADT 35,6 mm. COLMENAR En la figura 32 se muestran estos resultados que presentan un mejor ajuste que en el supuesto (a) entre datos de AD estimados del BHS y datos de AD deducidos de las me-didas reales de humedad del suelo obtenidos del muestreo. En la tabla 15 se muestran los parámetros estadísticos, con un valor medio de las diferencias es de -1,8 mm para los 30 cm, lo que supone -0,6% de humedad volumétrica en porcentaje. Este supuesto (c) es el que proporciona mejores resultados ya que el error cometido respecto a la can-tidad considerada de reserva máxima disminuye hasta un 5%. Tabla 15 - Parámetros estadísticos de las diferencias en mm, entre el valor de Reserva de AD medida en campo y valores estimados por varios métodos de BHS. COLMENAR

Rmáx Método Prof. (cm)

Coef. ETo Cálculo (mm)

Nº reg

Valor Medio de Dif.

Desv Est

Máx Mín Error %

(ADT) BHS exp.

30 1 ADT=Cc33-Pm 20,1 19 4,0 3,9 11,7 -1,62 20

BHS dir.

30 1 ADT=Cc33-Pm 20,1 19 6,2 5,4 17,1 0 31

BHS exp.

30 1 ADT=Cc10-Pm 35,6 19 -1,8 4,7 9,8 -9,8 5


90

Error % (ADT): Representa el porcentaje que supone el valor medio de las serie de diferencias sobre el valor de ADT. ; Máx: Valor máximo de las diferencias ; Mín: Valor mínimo de las diferencias ; D.Est: Desviación estándar de las diferencias ; BHS exp: BHS exponencial ; BHS dir: BHS directo

3.2.3. Observatorio de Radiosondeo

3.2.3.1.- Densidades aparentes y humedades volumétricas Un resumen de las densidades aparentes obtenidas en Radiosondeo se muestra en la tabla 16. Los valores son superiores a los de Guadalajara pero son valores aceptables para las texturas de suelo que se presentan en las diferentes profundidades. Según diver-sos autores (Rawls et al., 1992 ; Henin et al, 1969 ; Porta et al., 2005) los datos de den-sidad aparente están próximos a 1,6 para suelos con texturas franco-arenosas como es el caso del horizonte A de Radiosondeo. La variabilidad existente en los datos es en gran medida debida a una variabilidad espacial. A pesar de que el tipo de suelo es homogé-neo en la zona muestreada, la profundidad en la que aparece el horizonte de acumula-ción de arcilla (Bt1) varía en los primeros 30 cm de profundidad En el Anexo III.1.3. se muestran los resultados y al igual que en Guadalajara no se ha encontrado relación entre la densidad aparente de cada muestra y su humedad gravimé-trica. A diferencia de Guadalaja que es un suelo más homogéneo tanto en vertical como en horizontal , en Radiosondeo aunque el valor medio de la media obtenida por día y por profundidad sea igual a cuando se toman todas las muestras de dicha profundidad, la desviación estándar en este caso disminuye ( 0 a 10 cm de ±0,12 a ±0,10; 10 a 20 cm y 20 a 30 cm de ±0,10 a ±0,08) lo que refleja que hay menos dispersión en las medidas de densidad aparente en los muestreos realizados en una sola fecha, tal como cabía es-perar ya que éstos se realizan en una superficie aproximada de 1 m2 donde la variación es menor. Tabla 16 - – Densidades aparentes en Radiosondeo


RADIOSONDEO (BARAJAS)

Todas las muestras

Muestras 0-10 cm

Muestras 10-20 cm

Muestras 20-30 cm

Valor medio 1,60 1,52 1,66 1,63 Desviación estándar ±0,12 ±0,12 ±0,10 ±0,10 Nº de registros 647 199 198 206 Valor medio de la media obtenida por día y por profundidad

1,51

1,66

1,63

Desviación estándar ±0,10 ±0,08 ±0,08

De 0 a 10 cm de profundidad existe un mayor porcentaje de raicillas, más materia orgánica (2,34 % de 0 a10 cm, dismuniyendo rápidamente a 0,36% de 10 a 20 cm, tabla I.11, en anexo I.3.2.2.) y actividad de la fauna, lo que proporciona una densidad aparente menor. Las densidades aparentes aquí reflejadas se han calculado teniendo en cuenta la totalidad de la muestra incluyendo los elementos gruesos. Los elementos gruesos (Anexo I.3.2.5.) no superan en general el 10 %, siendo prácticamente todos inferiores a 4 mm, por lo que no han interferido al recoger la muestra inalterada con el


91

cilindro, aunque sí han podido interferir de alguna forma en las más altas densidades aparentes. En suelos con alto contenido de arcilla con predominio del tipo de esmectitas (montmo-rillonita) como es el caso del horizonte (Bt) del Haploxeralf de Radiosondeo; una mayor compacidad de este horizonte (mayor densidad aparente) a pesar de presentar un alto grado de estructura, también demostró una dificultad en el muestro a bajos contenidos de humedad. Estos cambios volumétricos provocan problemas en la estimación del con-tenido hídrico en el suelo cuando comienzan a secarse por contracción y agrietamiento (Greacen y Gardner, 1982), no respondiendo adecuadamente a los modelos de balance hídrico comúnmente conocidos (Heredia, 2000). Estudio asignando a cada fecha de muestreo los valores medios: En el Anexo II.3.1.1. se presentan todos los datos obtenidos de Cc33, Cc10 y Pm1.500, para diferentes profundidades y en cinco perfiles tomados de la misma zona de mues-treo. Se presentan en la tabla 17 los valores medios (R015, R021, R020, R022 y R029) y su desviación estándar, valores que se utilizan en este caso para calcular el valor de Reserva de AD para cada fecha de campaña de 0 a 30 cm de profundidad. Estos valores medios de Cc33 y Pm1.500 obtenidos se corresponden con los presentados por Del Monte (1982) en suelos de similares características ubicados sobre arcosas en el Monte del Pardo (Madrid), y cuyos resultados también se compararon con el método numérico de Gardner, que utiliza la granulometría, encontrándose un coeficiente de correlación de 0,895. Tabla 17 - Cc33, Cc10 y Pm1.500 de Radiosondeo

Prof (cm)

Pm1.500 (% θ m)

Cc33 (% θ m)

Cc10 (% θ m)

0-10 5,64 35,1± 10,95 99.1± 20,93

10-20 5,51 71,2± 10,73 41,3± 14,04

20-30 12,13 51,3± 19,80 03,4± 25,50

RADIOSONDEO (valores medios de los perfiles R015, R021, R020, R022 y R029)

30-35 16,55 72,2± 24,54 19,3± 35,16

Con estos valores de Cc33 y Pm1.500 y con su desviación estándar, teniendo en cuenta la densidad aparente de cada profundidad en cada fecha de muestreo, se han obtenido las humedades volumétricas que se representan en la figura 33 y tabla 18. También se re-fleja en el gráfico la cantidad de agua total obtenida del muestreo en campo, expresada como altura equivalente de agua en mm, para los 30 cm de profundidad incluyendo su desviación estándar. Como se observa los valores extremos para la Cc33 y Pm1.500 en 30 cm, son demasiado alejados del valor medio. Esto se debe sobre todo a la variabilidad espacial que se refle-ja en los datos de Cc y Pm para cada profundidad, y cada uno de los cinco perfiles ele-gidos (Anexo II.3.1.), no siendo éste un caso aislado, sino representativo de los suelos sobre arcosas en la Comunidad de Madrid tal como indican Gumuzzio et al., (1995), Rodríguez et al., (2011) y Del Monte (1992).


92

Tabla 18 - Contenido de agua en mm de 0 a 30 cm de profundidad de suelo, considerando Cc33 y Pm1500 como valores medios en la zona de muestreo. RADIOSONDEO

Fecha AS30

D.est. (±)

Pm

Pm-D Pm+D Cc

Cc-D Cc+D Déf Ex Ri de AD

09/10/07 42,43 3,08 34,2 23,2 45,6 60,7 45,8 74,7 8,2 11/10/07 43,17 3,25 34,7 23,6 46,1 61,9 46,8 76,0 8,5 15/10/07 30,55 2,61 34,1 23,3 45,2 60,7 46,0 74,5 -3,6 0,0 17/10/07 24,28 1,37 32,3 22,0 42,9 57,5 43,6 70,6 -8,0 0,0 19/10/07 26,05 2,11 31,4 21,5 41,7 55,7 42,3 68,4 -5,4 0,0 22/10/07 24,31 2,01 32,7 22,3 43,3 58,1 44,1 71,3 -8,4 0,0 25/10/07 34,28 3,47 33,7 22,9 44,7 60,0 45,4 73,7 0,6 02/11/07 19,66 2,21 36,9 25,2 48,9 65,3 49,6 80,1 -17,2 0,0 07/11/07 23,23 2,96 34,0 23,2 45,1 60,4 45,8 74,1 -10,8 0,0 14/11/07 23,47 3,33 36,5 24,8 48,5 64,9 49,1 79,8 -13,0 0,0 21/11/07 52,09 5,24 35,7 24,3 47,3 63,7 48,2 78,2 16,4 27/11/07 50,52 7,21 36,6 24,9 48,6 65,2 49,3 80,1 14,0 30/12/07 47,20 1,24 35,6 24,2 47,3 63,5 48,0 78,0 11,6 07/12/07 49,46 3,41 36,7 25,0 48,7 65,3 49,4 80,2 12,8 13/12/07 40,12 1,84 32,8 22,3 43,5 58,4 44,1 71,8 7,3 19/12/07 36,70 1,87 34,1 23,2 45,3 60,5 45,8 74,4 2,6 26/12/07 48,64 3,60 32,9 22,3 43,7 58,7 44,3 72,2 15,8 10/01/08 52,79 1,74 35,9 24,4 47,6 63,9 48,4 78,4 16,9 15/01/08 57,96 2,99 36,0 24,4 47,7 63,7 48,2 78,3 22,0 21/01/08 61,43 2,89 33,9 23,0 45,0 60,5 45,7 74,4 0,9 26,7 29/01/08 51,54 4,59 33,2 22,5 44,0 58,9 44,5 72,4 18,4 06/02/08 78,28 6,26 33,2 22,6 44,1 59,3 44,9 72,8 19,0 26,1 14/02/08 34,88 2,01 33,8 22,9 44,8 59,8 45,2 73,5 1,1 21/02/08 58,49 13,25 31,0 21,2 40,9 55,2 42,0 67,7 3,3 24,3 26/02/08 58,83 5,34 33,0 22,3 44,0 58,5 44,0 72,0 0,3 25,5 06/03/08 62,97 3,49 32,5 22,1 43,1 58,0 43,9 71,3 5,0 25,5 11/03/08 47,33 4,23 34,0 23,0 45,1 60,5 45,7 74,4 13,4 19/03/08 41,36 5,41 34,1 23,2 45,3 60,7 45,9 74,6 7,2 27/03/08 34,53 4,14 34,0 23,1 45,2 60,4 45,7 74,3 0,5 03/04/08 44,42 1,51 34,3 23,2 45,6 61,0 46,0 75,0 10,2 11/04/08 49,98 5,04 35,5 24,2 47,2 63,2 47,9 77,7 14,4 17/04/08 45,52 3,49 34,9 23,8 46,3 62,1 47,0 76,2 10,6 24/04/08 57,38 4,32 35,9 24,3 47,6 63,7 48,1 78,3 21,5 30/04/08 36,07 3,60 32,9 22,4 43,7 58,3 44,1 71,7 3,1 06/05/08 32,84 5,31 34,1 23,2 45,2 60,4 45,7 74,2 -1,2 0,0 09/05/08 59,95 6,00 35,6 24,3 47,3 63,4 48,0 77,9 24,3 14/05/08 63,88 4,68 34,4 23,3 45,6 61,3 46,3 75,4 2,6 27,0 21/05/08 51,46 4,00 33,5 22,8 44,4 59,4 45,0 72,9 18,0 29/05/08 56,44 4,11 34,5 23,6 45,8 61,4 46,6 75,4 21,9 05/06/08 33,84 3,42 33,3 22,6 44,2 58,9 44,5 72,4 0,6 12/06/08 48,72 5,94 34,7 23,6 46,1 61,7 46,7 75,8 14,0 20/06/08 31,64 3,29 33,6 22,7 44,7 59,8 45,1 73,6 -1,9 0,0 26/06/08 29,75 6,44 33,3 22,6 44,3 59,4 44,9 73,0 -3,6 0,0 02/07/08 18,45 3,90 34,1 23,2 45,3 60,7 45,9 74,5 -15,7 0,0 08/08/08 15,30 3,90 34,1 23,2 45,3 60,7 45,9 74,5 -18,8 0,0

AS: Contenido medio de agua en un espesor de 30 cm de suelo (mm) ; D.est: Desviación estándar de AS (mm) ; Pm: Contenido medio de agua en un espesor de 30 cm de suelo, a Pm 1.500 (mm) ; Pm-D:


93

Contenido de agua en un espesor de 30 cm, considerando el Pm menos su desviación estándar (mm) ; Pm+D:Contenido de agua en un espesor de 30 cm, considerando el Pm más su desviación estándar (mm) ; Cc: Contenido medio de agua en un espesor de 30 cm de suelo, a Cc33 (mm) ; Cc-D: Contenido de agua en un espesor de 30 cm, considerando la Cc33 menos su desviación estándar (mm) ; Cc+D: Contenido de agua en un espesor de 30 cm, considerando la Cc33 más su desviación estándar (mm) ; Déf:Déficit de contenido de agua hasta llegar a Punto de marchitez en un espesor de 30 cm (mm); Ex:Exceso de contenido de agua por encima de Cc33 en un espesor de 30 cm (mm) ; Ri de AD: Reserva de Agua Disponible que contiene un espesor de 30 cm de suelo (mm)

0

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2/20

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5/20

08

05/0

6/20

08

20/0

6/20

08

02/0

7/20

08

mm

de

agua

mm de agua total en 30 cm mm en 30 cm a Pm mm en 30 cm a Cc

mm a Pm-Desv.est. mm a Pm+Desv.est. mm a Cc-Desv.est.

mm a Cc+Des. est.

Figura 33 - Agua del suelo medida, Cc33 y Pm1500 con valores medios y extremos, en los primeros 30 cm de suelo. RADIOSONDEO Estudio asignando a cada fecha de muestreo los valores del perfil más similar: Dada la gran variabilidad espacial, y puesto que en cada fecha de muestreo se realizaba una minicalicata y se podía determinar a qué profundidad se presentaba el horizonte Bt, se consideró que podía ser más adecuado utilizar valores de Cc y Pm que reflejaran me-jor las características de cada perfil, en lugar de utilizar los valores medios. Con los valores obtenidos en los análisis de Cc33 y Pm1.500, y habiendo estimado en cada fecha de muestreo la clase textural al tacto en cada una de las profundidades (0-10cm; 10-20cm; 20-30cm), se realizan a continuación los mismos cálculos para determinar el contenido de agua a Cc y Pm para 30 cm de profundidad, pero asignando a cada fecha de muestreo una Cc33 y Pm1.500 más acorde con el perfil muestreado en dicha fecha. Se asigna cada fecha de muestreo una de las tres posibilidades siguientes que vienen reflejadas en la tabla 19:


94

- Cuando no aparece horizonte (Bt) de acumulación de arcilla en los 30 primeros

centímetros de profundidad, se le asigna como perfil más similar el perfil R015. - Cuando el horizonte (Bt) de acumulación de arcilla aparece a unos 20cm, se le

asignan los valores medios obtenidos en los perfiles R021, R020 y R029. - Cuando el horizonte (Bt) de acumulación de arcilla aparece a unos 10cm de pro-

fundidad, se le asignan los valores del perfil R022. Tabla 19 - Asignación de perfiles tipo a cada fecha de muestreo

Condición

Profundidad del Bt

Perfil/Perfiles asignados

Fecha de muestreo

NO aparece en 30 cm

R015

Fecha de muestreo

Presencia del Bt ≈ 20cm

Valores medios de : R021; R020; R029

Fecha de muestreo

Presencia del Bt ≈ 30cm

R022

Los valores de Cc33 y Pm1.500 para los perfiles tipo R015, R021, R020, R029 Y R022 se vsisualizan en Anexo II y teniendo en cuenta la densidad aparente de cada profundidad en cada fecha de muestreo, se han obtenido las humedades volumétricas que se repre-sentan en la figura 34 y tabla 20. Para cada fecha de campaña se han considerado los valores de Cc33 y Pm1.500 del perfil de suelo más similar al muestreado.

0

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20

30

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0/20

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02/1

1/20

07

14/1

1/20

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27/1

1/20

07

07/1

2/20

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19/1

2/20

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1/20

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21/0

1/20

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2/20

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2/20

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3/20

08

19/0

3/20

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4/20

08

17/0

4/20

08

30/0

4/20

08

09/0

5/20

08

21/0

5/20

08

05/0

6/20

08

20/0

6/20

08

02/0

7/20

08

mm

de

agua

mm agua medida en 30 cm mm en 30 cm a Pm mm en 30 cm a Cc

Figura 34 - Agua del suelo medida, Cc33 y Pm1500 con valor adaptado al perfil de cada muestreo, en los primeros 30 cm de suelo. RADIOSONDEO


95

Tabla 20 - Contenidos de agua en mm de 0 a 30 cm de profundidad de suelo, considerando Cc33 y Pm1500 como valores adaptados al perfil muestreado en cada día de campaña . RADIOSONDEO

Fecha

AS30cm

D. est (±)

Perfil asimilado

Pm

Cc

Déf

Ex

Ri de AD

09/10/2007 42,43 3,08 Como R015 23,56 50,57 18,8 11/10/2007 43,17 3,25 Como media 20,21,29 32,53 57,80 10,6 15/10/2007 30,55 2,61 Como R015 23,66 50,81 6,8 17/10/2007 24,28 1,37 Como R015 22,41 48,17 1,8 19/10/2007 26,05 2,11 Como R015 21,72 46,43 4,3 22/10/2007 24,31 2,01 Como R015 22,66 48,59 1,6 25/10/2007 34,28 3,47 Como media 20,21,29 31,53 56,02 2,7 02/11/2007 19,66 2,21 Como R015 25,46 54,24 -5,8 0,0 07/11/2007 23,23 2,96 Como media 20,21,29 31,92 56,54 -8,6 0,0 14/11/2007 23,47 3,33 Como media 20,21,29 34,22 60,71 -10,7 0,0 21/11/2007 52,09 5,24 Como media 20,21,29 33,41 59,43 18,6 27/11/2007 50,52 7,21 Como media 20,21,29 34,25 60,87 16,2 30/12/2007 47,20 1,24 Como media 20,21,29 33,36 59,30 13,8 07/12/2007 49,46 3,41 Como media 20,21,29 34,42 61,04 15,0 13/12/2007 40,12 1,84 Como R015 22,74 49,02 17,3 19/12/2007 36,70 1,87 Como R015 23,54 50,50 13,1 26/12/2007 48,64 3,60 Como media 20,21,29 30,71 54,73 17,9 10/01/2008 52,79 1,74 Como media 20,21,29 33,65 59,71 19,1 15/01/2008 57,96 2,99 Como R015 24,78 53,03 -4,9 28,2 21/01/2008 61,43 2,89 Como media 20,21,29 31,67 56,40 -5,0 24,7 29/01/2008 51,54 4,59 Como media 20,21,29 31,08 55,11 20,4 06/02/2008 78,28 6,26 Como R022 49,70 80,49 28,5 14/02/2008 34,88 2,01 Como R015 23,26 49,75 11,6 21/02/2008 58,49 13,25 Como R022 46,03 74,67 12,4 26/02/2008 58,83 5,34 Como media 20,21,29 30,94 54,77 -4,0 23,8 06/03/2008 62,97 3,49 Como media 20,21,29 30,41 54,12 -8,8 23,7 11/03/2008 47,33 4,23 Como media 20,21,29 31,78 56,49 15,5 19/03/2008 41,36 5,41 Como media 20,21,29 32,01 56,79 9,3 27/03/2008 34,53 4,14 Como media 20,21,29 31,92 56,56 2,6 03/04/2008 44,42 1,51 Como media 20,21,29 32,09 56,98 12,3 11/04/2008 49,98 5,04 Como media 20,21,29 33,32 59,13 16,6 17/04/2008 45,52 3,49 Como media 20,21,29 32,77 58,09 12,7 24/04/2008 57,38 4,32 Como media 20,21,29 33,62 59,58 23,7 30/04/2008 36,07 3,60 Como media 20,21,29 30,93 54,70 5,1 06/05/2008 32,84 5,31 Como media 20,21,29 32,02 56,62 0,8 09/05/2008 59,95 6,00 Como media 20,21,29 33,42 59,31 -0,6 25,8 14/05/2008 63,88 4,68 Como media 20,21,29 32,15 57,21 -6,6 25,0 21/05/2008 51,46 4,00 Como media 20,21,29 31,46 55,66 20,0 29/05/2008 56,44 4,11 Como media 20,21,29 32,42 57,50 24,0 05/06/2008 33,84 3,42 Como R015 22,90 49,01 10,9 12/06/2008 48,72 5,94 Como media 20,21,29 32,56 57,73 16,1 20/06/2008 31,64 3,29 Como media 20,21,29 31,43 55,87 0,2 26/06/2008 29,75 6,44 Como media 20,21,29 31,22 55,47 -1,4 0,0 02/07/2008 18,45 3,90 Como media 20,21,29 31,99 56,74 -13,5 0,0 08/08/2008 15,30 3,90 Como media 20,21,29 31,99 56,74 -16,6 0,0


96

AS: Contenido medio de agua en un espesor de 30 cm de suelo (mm) ; D.est: Desviación estándar de AS (mm) ; Pm: Contenido medio de agua en un espesor de 30 cm de suelo, a Pm 1.500 (mm) ; Pm-D: Contenido de agua en un espesor de 30 cm, considerando el Pm menos su desviación estándar (mm) ; Pm+D:Contenido de agua en un espesor de 30 cm, considerando el Pm más su desviación estándar (mm) ; Cc: Contenido medio de agua en un espesor de 30 cm de suelo, a Cc33 (mm) ; Cc-D: Contenido de agua en un espesor de 30 cm, considerando la Cc33 menos su desviación estándar (mm) ; Cc+D: Conteni-do de agua en un espesor de 30 cm, considerando la Cc33 más su desviación estándar (mm) ; Déf:Déficit de contenido de agua hasta llegar a Punto de marchitez en un espesor de 30 cm (mm); Ex:Exceso de contenido de agua por encima de Cc33 en un espesor de 30 cm (mm) ; Ri de AD: Reserva de Agua Dispo-nible que contiene un espesor de 30 cm de suelo (mm) En la figura 34 se observa cómo los datos de los meses de octubre y noviembre ya no se encuentran todos por debajo del Pm. Según la tabla 20 en la campaña 2007-2008, en 11 fechas de muestreo de 45 totales, el perfil no presentó acumulación de arcilla en los 30 primeros centímetros y se asimiló al R015 de textura más arenosa y por tanto, con menor capacidad de retención que el perfil medio. También se explican de este modo los valores anómalos de los días 6/02/2008 (perfil R022) y 21/02/2008 (perfil R024).

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7/20

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mm

de

agua

mm Pm adaptado mm Cc adaptado mm Pm medio mm Cc medio

Figura 35 - Comparación contenido de agua en los primeros 30 cm de suelo, a Pm y Cc, con valor medio o valor adaptado. RADIOSONDEO En la figura 35 se muestra la diferencia que se obtiene en la cantidad retenida a Cc33 y a Pm para los primeros 30 cm de suelo, según se consideren valores medios o valores de un perfil adaptado. Estos valores tampoco serán totalmente exactos ya que el horizonte de acumulación de arcilla no aparece de forma exacta a los 10 cm, 20 cm, o 30 cm, sino a veces en profundidades intermedias. Lo que sí muestra este gráfico es la dificultad de tratar los datos y estimar cantidad de AD retenida en el perfil, cuando existe una variación espacial vertical, pero sobre todo


97

en horizontal siendo ésta más problemática. Esto demuestra que es preferible no tomar profundidades fijas, ya que estas deben variar según las características del perfil del suelo cuando existe anisotropía superficial. La geoestadística intenta solucionar estos problemas de variabilidad espacial en superficie, pero éste caso es complejo ya que la variabilidad se presenta incluso a menos de un metro de distancia entre puntos.

3.2.3.2.- Balances hídricos Radiosondeo En la figura 36 se presenta la precipitación obtenida en la misma parcela de Radioson-deo, mediante pluviómetro instalado en dicha ubicación y la ETo calculada para la campaña 2007-2008 de la misma forma que como se calculó para Guadalajara y Col-menar Viejo, es decir, a partir de datos de la estación meteorológica completa del aero-puerto de Barajas, utilizando valores diarios extremos de temperatura y de humedad, valores de insolación, viento y presión atmosférica. No obstante, en el observatorio de Radiosondeo se disponía también de datos de radia-ción global obtenidos directamente de sensor CM11 de Kipp&Zonnen, por lo que tam-bién se calculó la ETo con el dato de radiación global en lugar del de insolación, obte-niéndose un valor medio de las diferencias de – 0,08 mm y una desviación estándar de ±0,13 mm. Este resultado ponía de manifiesto que utilizar una estimación de la radia-ción global a partir de la insolación para el cálculo de la ETo de Penman-Monteith era adecuado en este caso.

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

01/0

9/20

07

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07

01/1

1/20

07

01/1

2/20

07

01/0

1/20

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01/0

2/20

08

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3/20

08

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4/20

08

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5/20

08

01/0

6/20

08

01/0

7/20

08

01/0

8/20

08-ET

o

P

reci

pita

ción

mm

Precipitación diaria en mm -ETo en mm FAO 56 Penman Monteith

Figura 36 - Precipitación y ETo en mm . RADIOSONDEO La distribución de las precipitaciones fue semejante a Guadalajara, aunque con menores precipitaciones, siendo las precipitaciones de los meses de primavera las que superaron en un 39% a los valores normales. Los valores de ETo fueron también semejantes.


98

Puesto que la determinación de las medidas reales de humedad de suelo en Radiosondeo ha presentado complejidad debido a su variabilidad espacio-temporal, se exponen en este apartado sólo tres supuestos (tabla 21) de comparación con balances hídricos, que se sintetizan a continuación: Tabla 21 – Diferentes supuestos para el cálculo del Balance Hídrico de Radiosondeo

SUPUESTOS

profundidad

Rmáx

(mm)

ETo

BHS

calculado

(a)

30 cm

Cc33 – Pm =25mm Considerando en cada fecha el perfil medio.

Total

Exponencial

(b)

30 cm

Cc33 – Pm =25mm Considerando en cada fecha el perfil medio.

Total

Directo en

comparación con el Exp.

(c)

30 cm

Cc33 – Pm = 25mm Considerando en cada fecha el perfil adaptado.

Total

Exponencial

En los supuestos (a) y (b) se consideran los 30 primeros cm de suelo con características hidrológicas de un perfil medio y se realizan los BHS diarios por el método exponencial y por el método directo, tomando ETo como la total. Como reserva de ADT se toman 25 mm que es la diferencia media entre Cc33 y Pm. En el apartado (c) se realiza un Balance exponencial para los 30 primeros cm, considerando una reserva de ADT de 25 mm pero teniendo en cuenta para cada día de muestreo las características hidrológicas del perfil que más se ajuste a la realidad. (a) BHS por el método exponencial, contando con las características de un perfil medio,

considerando sólo los primeros 30 cm de profundidad, una reserva de ADT de 25 mm y la evapotranspiración como la total de la ETo .

El valor de 25 mm como reserva máxima de ADT se obtiene en el Anexo II.3.2, tabla II.17. con valores de Cc33 y Pm medios de los cinco perfiles. Los resultados se repre-sentan en la figura 37.


99

0

5

10

15

20

25

30

35

40

01/0

9/20

07

01/1

0/20

07

01/1

1/20

07

01/1

2/20

07

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1/20

08

01/0

2/20

08

01/0

3/20

08

01/0

4/20

08

01/0

5/20

08

01/0

6/20

08

01/0

7/20

08

01/0

8/20

08

AD

en

mm

mm de Reserva AD estimada AD medida en mm (perfil medio) en 30 cm

Figura 37 -- Reserva de AD medida (perfil medio) y estimada por BHS exponencial diario para ADT 25 mm. RADIOSONDEO

Al analizar las diferencias entre el valor medido y estimado de la figura 37, siendo el nº de registros obtenidos de 45, se obtiene un valor medio (media de las diferencias) de 0,05 mm y una desviación estándar de ±6,2 mm. Las diferencias son mayores que las obtenidas en Guadalajara, el comportamiento del perfil con una capa de arena sobre un horizonte con acumulación de arcilla es más com-plejo. Las diferencias negativas de los meses de octubre y noviembre sólo se pueden explicar si se considera que la zona muestreada en estos casos se corresponde con perfiles con contenido de arena mayor que el perfil medio de la zona. La precipitación acumulada hasta el 3 de octubre fue de 63,8 mm, cantidad suficiente para llevar el suelo a Cc y compensando el déficit del verano, por lo que el suelo a mediados de octubre debería de estar todavía algo húmedo.

(b) BHS por el método directo contando con las características de un perfil medio y

comparándolo con el método exponencial, considerando sólo los primeros 30 cm de profundidad, una reserva de ADT de 25 mm y la evapotranspiración como la total de la ETo .

En la figura 38 se han representado los valores obtenidos por el BHS directo, el expo-nencial y los valores reales medidos para 30 cm. El nº de registros de la campaña es de 45, el valor medio de las diferencias de cada fecha de muestreo para el BHS directo directo es de +4,7 mm y su desviación estándar de ±7,6 mm. Los valores estimados en el BHS directo todavía se separan más de la realidad y presen-tan el suelo por debajo de Pm más tiempo. Es de esperar que suceda igual para la totali-dad del perfil hasta una profundidad de 1,60 m. (ADT para 1,60 m, aprox.105 mm).


100

0

5

10

15

20

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30

35

4001

/09/

07

01/1

0/07

01/1

1/07

01/1

2/07

01/0

1/08

01/0

2/08

01/0

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01/0

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01/0

7/08

01/0

8/08

AD

en

mm

mm Reserva AD Balance Exp mm de Reserva AD medida mm Reserva AD Balance Dir

Figura 38 - Reserva de AD medida y estimada (perfil medio) por dos métodos (BHS exponencial y BHS directo) en 30 cm, siendo ADT de 25 mm. RADIOSONDEO

(c) BHS por el método exponencial, contando con características específicas del perfil

adaptado, considerando sólo los primeros 30 cm de profundidad, una reserva máxima de agua útil de 25 mm y la evapotranspiración como la total de la ETo .

0

5

10

15

20

25

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07

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07

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07

01/1

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07

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2/20

08

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3/20

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08

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6/20

08

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7/20

08

01/0

8/20

08

AD

en

mm

mm de Reserva de AD Balance Exp mm de Reserva AD medida (perfil adaptado)

Figura 39 - Reserva de AD medida y estimada (perfil adaptado) por BHS exponencial en los primeros 30 cm, siendo ADT de 25 mm. RADIOSONDEO

Se observa en la figura 39, que se consigue mejorar el ajuste a los datos reales en los primeros días de la campaña, pero a su vez se desajustan otros valores. La variación en


101

unos pocos centímetros de profundidad, en la aparición del horizonte Bt de acumulación de arcilla de cada fecha de muestreo marcan la variación en el Pm y Cc, y por tanto en el valor de la Reserva de AD. En este caso para los 45 registros se ha obtenido un valor medio de las diferencias de 2,1 mm y una desviación estándar de ±5,6 mm.

3.2.4. Resumen periodo experimental 2007-2008 Características relevantes del estudio realizado en esta primera fase de experimentación en los tres emplazamientos durante el periodo 2007-2008 y justificación para realizar una segunda fase de experimentación en el observatorio de Radiosondeo: La monitorización de humedad del suelo se aplica mejor al cálculo del BHS exponen-cial diario en el Observatorio Guadalajara El Serranillo (suelo Xerorthent Típico sobre material aluvial reciente del río Henares), dada la homogeneidad de estos suelos en pro-fundidad y en superficie. En el Observatorio de Colmenar Viejo/Base FAMET, en un Xerorthent Dystrico sobre rocas metamórficas tipo gneis, el mejor ajuste se obtiene si se considera para el cálculo del ADT la Cc medida en Membrana de Richards a una presión de 10 kPa. Por último, en la parcela de Radiosondeo (próxima al observatorio del aeropuerto de Barajas) en un suelo Haploxeralf Típico sobre arcosas, los datos de monitorización de humedad del suelo tienen un peor ajuste con el BHS diario exponencial; probablemente debido principalmente a la dificultad en el muestreo de este suelo dada su variabilidad espacial en superficie con presencia del horizonte Bt en profundidades muy variables. Sin embargo, una pequeña mejora en el ajuste se obtuvo con un BHS exponencial diario considerando una Cc y un Pm en cada fecha más idoneos con el suelo muestreado en dicha fecha, utilizando valores del perfil que más se semejaba. Para disminuir el problema planteado en Radiosondeo y poder comparar medidas de humedad estimadas del BHS exponencial diario reduciendo al mínimo el problema de variabilidad espacial, se determinó realizar una segunda fase de experimentación en la que las medidas de humedad de suelo en dicha ubicación se obtuvieran mediante senso-res fijos instalados en campo. Además en la parcela de Radiosondeo los equipos que se instalaran estarían protegidos de actos de vandalismo por tratarse de un recinto cerrado y vigilado. Con la instalación de equipos fijos se trataba de paliar las dificultades expuestas y que sólo influyeran en la monitorización de la humedad los cambios a lo largo del tiempo de las variables meteorológicas, pero que los cambios en las características hidro-físicas del suelo fueran despreciables. Puesto que las cantidades de agua que acumula el suelo son muy variables de unos años a otros en gran parte debido a la diferente distribución de las precipitaciones, para poder tener resultados más concluyentes la nueva experi-mentación tendría una duración de al menos 4 años Por otro lado, en los tres emplazamientos también se comprobó que siempre el BHS exponencial diario dio mejores resultados que el BHS directo diario, lo que era de esperar ya que la determinación de la humedad se realizó en zonas sin aportes de agua


102

de riego y bajo régimen xérico, por lo que la medida del AD variaba en todo el rango desde 0 hasta el total del ADT.

3.3. Ensayo comparativo de diferentes metodologías de monitorización de la humedad con equipos “in situ”, en el Haploxeralf típico sobre ar-cosas (Madrid)

3.3.1. Comparación TRIME – T3 y método gravimétrico

3.3.1.1. Calibración específica TRIME – T3 Primeramente se procedió a realizar la calibración estándar propuesta por el fabricante mediante el “kit” de calibración. Según IMKO (2008) esta es una ecuación polinómica de tercer grado que describe la correlación entre la constante dieléctrica y θ v del suelo. cuyos coeficientes han sido determinados empíricamente para cubrir un amplio rango de suelos minerales. Posteriormente se procedió a realizar la calibración específica del equipo TDR con son-da TRIME T3 de IMKO con la metodología especificada en el apartado 2.3.2. y para dos tipos de muestras correspondientes con los horizontes A12 (franco-arenoso) y Bt1 (franco-arcillo-arenoso) del perfil en la zona de muestreo de Radiosondeo, tal como se muestra en la figura 40. Chandler et al (2004), Jacobsen y Schjonning (1993), muestran la conveniencia de to-mar pares de valores de θ v obtenido del sensor TDR para las muestras llevadas a labo-ratorio y valores de θ v obtenidos en la misma muestra por método gravimétrico y des-arrollar una segunda ecuación empírica de calibración. Para las muestras correspondientes al horizonte A12 se realizaron dos tipos de calibra-ción específica (figura 40) una con muestras de suelo sin tamizar y otra con muestras tamizadas con malla de 5mm. Los resultados se muestran en las figuras 41 y 42, y se obtiene una recta de regresión diferente para cada calibración, lo cual era lógico que ocurriera porque al colocar la muestra tamizada en el contenedor correspondiente y humedecerla desde abajo hacia arriba se produjo una disminución del volumen ocupado, con lo que la densidad aparente alcanzó un valor de ρb de 1,8 Mg.m-3.


103

Figura 40 - Ensayos de laboratorio con muestras del horizonte Bt 1 ( franco arcillo arenoso) y A12 ( franco arenoso) de Radisosondeo, preparados con tubo Tecanat, para medir con sonda TRIME T3

Una explicación a este resultado la encontramos en IMKO (2008) que indica que las medidas del TDR dependen en cierto grado de la ρb y propone una relación lineal para su corrección. Lógicamente la recta de regresión para la muestra “sin tamizar” con una ρb de 1,6 Mg.m-3 más similar a la ρb del suelo de Radiosondeo, fue la que se utilizó como calibración específica para el horizonte de clase textural franco- arenosa.

Figura 41 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte A12 de Radiosondeo sin tamizar, % θ v con sensor TDR TRIME-T3 de IMKO y % θ v obtenido por gravimetría, y ρb = 1,6 Mg.m-3


104

Figura 42 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte A12 de Radiosondeo tamizada 5 mm, % θ v con sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO y % θ v obtenido por gravimetría, siendo ρb = 1,8 Mg.m-3 . Para las muestras correspondientes al horizonte Bt1 se realizaron también los dos tipos de ensayos con muestra sin tamizar y tamizada con malla de 5mm. En este caso al humedecer la muestra tamizada no se experimentó ningún cambio en la densidad apa-rente lo cual indica también una gran estabilidad de los agregados que conforman la estructura del horizonte de acumulación de arcilla tal como ha sido demostrado en sue-los sobre arcosas del mismo tipo en Peréz-Arias (1992) y Del Monte (1984). Con todos los datos obtenidos de los dos ensayos se obtuvo una única recta de regresión para la calibración específica que se presenta en la figura 43. Las rectas de la calibra-ción específica para el horizonte A y Bt1 resultaban ser diferentes lo que respondía tam-bién a las indicaciones de IMKO (2008) y Schwartz et al (2009), sobre la influencia del contenido de arcilla en las medidas del TDR.

Figura 43 - - Ensayos de laboratorio con muestras del horizonte Bt 1 de radisosondeo sin tamizar y tamizada a 5mm , % θ v con sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO y % θ v obtenido por gravimetría, siendo ρb igual a 1,52 Mg.m-3 .


105

En la figura 44 y tabla 22 se resumen los resultados. El valor del coeficiente de deter-minación R2 superior en todos los casos a 0,99 y las pendientes de las rectas de regre-sión cercanas a la unidad, muestran un comportamiento adecuado del equipo TDR en este tipo de suelos mediante la calibración específica.

0

5

10

15

20

25

30

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40

5 10 15 20 25 30 35

Humedad suelo (%Vol IMKO-T3)

Hum

edad

sue

lo

(%

Vol

. por

gra

vim

etrí

a)

Franco-arenoso. Dap 1,6 Franco-arenoso. Dap 1,8 Tamizado Franco-arcillo-arenoso. Dap 1,5

Figura 44 - Rectas de regresión obtenidas de los ensayos de laboratorio con muestras de suelo del horizonte A12 y con el horizonte Bt1 de Radiosondeo, determinando % θ v con sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO y % θ v por gravimetría.

Tabla 22 – Ecuaciones de calibración del TDR utilizando medidas con TRIME-T3 y medidas obtenidas mediante método gravimétrico en laboratorio MUESTRAS % θ v

TRI-ME-T3

% θ v Por gravi- metría P

end

ien

te

Inte

rcep

t

R2

Varianza redidual

n

ρb

(Mg. m-3)

∆ Tª (ºC)

Hor. A12

XA YA 1,228 -7,334 0.998 0,155 47 1,61 12/32

Hor. A12

(tamizado 5mm)

XA5 YA5 1,140 -6,798 0,990 0,209 37 1,82 12/32

Hor. Bt1

XBt YBt 0,968 -5,115 0.994 0,378 86 1,52 12/32


106

Figura 45 - Muestra tamizada 5 mm del horizonte Bt 1 , en la que se aprecia que no se han destruido por completo los agregados

3.3.1.2. Humedad volumétrica TRIME-T3 y método gravimétrico. Los tubos Tecanat para medir en el suelo de Radiosondeo con el equipo TDR sonda IMKO T3 quedaron instalados en campo en noviembre de 2008, pero era conveniente hacer transcurrir un tiempo con el suelo húmedo para que el suelo se asentara y no que-daran huecos alrededor de los tubos que pudieran falsear la medida, por lo que los datos se empezaron a utilizar en enero de 2009. Las medidas de humedad del suelo obtenidas por método gravimétrico tal como se habían realizado en el periodo 2007-2008 eran muy costosas de obtener, por lo que la comparación entre medidas TDR y medidas por método gravimétrico en campo sólo se realizaron desde enero de 2009 hasta julio de 2009, cuando la poca humedad del suelo ya no permitía la extracción de muestra inalterada de forma adecuada. Con el equipo TDR se obtuvieron medidas a diferentes profundidades en cada uno de los dos tubos y con repeticiones en tres direcciones, por lo que se obtenían seis medidas por profundidad. Los valores medios de % θv obtenidos directamente del lector del TDR para cada profundidad y la desviación estándar se representan en el Anexo III.2 . Las tres medidas realizadas en cada fecha de muestreo a la misma profundidad fueron en general similares para un mismo tubo, pero las diferencias entre los dos tubos a la mis-ma profundidad fueron mayores dependiendo de la profundidad a la que se medía, debi-do en gran parte a diferencias en el porcentaje de arcilla, a pesar de estar los tubos sepa-rados tan sólo 70 cm. Por todo ello se acordó utilizar los datos de los dos tubos propor-cionando así para cada nivel seis medidas y su desviación típica. En la figura 46 se muestran los valores tomados en campo del TDR para 15 cm de pro-fundidad, aplicándole la calibración correspondiente de laboratorio para el horizonte A12 y las medidas obtenidas en los muestreos del método gravimétrico para la profundidad correspondientes a la sonda vertical TDR IMKOT3 de 5 a 25cm, así como las líneas de Cc y Pm aproximadas según ensayos de laboratorio. En la figura 47 se muestran los valores tomados en campo del TDR para 30 cm de pro-fundidad, aplicándole la calibración específica correspondiente de laboratorio para el horizonte Bt1 y las medidas obtenidas en los muestreos del método gravimétrico para las profundidades correspondientes, así como las líneas de Cc y Pm.


107

El muestreo por el método gravimétrico se realizó semanalmente en una superficie de 30 m x 30 m cercana a la instalación de los tubos donde se media con el TDR y sus re-sultados para éste periodo se visualizan en el Anexo III.1.4. De nuevo en este periodo de enero a julio de 2009, no todos los muestreos por el méto-do gravimétrico pudieron ser utilizados, tan sólo se utilizaron para la compración aque-llos cuyos perfiles eran similares al del lugar donde se instalaron los tubos para el TDR, resultando ser útiles 10 fechas de muestreo de las 18 realizadas ya que en el resto la aparición del Bt1 fue a diferente profundidad.

0

5

10

15

20

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1-en

e

15-e

ne

29-e

ne

12-f

eb

26-f

eb

12-m

ar

26-m

ar

9-ab

r

23-a

br

7-m

ay

21-m

ay

4-ju

n

18-ju

n

2-ju

l

16-ju

l

30-ju

l

13-a

go

27-a

go

10-s

ep

24-s

ep

8-oc

t

Hum

edad

sue

lo (

%V

ol)

TRIME-T3 15cm calibrado Gravimétrico 5-25 cm Cc (5_25 cm) Pm (5_25 cm)

Figura 46 - % θ v con sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO calibrado a 15 cm de profundidad y % θ v obtenido para una profundidad entre 5 a 25 cm por método gravimétrico con extracción de muestras en campo (2009), e indicando el valor de Cc y Pm estimados a partir de ensayos de laboratorio.

Al comparar los valores de % θv del TDR obtenidos después de aplicar la ecuaciones de calibración específica en laboratorio, con los días de toma de muestras mediante método gravimétrico en campo (n=10), se obtuvo un valor medio de las diferencias de 0,45 y una desviación estándar de ±1,28 para los valores de TDR a 15 cm, mientras que para los datos del TDR a 30 cm se obtuvo un valor medio de las diferencias de 0,07 y una desviación estándar de ±2,92.


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0

5

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1-en

e

15-e

ne

29-e

ne

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eb

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eb

12-m

ar

26-m

ar

9-ab

r

23-a

br

7-m

ay

21-m

ay

4-ju

n

18-ju

n

2-ju

l

16-ju

l

30-ju

l

13-a

go

27-a

go

10-s

ep

24-s

ep

8-oc

t

Hum

edad

sue

lo (

%V

ol)

TRIME-T3 30 cm calibrado Gravimétrico 30 cm Cc 30 cm Pm 30 cm

Figura 47 - % θ v con sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO calibrado a 30 cm de profundidad y % θ v obtenido para una profundidad de 30 cm por método gravimétrico con extracción de muestras en campo, e indicando el valor de Cc y Pm estimados a partir de ensayos de laboratorio.

Los resultados son muy satisfactorios para la profundidad de 15 cm teniendo en cuenta la problemática del tipo de suelo de Radiosondeo ya que la desviación estándar esta cercana al 1%. Sin embargo para la profundidad de 30 cm aunque los datos se pueden considerar buenos, las desviaciones son mayores.

3.3.2. Comparación ECH2O (EC-20) y método gravimétrico

3.3.2.1. Calibración específica ECH2O (EC-20). La calibración específica de los sensores EC-20 se realizó igualmente con muestras del horizonte A12 y Bt1 , y de la forma especificada en el apartado 2.3.3. con el lector de mano Echo-Check y muestra no tamizada. Se trataba de utilizar los valores de % θv obtenidos directamente de la calibración están-dar ofrecida por el fabricante Decagon y realizar una segunda calibración específica, con los pares de valores % θv del sensor y % θv calculada a partir del peso del contene-dor con la muestra y conociendo el volumen. Los primeros ensayos se realizaron con sensores EC-20 y muestras de suelo en contene-dores de 5 y 4 litros (figura 48), el volumen de muestra era mayor que la zona de in-fluencia de las medidas del sensor. Los resultados se presentan en la figura 49 para el horizonte A12 y en la figura 50 para el Bt1.


109

Figura 48 - Ensayo con sensor EC-20, a la izquierda muestra del horizonte A12 y a la derecha del Bt1 , en contenedores de 5 y 4 litros.

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35

Humedad suelo (%Vol. EC-20)

Hum

edad

sue

lo (

%V

ol. p

or g

ravi

met

ría)

(%VOL EC-20; %VOL por gravimetría) Lineal ((%VOL EC-20; %VOL por gravimetría))

Figura 49 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte A12 , % θ v con sensor EC-20 Decagon y % θ v obtenido por gravimetría, utilizando un contenedor de 5 litros y ρb igual a 1,7 Mg.m-3 .

Puesto que los resultados presentaban un comportamiento del equipo EC-20 muy dife-rente al del equipo TDR, se repitieron los ensayos con contenedores de 2 litros (figura 51), de menor tamaño y de volumen más parecido al muestreado por el sensor EC-20.


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0

5

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50

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Humedad suelo (%Vol. EC-20)

Hum

edad

sue

lo (

%V

ol. p

or g

ravi

met

ría)

(%VOL. EC-20, %VOL. por gravimetría) Polinómica ((%VOL. EC-20, %VOL. por gravimetría))

Figura 50 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte Bt 1 , % θ v con sensor EC-20 Decagon y % θ v obtenido por gravimetría, utilizando un contenedor de 4 litros y ρb igual a 1,5 Mg.m-3 .

Figura 51 - Ensayos con sensor EC-20, muestras en contenedor de 2 litros Los resultados de estos ensayos se muestran en las figuras 52 y 53 y fueron los siguien-tes: En las muestras del Horizonte A12 (Franco-arenoso) se alcanzó una ρb de 1,77 gr/cm3 y realizando una regresión lineal se obtuvo R2= 0.974, siendo n= 57 y una varianza de los residuos de 0,667. En las muestras del Horizonte Bt1 (franco-arcillo-arenoso) con ρb de 1,5 gr/cm3, los valores obtenidos no se pueden ajustar con una relación lineal, sino más bien a un poli-nomio de tercer grado. Las temperaturas de los ensayos de laboratorio variaron entre 26 y 11 ºC.


111

Figura 52 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte A12 , % θ v con sensor FDR EC-20 Decagon y % θ v obtenido por gravimetría, utilizando un contenedor de 2 litros y ρb igual a 1,7 Mg.m-3 .

Figura 53 - Ensayo de laboratorio con muestra del horizonte Bt 1 , % θ v con sensor FDR EC-20 Decagon y % θ v obtenido por gravimetría, utilizando un contenedor de 2 litros y ρb igual a 1,5 Mg.m-3 . La forma de realizar la calibración específica con las muestras más representativas del perfil de suelo sometidas a una desecación al aire para medir humedad en todo el intervalo de humedades del suelo, fue elegida intentando evitar la variabilidad que


112

supone generar diferentes muestras de suelo con diferentes contenidos de humedad, ya que es difícil conseguir un contenido de humedad homogéneo para todo el recipiente. La forma de calibración que aconseja el manual del EC-20 de Decagon (2009) o Cobos (2007) que utiliza diferentes muestras de suelo con diferentes contenidos de humedad, es una forma más rápida de realizar la calibración y es similar a la utilizada por varios autores como Gabriel et al. (2010) con sensores EnviroScan. Las ventajas de la calibración que se ha realizado con el EC-20 en laboratorio es que las variaciones en la medida de humedad se debían sólo a la disminución del contenido de humedad ya que se mantenían constantes los demás factores variables como son la den-sidad aparente o la distribución de agregados. No obstante, y a pesar de que los autores citados aconsejan una calibración específica mediante una regresión lineal se aprecia claramente que para el horizonte con alto con-tenido en arcilla Bt1 (figuras 50 y 53) no resultaba adecuada dicha solución.

3.3.2.2. Humedad volumétrica ECH2O (EC-20) y método gravimétrico.

-20

-10

0

10

20

30

40

1-1

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)

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sue

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ol)

Precipitación EC-20 a 30 cm profundidadEC-20 a 15 cm profundidad Det. Gravim. campo 15 cmDet. Gravim. campo 30 cm

Figura 54 - % θ v en el suelo obtenido de sensores FDR EC-20 de Decagon con calibración estándar, instalados a 15 cm y 30 cm de profundidad, y % θ v obtenido por el método gravimétrico mediante extracción de cilindros.

Los valores de % θv registrados en campo para los ECH2O (EC-20) enterrados a 15cm y a 30cm de profundidad, aplicando la calibración genérica en el datalogger EM50, se


113

muestran en la figura 54. También se muestran los valores de % θv Humedad volumétrica obtenidos por el método gravimétrico, en aquellos días en que el muestreo de campo coincidía con un perfil de suelo en que la acumulación de arcilla se presentaba a una profundidad de entre 20 y 22 cm. El EC-20 de 30 cm, ubicado en el horizonte Bt1 de acumulación de arcilla presentaba mayores diferencias. Se comprobó que si se utilizaban las calibraciones obtenidas en laboratorio con el lector “ECHo Check” para ajustar los datos de campo, se obtenían resultados mucho peores que utilizando la calibración genérica. Siendo los valores calibrados de los EC-20 muy inferiores a los valores reales de contenido de humedad volumétrica. Para el EC-20 de 15 cm las diferencias superaban el 4 % y para el EC-20 de 30 cm el 12 %. Siguiendo las recomendaciones de Cobos y Campbell (2007) que indicaban que la va-riación de temperatura podía afectar a las medidas con el EC-20, se estudió el efecto de la temperatura, cuyos resultados se muestran en la figura 55, en tres periodos con mí-nima variación de contenido de humedad en el suelo, con temperatura media diferente, pero con una variación diurna entre Tªmáx y Tª mín del aire de 17 ºC aproximadamente e igual en los tres periodos. En ningún caso la variación diurna de contenido de hume-dad de suelo del EC-20 debido a la temperatura superó el 1,3 %, no obstante, para dis-minuir los errores por variación de temperatura al realizar las comparaciones de diferen-tes sistemas siempre se utilizó el valor registrado a las 9 hora Z .

0

1

2

3

4

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0 3 6 9 12 15 18 21 24

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EC-20 29/06/2009 EC-20 25/02/2009 EC-20 05/08/2009

Tª (ºC) 29/06/2009 Tª (ºC) 25/02/2009 Tª (ºC) 05/08/2009

Figura 55 - % θ v en el suelo obtenido del sensor EC-20 con calibración estándar, instalado a 15 cm de la superficie en tres días sin precipitación y presentando una diferencia entre la temperatura máxima diaria y la mínima superior a 15 ºC.


114

Los resultados obtenidos con la calibración específica podían haber sido mejores si se hubiera utilizado en laboratorio el mismo datalogger EM-50 instalado en campo, no obstante, ponían de manifiesto los problemas de medir con el equipo EC-20 en un suelo con alto contenido en arcilla (horizonte Bt , 30-36 % de arcilla) y que según los valores de la CIC podía contener arcillas expansivas del tipo montmorillonita ; tal como ya se ha comentado y encontrado en el trabajo de Del Monte (1984)

3.3.3. Comparación ECH2O (EC-20) y TRIME-T3. Al igual que Chandler et al., (2004) probaron la eficacia de usar el TDR para calibrar en campo otros equipos de menor coste, como parte del objetivo de este trabajo y a la vista de los resultados obtenidos con la calibración específica realizada en laboratorio, se intentó probar una calibración periódica de los equipos EC-20 instalados de forma fija en campo, con el equipo TDR más robusto y cuya calibración de laboratorio había dado buenos resultados. Del 1/01/2009 a 1/07/2009, con los valores de % θv obtenidos en campo del EC-20 a 15 cm (calibración estándar) y los valores de campo del IMKO T3 a 15 cm corregidos con la calibración específica de laboratorio (figura 56), al intentar una regresión lineal se obtuvo un R2= 0,901 y una varianza residual de 2,96 , siendo n=38. Igualmente se compararon los valores a 30 cm (figura 57), obteniéndose un R2= 0,914 y una varianza residual de 2,63. Eliminando sólo tres días de muestreo (n=35) en los que había gran variación de contenido de humedad en el suelo, se obtenían valores de R2= 0,97 y una varianza residual de 0,9.

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EC-20 a 15 cm profundidad TRIME-T3 15 cm calibrado

Figura 56 - % θ v obtenido de sensor FDR EC-20 de Decagon con calibración estándar instalado a 15 cm de profundidad y % θ v de sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO a 15 cm calibrado.


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ar

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23-a

br

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ep

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Hum

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EC-20 a 30 cm profundidad TRIME-T3 a 30 cm calibrado

Figura 57 - % θ v obtenido de sensor FDR EC-20 de Decagon con calibración estándar instalado a 30 cm de profundidad y % θ v de sensor TDR TRIMR-T3 de IMKO a 30 cm calibrado. Posteriormente se volvieron a realizar las comparaciones en las profundidades de 15 cm, 30 cm y 45 cm, con la información de los años completos 2009 y 2010. Los valores obtenidos con los sensores EC-20 de Decagon instalados a 15 cm, 30 cm y 45 cm de profundidad, se correlacionaron con los valores procesados del TDR obtenidos a la misma profundidad (nº de registros=92). Como cabía esperar de los estudios realizados anteriormente la correlación fué mejor para una profundidad de 15c m (R2=0,91) que se corresponde con una textura franco arenosa y empeoró (R2=0,81 para 30 cm y R2=0,556 para 45 cm) a medida que aumentaba la profundidad debido al aumento del contenido de arcilla. Una vez completado el periodo 2009-2012 se realizaron de nuevo las comparaciones. En las figuras 58, 59 y 60 se presentan los gráficos de las correspondientes regresiones realizadas con todos los datos obtenidos de los sensores EC20 instalados en Radioson-deo a 15 cm, 30 cm y 45 cm y los datos del sensor IMKO-T3 a las mismas profundida-des utilizando el valor medio de los dos tubos y corregido con la calibración específica. No se realizaron comparaciones entre el sensor EC-20 instalado a 90 cm de profundidad porque con el TDR sólo se podían realizar medidas hasta 75 cm y el suelo presentaba mucha variación textural entre los 75 cm y los 90 cm. Las comparaciones a 45 cm de profundidad finalizaron en septiembre del 2011 cuando el equipo sensor EC-20 a dicha profundidad dejó de funcionar, ya que no se pudo extra-er y reparar debido a la alteración que sufriría el suelo, que podría invalidar la experi-mentación realizada con el resto de sensores.


116

Figura 58 - Medidas de % θ v obtenidas del EC- 20 a 15 cm de profundidad comparadas con medidas con calibración específica del TDR a 15 cm mediante regresión simple (2009-2012).

Figura 59 - Medidas de % θ v obtenidas del EC-20 a 30 cm de profundidad comparadas con medidas con calibración específica del TDR a 30 cm mediante regresión simple (2009-2012).


117

Figura 60 - Medidas de % θ v obtenidas del EC-20 a 45cm de profundidad comparadas con medidas con calibración específica del TDR a 45 cm mediante regresión simple (2009-2011). Los valores de los coeficientes de determinación R2 que variaban entre 0,76 y 0,86, y la visualización de las gráficas, ponen de manifiesto un comportamiento mejor en el sen-sor instalado a 15 cm y algo peor a mayor profundidad. Los resultados indican que una calibración específica para el sensor EC-20 a partir de los valores del TDR podría ser útil para el horizonte A, y un poco menos eficaz para el horizonte Bt . Para mejorar los resultados se deberían comparar volúmenes muestreados similares por los dos sistemas, y dado que el fabricante del equipo EC-20 aconseja su instalación de forma horizontal, sería necesario colocar para una determinada profundidad dos sensores EC-20 separados en la vertical unos 10 cm, de forma que su valor medio sería el que se utilizaría para comparar con el dato de la sonda vertical IMKO T3. No obstante, se elegirieron los datos del sensor TDR con su calibración específica por considerarlos mejores a pesar de no disponer de un registro diario, para realizar las comparaciones con los resultados de Agua Disponible que se calcularían del BHS ex-ponencial diario en el periodo 2009-2012.

3.3.4. Comparación metodo resistivímetro y método gravimétrico Los resultados obtenidos para estimar humedad volumétrica de suelo a profundidades de 5 cm, 15 cm y 25 cm en el observatorio de Radisosondeo, mediante el resistivímetro Endungsmesser (presentados en el Anexo III.4 ), realizando medidas en el mismo lugar donde se tomaban muestras para determinar la humedad gravimétrica y la densidad apa-rente, no fueron satisfactorias. Al intentar obtener una regresión lineal entre el Ln de la resistividad y el % θm , para la totalidad de las muestras (n=63) (figura 61) se obtuvo R2= 0,38, y tomando sólo a la profundidad de 25 cm (n=20), la correlación mejoraba siendo el doble que la anterior aunque seguía siendo pobre R2=0,64.


118

Utilizando la densidad aparente de cada horizonte del perfil, para obtener la humedad volumétrica los resultados no mejoraban. Según estos resultados existe una relación lógicamente inversa entre resistividad y humedad del suelo, pero con los métodos TDR o FDR se obtienen medidas de humedad más precisas. La metodología de Wenner ha sido utilizada con diferentes objetivos como pueden ser determinar el espesor y la profundidad de diferentes materiales geológicos en función de la medida de la resistividad (Gómez et al. 2005), determinar diferencias en textura o en contenido de salinidad en el suelo así como en el contenido de agua en perfiles vertica-les del terreno (Bustamante et al. 2007) o determinar el contenido de agua en el suelo cerca de la superficie (Zúñiga, 1996; Gispert, 2005). En el suelo de Radiosondeo la variación de la textura en profundidad y espacialmente sobre todo en superficie, ha re-sultado ser un factor que limita la utilización de este método.

Figura 61 - Relación entre medidas obtenidas con resistivímetro (Ln resistividad) y medidas de humedad por método gravimétrico (% θ m), para el total de muestras a 5 cm, 15 cm y 25 cm de profundidad.

3.3.5. Comparación medidas equipo MPS-1 y equipo ECH2O (EC-20). Aunque no se realizó ninguna calibración en laboratorio para el sensor MPS1 para el tipo de suelo de Radiosondeo, porque no se disponía de más sensores, no obstante, se tomaron datos para comprobar su comportamiento con los valores obtenidos del sensor EC-20 instalado cerca, a la misma profundidad de 15cm y con la misma frecuencia de muestreo. Los datos obtenidos para ambos equipos durante el periodo 2009-2012 se muestran en la figura 62, los valores de campo del equipo EC-20 fueron corregidos comparándolos


119

con los valores del sensor TRIME T3 a la misma profundidad con la calibración específica realizada en 2009. Visualizando la gráfica y sabiendo que el suelo había llegado en cada verano al punto de marchitez que representa una succión de 1500 kPa, se observa como el equipo MPS1 no obtuvo en todo el periodo valores por debajo de -300 kPa, lo que parece indicar que en este tipo de suelo con un alto contenido en arena gruesa el sensor dejaba de funcionar bien al alcanzar los 300 kPa de succión, no obstante, también hay que destacar que el equipo era capaz de indicar adecuadamente los momentos en que el suelo se encontraba con un contenido de humedad cercano a la Cc lo que concuerda con los resultados que Cobos et al. (2009) obtuvieron comparando su comportamiento con el de los tensiómetros.

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-300

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0

100

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2/20

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2/20

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MPS1_Potencial en kPa a 15cm de profundidad %Humedad Volumétrica ECH20 calibrado

Figura 62 - Valores de % θ v obtenidos con EC 20 (calibrado frente a TDR) y de potencial en kPa obtenidos del MPS1 instalados a 15 cm de profundidad.

Se intentó realizar una comparación de los datos del MPS1 como potencial negativo con los datos del EC- 20 calibrados obteniéndose la recta de regresión Y = 0,0496. X +17,9442 un R2 de 0,7364 y habiendo utilizado 11.958 registros correspondientes a las medidas de las 9z realizadas cada día de los años 2009-2012.


120

La pendiente de la recta y el valor de R2, ponen de relieve la no conveniencia de realizar esta regresión para todo el intervalo de humedades del suelo, ya que el MPS1 sólo está recomendado para el intervalo de -10 kPa hasta -500 kPa. Otras pruebas considerando intervalos de tiempo en el que el suelo estuviera húmedo tampoco mejoraron los resultados de la regresión, por lo que no se realizó ninguna cali-bración sobre el MPS1. Para realizar una buena calibración se podría haber utilizado el sensor inmerso en muestras de suelo saturadas e introducirlo en un sistema similar a la Membrana de Richards, para someter el conjunto a diferentes presiones. Esta otra prue-ba ya no se pudo realizar porque no se disponía de otro datalogger EM-50 para conectar el sensor en laboratorio.

3.4. Estimación del contenido de agua en el suelo mediante BHS expo-nencial diario y comparación con medidas in situ en el suelo Haploxe-ralf típico.

3.4.1. Resultados periodo de 2009-2010 y diferentes estimaciónes de ADT.

3.4.1.1. Estimaciónes de ADT

3.4.1.1.1. Estimaciones Cc y Pm En la tabla 23 se presentan los valores de Cc y Pm a una determinada profundidad de suelo necesarios para estimar el ADT para diferentes espesores de suelo tal como se indicó en el apartado 2.5.3., teniendo en cuenta las tres formas diferentes considerdas:

• Estimación A a partir de los valores de la Membrana de Richards • Estimación B a partir del estudio de las gráficas del TDR • Estimación C con el valor máximo y mínimo de las gráficas del TDR (periodo

de enero a noviembre de 2009). Con los valores de Cc y Pm de los niveles de 15 cm, 35 cm, 55 cm y 75 cm, se calculó el ADT, pero también se realizaron las estimaciones a 30 cm y 45 cm de profundidad que servirían para realizar cálculos de AD en el periodo en el que todavía no se tenían medidas de los 35 cm y 55 cm. ESTIMACIÓN A – Los valores de Cc y Pm de la tabla 23 se obtuvieron considerando los datos del perfil de suelo y los ensayos con la membrana de Richards que se resumen en la tabla 24. Los valores de 15 cm, 35 cm, 55 cm y 75 cm debían ser representativos de ±10 cm de espesor para poderse comparar con los datos del TDR TRIME T3 asignados para esas profundidades. Por ejemplo, para 35 cm el valor 29 para la Cc es la media entre 26 y 32, y el valor 20 para el Pm es la media entre 16 y 24. Para profundidad 75 cm que debía ser representativo de 65 a 85 cm de profundidad se tomaron valores de Cc y Pm algo


121

inferiores al correspondiente del horizonte Bt3 , ya que existe mucha variabilidad debido a la aparición de bandas de acumulación de arcilla y bandas arenosas, y a profundidades de más de 80 cm el porcentaje de arena es mayor. Tabla 23 - % θ v para diferentes profundidades y diferentes estimaciones de Cc y Pm, en Radiosondeo

RADIOSONDEO % θ v

(θ v en m3.m-3 ) Profundidad

(cm) Humedad a : Estimación A

(de laboratorio) Estimación B (graficas TDR)

Estimación C (gráf. máx-mín)

Cc 15 21 25 15 Pm 7 7 5 Cc 26 30 32 30 Pm 16 16 14 Cc 29 33 34 35 Pm 20 18 17 Cc 32 32 33 45 Pm 24 19 17 Cc 30 30 31 55 Pm 22 19 17 Cc 25 26 26 75 Pm 16 16 15

Tabla 24 - % θv a Cc, Pm y Saturación en un perfil medio representativo de la zona de instalación de sensores de medida de humedad de suelo en Radiosondeo

Hor. Prof. (cm)

Textura USDA

ρb

(Mg. m-3)

% θ v (C.C.33)

% θ v (P.M.1500)

% θ v (Saturación)

A11 0-10 Franco arenosa

1.52 (± 0.12)

A12 10-22 Franco arenosa

1.66 (±0.10)

14

7

33

Bt1 22-35 Franco arcillo arenosa

26

16

57

Bt2 35-60 Arcillo arenosa

32 24 60

Bt3

60-80 Franco arcillo arenosa

1.63

(±0.10)

28 19 58


122

ESTIMACIÓN B -

Para realizar la estimación de Cc y Pm en este caso se utilizaron las gráficas obteni-das de las diferentes fechas de muestreo con el equipo TDR TRIME-T3 de IMKO que se presentan en las figuras 63 y 64. Para cada profundidad se habían obtenido primeramente los datos procesados del TDR tanto el valor medio para cada día de muestreo, como la desviación estándar con las 3 medidas que se toman del tubo 1 y las tres medidas que se toman del tubo 2 para cada profundidad. Los valores de la desviación estándar tomaron un valor medio de 0,01 m3.m-3, alcan-zando el 0,016 m3.m-3 para una profundidad de 0,45 m y el 0,015 m3.m-3 para 0,75 m. En el Anexo III.2 se presentan los gráficos con los datos directamente leídos del sensor (sin la calibración específica) y con la desviación estándar de las medidas de cada fecha y cada profundidad. Los valores del TDR de las figuras 63 y 64 son valores medios afectados por la cali-bración específica, habiendo utilizado para la profundidad de 15 cm la ecuación de calibración del horizonte A12 (franco arenoso sin tamizar) y para el resto de profun-didades la ecuación de calibración del horizonte Bt1 (franco arcillo arenoso). Tal como se observa en las gráficas las medidas a 35 cm y 55 cm de profundidad no se empezaron a tomar hasta noviembre de 2009. Al iniciar la toma de medidas se pensó que se podrían dar valores de AD en todo el perfil del suelo utilizando los da-tos de los FDR ECH2O EC-20 de Decagon enterrados fijos a 15 cm, 30 cm, 45 cm y 90 cm, pero a la vista de los resultados obtenidos en los ensayos realizados hasta oc-tubre de 2009 sobre la anisotropía que presentaba el perfil en profundidad, los pro-blemas del comportamiento de los EC-20 en horizontes con alto contenido en arcilla, así como el limitado espesor de suelo que muestrea un solo sensor EC-20 instalado horizontalmente, se decidió tomar datos de TDR de más profundidades. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la diferente capacidad de retención de agua de los diferentes horizontes del suelo, confirmando lo ya encontrado sobre las grandes diferencias de la Cc y el Pm según profundidad. Las gráficas de cada pro-fundidad indicando la Cc y Pm de la estimación B figuran en el Anexo VI.1.1.


123

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del

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ol.)

TDR medio 0,15m TDR medio 0,30m TDR medio 0,35m

Figura 63 - Valores medios de % θ v obtenidos del sensor TDR TRIME-T3 utilizando la calibración específica a 15 cm, 30 cm y 35 cm de profundidad (2009-2010).

0

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35

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15-s

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0

15-n

ov-1

0

Hum

edad

del

sue

lo (

% V

ol.)

TDR medio 0,75m TDR medio 0,55m TDR medio 0,60m

Figura 64 - Valores medios de % θ v obtenidos del sensor TDR TRIME-T3 utilizando la calibración específica a 55 cm, 60 cm y 75 cm de profundidad (2009-2010).


124

ESTIMACIÓN C - Para realizar la estimación de Cc y Pm en este caso se utilizaron las mismas gráficas obtenidas de las diferentes fechas de muestreo con el equipo TDR TRIME-T3 de IMKO que se presentan en las figuras 63 y 64, y se asignó para cada profundidad, a la Cc el valor máximo y al Pm el valor mínimo de las medidas obtenidas en el periodo 2009-2010.

3.4.1.1.2. Estimaciones de ADT A partir de los datos de la tabla 23 con valores de Cc y Pm a una determinada profun-didad, se calcularon para cada estimación los valores acumulados correspondientes a la altura equivalente de agua en mm desde la superficie hasta la profundidad considerada para suelo a Cc y a Pm, y por diferencia se obtuvo el valor correspondiente de ADT, quedando los resultados finales reflejados en las tablas 25, 26 y 27, y los pasos inter-medios de cálculo considerando cada espesor en las tablas correspondientes del Anexo VI.1.2. A pesar de la existencia en el perfil del suelo de diferentes horizontes con una capacidad muy diferente de retención de agua, el contenido de ADT expresado en m3/m3 varía poco a lo largo del perfil del suelo para un mismo tipo de estimación del ADT. Tabla 25 – Valores de Cc, Pm y ADT en mm desde la superficie hasta cada profundidad, para la ESTIMACIÓN A

RADIOSONDEO- Estimación A (laboratorio)

Prof

cm

Cc

% θv

Pm

% θv

Intervalo que

representa cm

e

mm

ADT parcial

mm

Prof desde la superf

cm

Cc desde superf

mm

Pm desde superf

mm

ADT desde

superf mm

5 15 7 0 a 5 50 4 0 a 5 7,5 3,5 4 15 15 7 5 a 25 200 16 0 a 25 37,5 17,5 20 30 26 16 25 a 35 100 10 0 a 35 63,5 33,5 30 35 29 20 25 a 45 200 18 0 a 45 95,5 57,5 38 45 32 24 35 a 55 200 16 0 a 55 127,5 81,5 46 55 30 22 45 a 65 200 16 0 a 65 155,5 101,5 54 75 25 16 65 a 85 200 18 0 a 85 205,5 133,5 72


125

Tabla 26 - Valores de Cc, Pm y ADT en mm desde la superficie hasta cada profundidad, para la ESTIMACIÓN B

RADIOSONDEO- Estimación B (a partir gráficas TDR)

Prof

cm

Cc

%θ v

Pm

% θ v

Intervalo que

representa cm

e

mm

ADT parcial

mm


cm

Cc desde superf

mm

Pm desde superf

mm

ADT desde

superf mm

5 15 7 0 a 5 50 4 0 a 5 7,5 3,5 4 15 21 7 5 a 25 200 28 0 a 25 49,5 17,5 32 30 30 16 25 a 35 100 14 0 a 35 79,5 33,5 46 35 33 18 25 a 45 200 30 0 a 45 115,5 53,5 62 45 32 19 35 a 55 200 26 0 a 55 143,5 71,5 72 55 30 19 45 a 65 200 22 0 a 65 175,5 91,5 84 75 26 16 65 a 85 200 20 0 a 85 227,5 123,5 104

Tabla 27 - Valores de Cc, Pm y ADT en mm desde la superficie hasta cada profundidad, para la ESTIMACIÓN C

RADIOSONDEO- Estimación C (máximo y mínimo de gráficas TDR)

Prof

cm

Cc

%θ v

Pm

% θ v

Intervalo que

representa cm

e

mm

ADT parcial

mm


cm

Cc desde superf

mm

Pm desde superf

mm

ADT desde

superf mm

5 15 7 0 a 5 50 4 0 a 5 7,5 3,5 4 15 25 5 5 a 25 200 28 0 a 25 57,5 13,5 44 30 32 14 25 a 35 100 14 0 a 35 89,5 27,5 62 35 34 17 25 a 45 200 30 0 a 45 125,5 47,5 78 45 33 17 35 a 55 200 32 0 a 55 155,5 61,5 94 55 32 18 45 a 65 200 28 0 a 65 188,5 82,6 106 75 26 15 65 a 85 200 22 0 a 85 240,5 112,5 128

3.4.1.2. Comparaciones AD: medidas TRIME-T3 y estimadas del BHS exponencial

Con los resultados de ADT de las tablas 25, 26 y 27, se calculó el AD a partir del BHS exponencial diario y se compararon con los valores de AD calculados a partir de medi-das del sensor TDR TRIME T3, limitando el AD al intervalo entre el Pm y la Cc, tal como se había venido haciendo. Se han elegido para presentar en este apartado como más representativos los resultados de realizar la comparación para las tres estimaciones de ADT en el periodo 2009-2010, entre los valores de AD obtenidos mediante el BHS exponencial diario y los valores de AD obtenidos a partir de las medidas de TDR, para dos espesores de suelo desde la


126

superficie hasta los 0,25 m de profundidad y hasta los 0,65 m. De 0 a 25 cm se corresponde aproximadamente con el horizonte A y de 0 a 65 cm con el horizonte A y gran parte del Bt. En las figuras 65 y 68 se presentan los datos comparativos de la estimación A (Cc y Pm con membrana de Richards) con el AD obtenido de medidas TDR en campo. Del análisis de las figuras se aprecia que el suelo estuvo a Cc o por encima muchos días y que los valores de humedad del suelo reales eran superiores a los estimados del BHS exponencial para los valores de ADT considerados. Si se hubieran estimado los valores de Cc mediante el Equivalente de humedad de Gardner (1964) los resultados hubieran sido similares. En las figuras 66, 67, 69 y 70, que corresponden con las estimaciones B y C, las dife-rencias entre valores medidos y estimados son menores, y en su comportamiento en cada periodo anual, también influye que el verano del 2009 fuera mucho más seco que el del 2010. En la tabla 28 se presenta un resumen estadístico sobre la serie de diferencias entre los valores medidos y estimados de AD, así como de la regresión. Los peores resultados se obtienen con la estimación A en la que se utilizan los valores de Cc y Pm obtenidos de ensayos de laboratorio. El ADT es menor, el valor medio de las diferencias (m3 de agua/ m3 de suelo) es = 0,017 y R2 = 0,71.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

01/0

1/20

09

01/0

2/20

09

01/0

3/20

09

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4/20

09

01/0

5/20

09

01/0

6/20

09

01/0

7/20

09

01/0

8/20

09

01/0

9/20

09

01/1

0/20

09

01/1

1/20

09

01/1

2/20

09

01/0

1/20

10

01/0

2/20

10

01/0

3/20

10

01/0

4/20

10

01/0

5/20

10

01/0

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10

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10

01/0

8/20

10

01/0

9/20

10

01/1

0/20

10

01/1

1/20

10

01/1

2/20

10

AD

en

mm

AD del BHSexp (ADT 20mm) AD a partir de medidas TDR de 0 a 25 cm profundidad

Figura 65 - Estimación A de 0 a 25cm de profundidad siendo ADT= 20 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm.


127

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

01/0

1/20

09

01/0

2/20

09

01/0

3/20

09

01/0

4/20

09

01/0

5/20

09

01/0

6/20

09

01/0

7/20

09

01/0

8/20

09

01/0

9/20

09

01/1

0/20

09

01/1

1/20

09

01/1

2/20

09

01/0

1/20

10

01/0

2/20

10

01/0

3/20

10

01/0

4/20

10

01/0

5/20

10

01/0

6/20

10

01/0

7/20

10

01/0

8/20

10

01/0

9/20

10

01/1

0/20

10

01/1

1/20

10

01/1

2/20

10

AD

en

mm


Figura 66 - Estimación B de 0 a 25 cm de profundidad siendo ADT=32 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

01/0

1/09

01/0

2/09

01/0

3/09

01/0

4/09

01/0

5/09

01/0

6/09

01/0

7/09

01/0

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01/0

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01/1

0/09

01/1

1/09

01/1

2/09

01/0

1/10

01/0

2/10

01/0

3/10

01/0

4/10

01/0

5/10

01/0

6/10

01/0

7/10

01/0

8/10

01/0

9/10

01/1

0/10

01/1

1/10

01/1

2/10

AD

en

mm

AD del BHSexp (ADT 44 mm) AD a partir de medidas TDR de 0 a 25 cm profundidad

Figura 67 - Estimación C de 0 a 25 cm de profundidad siendo ADT=44 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm.


128

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

01/0

1/09

01/0

2/09

01/0

3/09

01/0

4/09

01/0

5/09

01/0

6/09

01/0

7/09

01/0

8/09

01/0

9/09

01/1

0/09

01/1

1/09

01/1

2/09

01/0

1/10

01/0

2/10

01/0

3/10

01/0

4/10

01/0

5/10

01/0

6/10

01/0

7/10

01/0

8/10

01/0

9/10

01/1

0/10

01/1

1/10

01/1

2/10

AD

en

mm


Figura 68 - Estimación A de 0 a 65 cm de profundidad siendo ADT= 54 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

01/0

1/20

09

01/0

2/20

09

01/0

3/20

09

01/0

4/20

09

01/0

5/20

09

01/0

6/20

09

01/0

7/20

09

01/0

8/20

09

01/0

9/20

09

01/1

0/20

09

01/1

1/20

09

01/1

2/20

09

01/0

1/20

10

01/0

2/20

10

01/0

3/20

10

01/0

4/20

10

01/0

5/20

10

01/0

6/20

10

01/0

7/20

10

01/0

8/20

10

01/0

9/20

10

01/1

0/20

10

01/1

1/20

10

01/1

2/20

10

AD

en

mm

AD del BHSexp (ADT 84mm) AD a partir de medidas de TDR de 0 a 65 cm profundidad

Figura 69 - Estimación B de 0 a 65 cm de profundidad siendo ADT= 84 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm.


129

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

01/0

1/09

01/0

2/09

01/0

3/09

01/0

4/09

01/0

5/09

01/0

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01/0

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01/0

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01/0

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01/1

0/09

01/1

1/09

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01/0

1/10

01/0

2/10

01/0

3/10

01/0

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01/0

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01/0

6/10

01/0

7/10

01/0

8/10

01/0

9/10

01/1

0/10

01/1

1/10

01/1

2/10

AD

en

mm

AD del BHSexp (ADT106 mm) AD a partir de medidas TDR de 0 a 65 cm profundidad

Figura 70 - Estimación C de 0 a 65cm de profundidad siendo ADT =106 mm, valores de AD del BHS exponencial diario y de AD a partir de medidas del TDR en mm.

Para la estimación B y la estimación C los resultados mejoran siendo el valor medio de las diferencias <0,01 y R2≥ 0,90. La estimación C se corresponde con los mayores valo-res de ADT y aunque las comparaciones sean buenas no parece adecuado tomar como Cc y Pm los valores extremos ya que el contenido de agua en el suelo en la realidad puede estar por encima de Cc o por debajo del Pm. En la campaña 2007-2008, en Gua-dalajara, se comprobó que el método del agotamiento exponencial funcionaba adecua-damente entre los límites de Pm y Cc, pero que empeoraba si se pretendía incluir dentro de la reserva de agua a utilizar, contenidos que estaban por debajo del Pm. Por tanto, se puede considerar como mejor estimación la B. Según muestra el análisis estadístico la obtención de valores medios de las diferencias <0,01 con una desviación estándar < 0,015 son resultados muy satisfactorios ya que las mismas medidas del TDR tienen una desviación estándar cercana al 0,01. En cuanto a la Cc en la estimación B, ha sido el resultado del estudio de las gráficas de %θv , considerando la definición de Cc y teniendo en cuenta que en un Haploxeralf la presencia de un horizonte A de textura franco arenosa sobre un horizonte Bt de acumu-lación de arcilla con diferente velocidad de infiltración, puede provocar que el drenaje del conjunto de los dos horizontes sea más lento y por tanto que el valor de la Cc esti-mado de la gráfica de contenido de humedad del suelo con las medidas de campo, pueda ser superior al obtenido para cada horizonte con las técnicas de laboratorio. Tal como indican Romano y Santini (2002), para un suelo que muestra diferentes características hidro-físicas a lo largo del perfil, la Cc debe verse como un parámetro global que carac-teriza el comportamiento del perfil como un todo, y no puede ser derivado sólo del co-nocimiento de los valores de las capas individuales. En cuanto al valor del Pm su posi-ble variación es menor, pero desviaciones de 0,02 m3/ m

3 son posibles, ya que existen también en las medidas de laboratorio.


130

Tabla 28 - Resumen estadístico para cada una de las tres estimaciones y dos espesores de suelo, de la serie de diferencias entre los valores de AD obtenidos de las medidas con TDR y con los valores estimados a partir del BHS exponencial diario, así como de la regresión (2009-2010)

Tipo de estimación de ADT

A

B C

Periodo: 2009_2010

Espesor 0-25 (cm)

Espesor 0-65 (cm)

Espesor 0-25 (cm)

Espesor 0-65 (cm)

Espesor 0-25 (cm)

Espesor 0-65 (cm)

ADT (mm)

20

54

32

84

44

106

ADT/espesor (θv : m

3/ m3 )

0,080

0,083

0,128

0,129

0,176

0,163

Nº registros

92

92

92

92

92

92

Promedio de Diferencias de AD TDR-BHS ( m3/ m3 )

0,017

0,002

0,009

0,000

0,009

-0,001

Desv. Est. ( m3/ m3 )

±0,018

±0,015

±0,014

±0,013

±0,015

±0,014

Máx. Dif. ( m3/ m3 )

0,068

0,052

0,051

0,037

0,044

0.036

Mín. Dif. ( m3/ m3 )

-0,003

-0,024

-0,016

-0,023

-0,031

-0,037

% Promedio de diferen-cias sobre ADT/espesor

21,2

2,4

7,0

0,0

5,1

-0,6

R2

(TDR-BHS)

0,71

0,82

0,90

0,92

0,93

0,93


131

Tabla 29 – Número de días con humedad del suelo por encima de la Cc y por debajo del Pm del BHS exponencial diario en los dos años de estudio (2009-2010), para las tres estimaciones y para dos espesores de suelo.

Espesor de suelo

e (cm)

Tipo de estimación

de ADT

ADT (mm)

Nº de días por encima

de Cc

Nº de días por

debajo de Pm

A

20

39

174

B 32 35 124

0 - 25 C 44 32 102

A

54

32

90

B 84 26 42

0 - 65

C 106 22 21 Las diferentes estimaciones del ADT van unidas a la dificultad de determinar con preci-sión los valores de Cc y Pm para una determinada profundidad de suelo y desde la su-perficie. La Cc ha sido definida en el Glosario de Términos de Ciencia del Suelo ( SSSA (Soil Scienci Society of America), 1997), como “el contenido de agua gravimé-trico o volumétrico que queda en el suelo después de saturado y dejado drenar durante dos o tres días, hasta que el drenaje libre sea inapreciable” (Romano y Santini, 2002). Existe amplia información en la bibliografía sobre la manera de obtener los valores de contenido de agua en el suelo a Cc, Pm y Saturación con ensayos de laboratorio me-diante la curva de retención de humedad o estimando dichos valores a partir de regre-siones realizadas utilizando diferentes características físicas del suelo (textura, materia orgánica, densidad aparente), como ponen de manifiesto diversos autores Martínez y Ceballos (2001), Gardner cit en Porta et al., (2005), Rawls et al., (1992), Gómez, M (1985). No obstante, las diferencias puestas de manifiesto en la estimación de Cc ha llevado a diversos autores como Romano y Santini (2002), a reconsiderar la utilización del conte-nido de humedad a Cc, pero la problemática no es tanto por la ambigüedad que pudiera existir en el concepto, si no por la dificultad de encontrar una metodología adecuada más acorde con la realidad en campo. Cabot et al. (2009) y Gebregiorgis y Savage (2006), recomiendan que las determinaciones se realicen en campo. Al igual que Cabot et al., (2009), los valores de Cc en la estimación B han sido deriva-dos de las gráficas de %θv y en este caso ha resultado adecuado. No obstante, existen otros métodos de determinación de la Cc en campo como el método de campo NC: 264: 80 citado en Leyva (2013), llevando el suelo a saturación para después determinar la humedad cuando el suelo ha drenado el agua gravitacional, en el que no se considera el efecto que pueden producir diversos episodios de humedecimiento y desecación. Según Porta et al.,(2003), SSSA (2002), las curvas de humectación y desecación son diferentes y por tanto, no pueden ser aplicadas fácilmente en Balances hídricos diarios.


132

Los resultados indican la dificultad de poder estimar correctamente el ADT, y la gran importancia de realizar una estimación adecuada del ADT para cada profundidad, si se utiliza el BHS exponencial diario. En la tabla 29 se presenta el número de días con humedad de suelo por encima de la Cc y por debajo del Pm, para las tres estimaciones y para los dos espesores de suelo selec-cionados calculados a partir de los datos de AD obtenidos diariamente del BHS expo-nencial diario durante los dos años de estudio. Para el estudio de los efectos de una se-quía agrícola se podría considerar el número de días por debajo del Pm, por lo que es importante apreciar la diferencia para cada estimación, ya que llegado el Pm la mayoría de las plantas ya no pueden recuperarse. El número de días por debajo del Pm lógica-mente es mucho mayor para el espesor de 0 a 25cm , que para 0 a 65cm, y es también mucho mayor si se considera la estimación A, que la B o la C. En la actualidad es importante conocer cómo se ha obtenido la información disponible de perfiles de suelo con valores de Cc y Pm, ya que ésta se está utilizando en técnicas edafométricas de predicción espacial para generar cartografías digitales como en los trabajos de Rodriguez Alvarez (2009). Dichas cartografías digitales en muchos casos son utilizadas para proporcionar parámetros de entrada para los diferentes modelos que pueden estimar la humedad de suelo, como son TOPKAPI, MORECS, ISBA, LIS-FLOOD y otros, y un error en los parámetros de entrada puede llevar resultados no sa-tisfactorios.

3.4.2. Resultados para el periodo 2009-2012 Con los resultados obtenidos en el apartado anterior se eligió la Estimación B (Cc y Pm estimados de las gráficas de % θ v del TDR calibrado) como mejor aproximación para la Cc y Pm del perfil Haploxeralf típico próximo a las instalaciones de los equipos de humedad del suelo en Radiosondeo. Utilizar una única sonda IMKO T3 ha limitado el número de registros que se han toma-do en campo, pero se han eliminado de esta forma los errores inherentes a la utilización de diferentes sondas instaladas fijas en un mismo emplazamiento para proporcionar valores a diferentes profundidades. El volumen muestreado por la sonda ha permitido utilizar 20 cm como espesor asignado a cada lectura del sensor, por lo que ha sido sufi-ciente realizar medidas cada 20 cm para conocer la humedad en el perfil del suelo. Se procedió a realizar las comparaciones para el periodo 2009-2012, y para los espeso-res de suelo de 0-25 cm, 0-45 cm, 0-65 cm y 0-85 cm, entre los valores medidos con el equipo TDR y los estimados del BHS exponencial diario para cada ADT, teniendo en cuenta los límites de Cc y Pm considerados en la tabla 26. Las gráficas resultantes se presentan en el Anexo VI.2 y el resumen del estudio estadístico en la tabla 30. Según se muestra en las tablas 31 y 32, el comportamiento de las temperaturas y de las precipitaciones fue variable a lo largo del periodo considerado (2009-2012), siendo el año agrícola más seco el 2011-2012. En los meses de febrero y marzo del 2012, según figuras VI.7 a VI.10 del Anexo VI. se aprecia una diferencia considerable, siendo la humedad medida con el equipo TDR superior a la estimada del BHS exponencial. Un invierno frío y un periodo con pocas precipitaciones podían haber provocdo un escaso


133

desarrollo de la vegetación y que la evapotranspiración real hubiera sido inferior a la ETo. A pesar de que en unos años el ajuste entre datos estimados y medidos fuera mejor que en otros, hay que destacar que los resultados de los cuatro años (tabla 30) no diferían en gran medida de los obtenidos para los dos primeros años (tabla 28). El promedio de las diferencias (tabla 30) no superaba el 1,5 %θv y la desviación están-dar de las diferencias no superaba el 1,8 %θv , siendo los resultaddos mejores a medida que se consideraba una mayor profundidad de suelo. De la regresión lineal destacar el coeficiente de determinación R2 = 0,87 en la zona más superficial (0-25cm) y entre 0,91 y 0,93 para el resto de profundidades. Se ha realizado la regresión para proporcionar mayor información estadística, pero en ningún caso se han utilizado regresiones de este tipo para cambiar parámetros en la ecuación del BHS. La ecuación utilizada del BHS exponencial diario sólo permite introducir como paráme-tro el valor de ADT (ó R máx ) lo cual supone una ventaja para estudios del clima, ya que reduce el número de variables. Varios autores como pueden ser Gumuzzio et al., (2013) o Juglea (2010), utilizando modelos de Balance Hídrico y sistemas de información geográfica georreferenciada que requieren la entrada de datos de múltiples variables (escorrentía superficial, velocidad de infiltración, indice de área foliar, evapotranspira-ción real, niveles de caudales fluviales,etc.) han realizado estimaciones de parámetros del modelo realizando ensayos y comparando con medidas de humedad de suelo en campañas de 2 a 4 años. Este número de años de ensayo para estudios de clima puede ser insuficiente en zonas con una distribución de las precipitaciones muy variable. Para estudios sobre la variabilidad del clima la OMM recomienda disponer de series de al menos 30 años (WMO, 2011) y para determinar el régimen hídrico de los suelos en el que influye tanto la temperatura como la humedad del suelo, NRCS-USDA Soil Survey Staff (1999) indica que se deben de estudiar al menos 10 años. Dada la complejidad de determinar la Cc y el ADT para un largo periodo de años, pues-to que influyen en ello varios factores que pueden variar con el tiempo (densidad apa-rente, textura, materia orgánica, compactación, profundidad de las raices, tipo de vege-tación, etc) , puede ser conveniente para estudios del clima calcular el BHS exponencial diario para diferentes cantidades de ADT, que en cada suelo se corresponderían con determinadas profundidades según las características físicas del perfil del suelo. Del mismo modo Soil Taxonomy (NRCS-USDA. SSS. 1975-2003) para estudiar el régimen de humedad de los suelos, estudia el contenido de humedad en la sección control esta-blecido según el alcance de cantidades fijas de agua en el suelo-y no según profundida-des fijas para todos los suelos.


134

Tabla 30 – Resumen estadístico para la “Estimación B” y cuatro espesores de suelo, de la serie de diferencias entre los valores de AD obtenidos de las medidas con TDR y con los valores estimados a partir del BHS exponencial diario, así como de la regresión (2009-2012).

Estimación de ADT tipo B Periodo: 2009_2012 Espesor

0 – 25 (cm)

Espesor 0 – 45 (cm)



ADT (mm)

32

62

84

104

ADT/espesor (θv : m

3/ m3 )

0,128

0,138

0,129

0,122

Nº registros

188

147

188

188

Promedio de Diferencias de AD TDR-BHS ( m3/ m3 )

0,014

0,007

0,003

0,001

Desv. Est. ( m3/ m3 )

±0,017

±0,015

±0,013

±0,011

Máx. Dif. ( m3/ m3 )

0.060

0,048

0,045

0,037

Mín. Dif. ( m3/ m3 )

-0,016

-0,020

-0,022

-0,025

% Promedio de diferencias sobre ADT/espesor

10,9

5,1

2,3

0,8

R2

(TDR-BHS)

0,87

0,91

0,93

0,93


135

3.5. Comparaciones del BHS exponencial en diferentes intervalos de tiempo y relación con el Índice de Precipitación Estandarizado (SPI).

3.5.1. Resumen climatológico. En este apartado se comentan las características principales del periodo 2007-2012 en cuanto al régimen de precipitaciones y temperaturas en cada uno de los tres observato-rios elegidos para que sirva de ayuda a la interpretación de los diferentes resultados que se obtienen en este estudio. El comportamiento de las precipitaciones en los cinco años que se inician el 1 de sep-tiembre de 2007, ha sido muy distinto según se refleja en la tablas 31. Destaca que en el último año agrícola (2011-2012), las precipitaciones en los tres observatorios fueron inferiores a los valores normales del periodo 1981-2010, en más de un 35 %, siendo con diferencia, el año más seco de los estudiados. En el observatorio de Madrid-Barajas y en el de Guadalajara (El Serranillo) el año agrí-cola más húmedo fue el tercero (2009-2010), y para el de Colmenar Viejo el cuarto (2010-2011). Tabla 31 - Resumen de precipitación anual (mm) de cinco años y porcentaje sobre el valor normal

Periodo (Año agrícola) 1/09/2007

a 31/08/2008

1/09/2008 a

31/08/2009

1/09/2009 a

31/08/2010

1/09/2010 a

31/08/2011

1/09/2011 a

31/08/2012

Observatorio

mm % mm % mm % mm % mm % Barajas 338 91 410 111 456 123 365 99 167 45 Colmenar 610 112 404 74 587 107 719 132 345 63 Guadalajara 411 99 309 75 720 174 414 130 414 47 Si se amplia el estudio teniendo en cuenta los valores de las diferentes estaciones del año ( tabla 32) y las anomalías de temperatura, apreciamos que el otoño más húmedo y frío resultó ser el de 2008, mientras que el más seco y cálido fue el de 2011. El invierno más húmedo fue el de 2010 y el más seco el de 2012, siendo este último también el más frío en Bajaras y Guadalajara. La primavera más lluviosa fue la del año 2008 y la más seca la del año 2009 y el verano más seco el de 2012. Después de un año con valores de precipitación inferiores a los valores normales, al comenzar el otoño de 2012, se registraron fuertes precipitaciones los últimos días de septiembre en los observatorios de Barajas y Colmenar Viejo, que hicieron que la preci-pitación mensual de septiembre duplicara los valores normales.


136

Tabla 32 – Resumen de anomalías de precipitación (% sobre el valor normal 1981-2010) y de temperaturas (en ºC de diferencia sobre el valor normal) de las estaciones del año en el periodo 2007-2012.

OTOÑO Sept-Oct-Nov

INVIERNO Dic-Ene-Feb

PRIMAVERA Mz-Abr-My

VERANO Jn-Ag-Sept

% Prec.

Anom. Temp.

% Prec.

Anom. Temp.

% Prec.

Anom. Temp.

% Prec.

Anom. Temp.

Observatorio

(%) (ºC) (%) (ºC) (%) (ºC) (%) (ºC)

Año Agri-cola

Barajas 80 -0,1 59 0,9 139 0,3 85 0,2 Colmenar 74 0,3 56 1,0 223 -0,1 105 -0,9 Guadalajara 52 -0,5 43 0,5 185 -0,5 140 -0,1

2007 - 2008

Barajas 185 -1,0 101 -0,2 54 1,1 48 1,8 Colmenar 88 -1,2 94 -0,6 50 1,0 31 1,2 Guadalajara 110 -1,2 100 -0,9 37 0,1 19 0,5

2008 -2009

Barajas 56 1,6 222 -0,1 96 -0,1 149 0,5 Colmenar 45 1,4 163 -1,5 114 -0,8 137 0,3 Guadalajara 74 1,2 295 -0,5 180 -0,6 147 0,0

2009 - 2010

Barajas 64 -0,6 103 0,4 135 1,7 101 0,0 Colmenar 87 -0,5 152 0,2 175 1,3 111 -0,3 Guadalajara 117 -1,2 144 0,0 157 1,3 62 -0,3

2010 - 2011

Barajas 70 1,4 10 -0,6 62 0,6 16 1,0 Colmenar 98 1,9 10 0,4 96 0,2 18 0,9 Guadalajara 54 3,5 13 -1,5 71 -0,2 42 1,1

2011 - 2012

3.5.2. Comparación balances diarios, semanales y mensuales

3.5.2.1. Datos diarios de ETo Penman-Monteith Con motivo de la posibilidad de utilizar diversas fuentes de datos de ETo Penmann-Monteith disponibles en AEMET para el estudio del comportamiento del BHS expo-nencial en diferentes intervalos de tiempo, se presenta en este apartado una comparación de los valores de ETo calculados de diferentes formas para Radiosondeo utilizando la información del Observatorio de Madrid/Barajas. Los cálculos de ETo se especifican en el Anexo IV, y se utilizaron para las comparacio-nes que se presentan en las tablas 33 y 34, las siguientes variantes:

• ETo diaria calculada utilizando la temperatura máxima y mínima diarias, y la

humedad relativa máxima y mínima diaria del observatorio de Madrid/Barajas. • ETo diaria calculada utilizando sólo la temperatura media y la humedad relati-

va media diaria del observatorio de Madrid/Barjas. • ETo diaria calculada utilizando los análisis del modelo de predicción HIR-

LAM, con información en rejilla de 5 kmx5 km, y temperatura media y hume-dad relativa media diaria.


137

Tabla 33 – Estadísticos de la serie de valores de ETo Penman-Monteith de Radiosondeo/Barajas, calculada a partir de valores máximos y mínimos diarios de temperatura y humedad , o de valores medios tomados de los datos de la estación o de los datos del “grids” de 5kmx5km (2007-2012).

Periodo: De 1/09/2007

hasta 21/11/2012

ETo_diaria_1 (con Tª y HR, máx y mín)

ETo_diaria_2 (con Tª y HR,

media )

ETo_diaria_3 (valor “grid” 5kmx5km)

Valor máximo 11,31 10,59 9,30 Valor mínimo 0,40 0,39 0,30 Valor medio 3,75 3,33 3,22 Tabla 34 – Estadísticos de la serie de diferencias entre valores de ETo Penman-Monteith de Radisondeo/Barajas calculados de diferentes formas

Periodo: De 1/09/2007 hasta 21/11/2012

Serie de diferencias (ETo_1 - ETo_2)

Serie de diferencias (ETo_2 - ETo_3)

Promedio de diferencias 0,43 0,11 Desv. Estandar de diferen-cias ±0,26 ±0,36 Máxima diferencia 1,65 1,98 Mínima diferencia 0,00 -1,82 En el Anexo IV.3 están las gráficas de los 5 años y en las figuras 71 y 72 se exponen algunos periodos en los que las diferencias entre los tres valores de ETo diarios fueron mayores, como en el verano de 2012 seco y caluroso, o en que las diferencias fueron mínimas como en el invierno de 2009, muy húmedo y frío. No obstante, el valor medio en mm, de las diferencias en los cinco años y la correspondiente desviación estándar no superaban respectivamente el valor de 0,5 mm. Los resultados fueron los esperados ya que FAO (1998) indica que utilizar los valores medios diarios de temperatura y hume-dad relativa en vez de utilizar los extremos proporciona valores de ETo un poco inferio-res. Según estos resultados del Observatorio de Barajas, se decidió que en los observatorios de Guadalajara (El Serranillo) y Colmenar Viejo (Base FAMET), se utilizarían para el estudio de los cinco años incluido en este apartado 3.5.2. , los valores de ETo diarios de Penmann-Moneith facilitados por AEMET a partir del análisis diario en rejilla de 5 kmx5 km, evitando así tener que recurrir de nuevo a realizar los cálculos por estación, con el consiguiente trabajo de relleno de lagunas de datos faltantes. El cálculo de la ETo para Guadalajara y Colmenar Viejo en la campaña 2007-2008 en la que era preciso que los datos fueran lo mejor posible, puesto que se trataba de comparar datos estimados de


138

humedad del suelo con datos medidos, se había realizado en cambio, considerando los valores extremos de temperaturas y humedad relativa, al igual que se ha calculado para el observatorio de Radiosondeo en los cinco años de experimentación 2007-2012.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

01/0

9/11

01/1

0/11

01/1

1/11

01/1

2/11

01/0

1/12

01/0

2/12

01/0

3/12

01/0

4/12

01/0

5/12

01/0

6/12

01/0

7/12

01/0

8/12

01/0

9/12

01/1

0/12

01/1

1/12

ET

o en

mm

ETo (Con Tª y HR máx y mín) ETo (Con Tª y HR medias) ETo (Valor grid 5kmx5km)

Figura 71 - Valores diarios de ETo Penman-Monteith de Radisondeo/Barajas calculados de diferentes formas (2011-2012)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

01/0

9/09

01/1

0/09

01/1

1/09

01/1

2/09

01/0

1/10

01/0

2/10

01/0

3/10

01/0

4/10

01/0

5/10

01/0

6/10

01/0

7/10

01/0

8/10

ET

o en

mm

ETo (Con Tª y HR máx y mín) ETo (Con Tª y HR medias) ETo (Valor grid 5kmx5km)

Figura 72 - Valores diarios de ETo Penman-Monteith de Radisondeo/Barajas calculados de diferentes formas (2009-2010)


139

3.5.2.2. Balance exponencial diario, semanal y mensual, comparaciones de 5 años

3.5.2.2.1. Diferentes BHS exponencial en Guadalajara (El Serranillo), 2007-2012. A partir de los valores de ETo y Precipitación diarias y siguiendo la metodología en 2.4.4. se calcularon los valores de AD a partir del BHS exponencoal diario teniendo en cuenta un periodo diario, semanal o mensual. Los datos mensuales se asignan al último día del mes, y los semanales al último día de la semana empezando las semanas a 1/09/2007 y finalizando en octubre de 2012. Las reservas de ADT que se seleccionaron para este estudio fueron 25 mm, 75 mm y 150 mm. Los valores para ADT de 25 mm explicarían el comportamiento en la capa superficial y unidos a los de ADT de 75 mm podrían explicar procesos en la sección control del suelo definida por NRCS-USDA Soil survey Staff (1999). Como último los valores de ADT de 150 mm explicarían comportamientos para mayores profundiades. En el Anexo V.1.3 (figura V.3) se presenta un gráfico con la equivalencia entre ADT y profundidad de suelo considerada, así como las gráficas correspondientes a los BHS diario , semanal y mensual para un ADT de 25 mm (figura V.4) y de 150 mm (figura V.5). En la tabla 35 se presentan los resultados del estudio de las diferencias entre valo-res diarios y semanales o entre valores diarios y mensuales para diferenes ADT, y en la figura 73 el ejemplo considerando un ADT de 75 mm. Tabla 35 – Estadísticos de las series de diferencias entre valores de AD obtenidos para un determinado ADT (25, 75 y 150 mm) mediante BHS exponencial con cálculo diario semanal y mensual. GUADALAJARA. BHS exponencial ADTconsiderada

ADT: 25 mm ADT: 75mm ADT: 150mm

Datos analizados GUADALAJARA

Serie: ADd-ADs

(mm)

Serie: ADd-ADm

(mm)

Serie: ADd-ADs

(mm)

Serie: ADd-ADm

(mm)

Serie: ADd-ADs

(mm)

Serie: ADd-ADm

(mm) Valor medio 1,2 3,7 5,4 12,9 11,6 25,6 Dev. Est. 3,2 7,9 6,9 17,8 11,1 25,2 Máx. dif. 16,2 22,5 27,5 51,5 40,8 95,9 Mín. dif. -12,5 -18,1 -7,7 -26,2 -7,9 -29,1 Nº datos 272 62 272 62 272 62 ADd : Agua Disponible para una fecha determinada obtenida a partir del BHS exponencial diario y para una determinada ADT considerada.; ADs : Agua Disponible para una fecha determinada obtenida a partir del BHS exponencial semanal y para una determinada ADT considerada.; ADm : Agua Disponible para una fecha determinada obtenida a partir del BHS exponencial mensual y para una determinada ADT con-siderada.; ADd-ADs : Serie de las diferencias entre valores ADd y ADs, al final de cada semana.; ADd-ADm : Serie de las diferencias entre valores ADd y ADm, al final de cada mes.

En todos los casos las diferencias entre valores del BHS exponencial diario con el BHS exponencial mensual, son más del doble que las diferencias entre BHS exponencial diario y el BHS exponencial semanal y siempre positivos. No realizar el cálculo del BHS hasta pasado un mes es un periodo demasiado largo que se aleja de la realidad


140

proporcionando valores de humedad de suelo bastante inferiores en determinados casos y dependiendo en gran medida de la forma en que se hayan distribuido las precipitaciones a lo largo del mes.

0

10

20

30

40

50

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80

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07

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08

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08

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11

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11

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2/20

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3/20

12

01/0

6/20

12

01/0

9/20

12

AD

en

mm

AD(mm) diaria para un ADT de 75mm

AD(mm) balance exponencial semanal

AD(mm) balance exponencial mensual GUADALAJARA

Figura 73 - AD calculada sobre un ADT de 75 mm mediante BHS exoponencial diario, semanal y mensual (2007-2012). GUADALAJARA.

3.5.2.2.2. Diferentes BHS exponencial en Colmenar Viejo (Base FAMET), 2007-2012.

Con los datos del Observatorio de Colmenar Viejo se realizaron los correspondientes cálculos de BHS exponencial diario, semanal y mensual, de igual forma que para el Ob-servatorio de Guadalajara y para el mismo periodo (2007-2012). En el Anexo V.2.3 (figura V.8) se presenta un gráfico con la equivalencia entre ADT y profundidad de suelo considerada, así como las gráficas correspondientes a los BHS diario , semanal y mensual para un ADT de 25 mm (figura V.9) y de 150 mm (figura V.10). En la tabla 36 se presentan los resultados del estudio de las diferencias entre valores diarios y semanales o entre valores diarios y mensuales para diferenes ADT, y en la figura 74 el ejemplo considerando un ADT teórico de 75 mm para poderlo comparar con los resultados de Guadalajara o Radiosondeo.


141

Tabla 36 - Estadísticos de las series de diferencias entre valores de AD obtenidos para un determinado ADT (25, 75 y 150 mm) mediante BHS exponencial con cálculo diario semanal y mensual. COLMENAR VIEJO. BHSexponencial ADTconsiderada


Datos analizados COLMENAR

Serie: ADd-ADs

Serie: ADd-ADm

Serie: ADd-ADs

Serie: ADd-ADm

Serie: ADd-ADs

Serie: ADd-ADm

Valor medio 0,8 1,0 3,5 9,1 7,9 22,6 Dev. Est. 3,6 8,0 7,2 20,3 11,1 27,4 Máx. dif. 20,4 24,0 32,0 71,5 47,2 84,7 Mín. dif. -9,6 -18,4 -11,2 -26,8 -11,7 -19,2 Nº datos 272 62 272 62 272 62 ADd : Agua Disponible para una fecha determinada obtenida a partir del BHS exponencial diario y para una determinada ADT considerada.; ADs : Agua Disponible para una fecha determinada obtenida a partir del BHS exponencial semanal y para una determinada ADT considerada.; ADm : Agua Disponible para una fecha determinada obtenida a partir del BHS exponencial mensual y para una determinada ADT con-siderada.; ADd-ADs : Serie de las diferencias entre valores ADd y ADs, al final de cada semana.; ADd-ADm : Serie de las diferencias entre valores ADd y ADm, al final de cada mes.

0

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09

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12

01/0

9/20

12

AD

en

mm



AD(mm) balance exponencial mensual COLMENAR

Figura 74 - AD calculada sobre un ADT de 75 mm mediante BHS exoponencial diario, semanal y mensual (2007-2012). COLMENAR VIEJO. Al igual que en el caso de Guadalajara en todos los casos las diferencias entre valores del BHS exponencial diario con el BHS exponencial mensual, son mayores que las diferencias entre BHS exponencial diario y el BHS exponencial semanal y siempre positivos. La precipitación en Colmenar Viejo es superior a la precipitación de


142

Guadalajara por lo que el BHS mensual da como resultado valores de cero en menos periodos que en Guadalajara.

3.5.2.2.3. Diferentes BHS exponencial en Radiosondeo, 2007-2012.

Para el observatorio de Radiosondeo los cálculos de BHS exponencial semanal y men-sual se realizaron utilizando la ETo diaria calculada con los datos de la estación meteo-rológica de Madrid/Barajas y la precipitación diaria medida en la parcela de Radioson-deo. El periodo de estudio fue el 2007-2012, al igual que para Guadalajara y Colmenar Viejo. En el Anexo V.3.3 (figura V.13) se presenta un gráfico con la equivalencia entre ADT y profundidad de suelo considerando la estimación B, así como las gráficas co-rrespondientes a los BHS diario , semanal y mensual correspondientes a un ADT de 25 mm (figura V.14) y de 150 mm (figura V.15). En la tabla 37 se presentan los resultados del estudio de las diferencias entre valores diarios y semanales o entre valores diarios y mensuales para diferenes ADT, y en la figura 75 el ejemplo considerando un ADT de 75mm. Al igual que en Guadalajara y Colmenar, el BHS exponencial semanal se aproxima más al BHS diario, mientras que el BHS exponencial mensual da valores muy por defecto especialmente en aquellos periodods en que la humedad del suelo del BHS diario está muy por debajo de la Cc. Tabla 37 - Estadísticos de las series de diferencias entre valores de AD obtenidos para un determinado ADT (25, 75 y 150 mm) mediante BHS exponencial con cálculo diario semanal y mensual. RADIOSONDEO.

BHS exponencial ADTconsiderada


Datos analizados RADIOSONDEO

Serie: ADd-ADs

Serie: ADd-ADm

Serie: ADd-ADs

Serie: ADd-ADm

Serie: ADd-ADs

Serie: ADd-ADm



143

Sólo en periodos muy húmedos el BHS exponencial mensual se aproxima al BHS exponencial diario, siendo dichos periodos más cortos en Radisosondeo y en Guadalajara que en Colmenar Viejo, debido a su menor precipitación anual.

0

10

20

30

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11

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11

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3/20

12

01/0

6/20

12

01/0

9/20

12

AD

en

mm



AD(mm) balance exponencial mensual RADIOSONDEO

Figura 75 - AD calculada sobre un ADT de 75 mm mediante BHS exoponencial diario, semanal y mensual (2007-2012). RADIOSONDEO.

3.5.2.3. Diferentes BHS directo en Radiosondeo,

Aunque en el capítulo 3.2. ya se comprobó que en general el BHS directo da valores de humedad de suelo inferiores al del BHS exponencial, en este apartado se ha querido comprobar cómo se comporta el BHS directo diario respecto del calculado semanalmen-te o mensualmente. En la tabala 38 se muestran los resultados de las diferencias entre los valores del BHS directo diario y los cálculos del BHS directo semanal y mensual, para diferentes ADT (25 mm, 75 mm y 150 mm) y el mismo periodo 2007- 2012.


144

Tabla 38 - Estadísticos de las series de diferencias entre valores de AD obtenidos para un determinado ADT (25, 75 y 150 mm) mediante BHS directo con cálculo diario semanal y mensual. RADIOSONDEO.

BHS directo

ADT considerada ADT: 25 mm ADT: 75mm ADT: 150mm

Datos analizados RADIOSONDEO

Serie: ADd-ADs

Serie: ADd-ADm

Serie: ADd-ADs

Serie: ADd-ADm

Serie: ADd-ADs

Serie: ADd-ADm


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-40

-20

0

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40

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09

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09

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1/20

09

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9/20

12

06/1

1/20

12

-ET

o (m

m)

AD

en

mm

-Precip AD en mm del Balance Directo (ADT75mm) -ETo Ri TDR (ADT72mm 0 a 55cm) RADIOSONDEO

Figura 76 - AD calculada sobre un ADT de 75 mm mediante BHS directo diario y AD obtenida de medidas del TDR (2009-2012). RADIOSONDEO Aunque las diferencias resultan ser algo menores que en el caso de utilizar el BHS exponencial, también se aprecia que las diferencias son mayores cuando se utilizan periodos mensuales en vez de semanales. No obstante, hay que recordar que el BHS


145

directo en general proporciona datos muy por debajo de las medidas reales de humedad de suelo (figura 76: incluyendo datos medios de humedad de suelo 2009-2012) y por tanto, sigue siendo no conveniente utilizar el BHS directo si está disponible el BHS exponencial diario. No obstante, si se trata de realizar estudios para calcular necesidades de riego para un determinado cultivo las necesidades resultantes a partir de BHS mensual siempre serían mayores que las resultantes de BHS diario, y por tanto estarían del lado de la seguridad de poder disponer de agua de riego más que suficiente.

3.5.3. Número de días por debajo de un umbral de Agua Disponible y SPI. En este último apartado se ha intentado relacionar el número de días en que el suelo se encuentra por debajo de un determinado umbral de AD, con el estudio de la sequía agrí-cola. Existen numerosas definiciones de sequía y se han desarrollado diferentes indices para su caracterización como son el Indice de Severidad de Sequía de Palmer (PDSI, Palmer, 1965 y Karl, 1986), el Indice de Precipitación Estandarizado (SPI, McKee et al. 1993) ) o el Indice de Precipitación Evapotranspiración Estandarizado (SPEI, Vicente-Serrano et al. 2012), no obstante, todos estos índices trabajan con valores mensuales por lo que los valores diarios de humedad del suelo probablemente puedan ayudar a comprender mejor el comportamiento de estos índices. El SPI es utilizado a nivel nacional en AEMET, está recomendada su utilización por la OMM, y se ha elegido para este estudio por las siguientes razones (Pashiardis et al. 2008):

- Por su sencillez de cálculo ya que sólo utiliza los valores de precipitación mensual actual e históricos para una determinada estación.

- Por la posibilidad de descubrir sequías en diferentes escalas de tiempo. - Por su estandarización que lo hace independiente del lugar geográfico donde se si-

túan las estaciones meteorológicas.

La escala de tiempo sobre la que el déficit de precipitación acumulada llega a ser extre-madamente y funcionalmente importante, separa los diferentes tipos de sequía (Mckee et al. 1993), así pues la sequía agrícola que es función del contenido de humedad del suelo tiene una escala de tiempo mucho más corta que la sequía hidrológica (agua alma-cenada en acuíferos, agua de escorrentía o agua embalsada). Los valores del SPI se cal-cularon de este modo para escalas de 1, 3, 6 y 12 meses. El estudio se ha realizado para los observatorios de Guadalajara, Colmenar Viejo y Ra-diosondeo a partir de los valores de AD obtenidos del BHS exponencial diario y para los valores de ADT de 25 mm, 75 mm y 150 mm, según se especifica en el capítulo 2.6. En el Anexo V se presentan las tablas con los valores del nº de días <10 % de ADT así como nº días consecutivos <10 % de ADT, para el periodo 2007-2012 y para cada uno de los tres observatorios.


146

Combinando la información del BHS exponencial diario, el nº de días consecutivos con humedad <10 % de ADT y los valores de SPI se prepararon diferentes gráficos, algu-nos de los cuales se muestran en las figuras 77 a 84, para los diferentes observatorios, con escalas de SPI de 1 y 3 meses , o de 6 y 12 meses, y diferentes ADT. Escala temporal : 1 mes Visualizando las gráficas del SPI (figuras 77 a 84) para una escala de 1 mes, que sería la escala más relacionada con la humedad del suelo a corto a plazo o con el estrés fisio-lógico de los cultivos, apreciamos lo siguiente:

• A medida que transcurre el periodo seco de los meses de verano el SPI va to-mando valores menos negativos, a pesar de que el nº de días de suelo seco va aumentando. Este efecto se produce porque la precipitación normal en los meses de verano es pequeña y casi cualquier precipitación puede mejorar los resultados del SPI eliminando valores negativos. Por tanto, en estos casos es útil conocer el nº de días consecutivos con suelo seco ya que una precipitación de cantidades pequeñas, pero normal para la climatología del lugar, dada la elevada evapo-transpiración en verano, no alcanza a elevar la humedad del suelo por encima del 10 % de ADT y éste continúa estando seco.

• Para realizar una vigilancia contínua de la sequía agrícola se aprecia que al ser el

SPI un índice cuyo cálculo se realiza al finalizar el mes, éste no proporciona in-formación de los cambios a una escala inferior a un mes. Por ejemplo, si lo que interesa es conocer la humedad del suelo en la capa más superficial con un ADT de 25 mm, se pueden apreciar periodos cortos con suelo seco que apenas produ-cen cambios en el SPI pero pudieran ser perjudiciales para algunas labores agrí-colas o el desarrollo de las plantas de ciclo anual. Periodos que han reflejado es-ta situación fueron los días de marzo-abril de 2008 con 22 días consecutivos se-cos en Guadalajara, 13 en Colmenar y 23 en Radiosondeo, o los días de marzo-abril de 2009 con 22 días consecutivos secos en Colmenar, 29 en Radisondeo o 16 en Guadalajara. (ver figuras 77, 79 y 80 y en anexo V. tablas V.1, V.2 y V.3).

• No obstante, cuando se consideran cantidades de ADT mayores, 75 mm en figu-

ras 78, 80 y 82, el efecto amortiguador del suelo hace que los valores del SPI es-tén más acordes con los periodos en que el suelo está seco y no ocurre lo ya ex-puesto para un ADT de 25mm.

Escala temporal: 3 meses. Los valores del SPI para una escala temporal de 3 meses proporcionan una comparación entre la precipitación para un periodo determinado de 3 meses y la precipitación total para esos mismos tres meses de los años incluidos en la serie histórica, su comportamiento es pues más suavizado que el SPI a escala mensual, pero sus diferencias pueden ser grandes comparando con el estado de humedad del suelo en


147

tiempo real. Así en la figura 77 a 83, por ejemplo el SPI a escala de tres meses implica un periodo húmedo en julio de 2008 cuando los suelos ya empezaban a estar secos.

Valores del SPI para escalas de 6 o 12 meses, tienen relación con la precipitación acu-mulada en los periodos correspondientes y por tanto, con el estudio de las sequías en general, pero menos relación con la humedad del suelo tal como se aprecia en las figu-ra 84. Por todo lo expuesto se deduce que el nº de días consecutivos secos puede ser un buen indicador del estado de los cultivos en secano o del estado de los pastos, complementa-rio de la información que proporciona el SPI.

-150

-100

-50

0

50

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-Nºd

ias

%

AD

en

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Val

ores

SP

I

%Agua Disponible sobre ADT de 25mm Nºdías (-) consecutivos con AD<10% ADT

SPI_1mes SPI_3meses GUADALAJARA

Figura 77 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (25mm) y valores del SPI con escalas temporales de 1 mes y 3 meses. GUADALAJARA


148

-150

-100

-50

0

50

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02/1

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02/1

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-Nºd

ias

%

AD

en

mm

-4

-3

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4

Val

ores

SP

I


SPI_1mes SPI_3meses GUADALAJARA

Figura 78 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (75mm) y valores del SPI con escalas temporales de 1 mes y 3 meses. GUADALAJARA

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0

50

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9/08

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9/09

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9/10

20/0

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20/0

3/12

20/0

9/12

-Nºd

ías

%A

D e

n m

m

-3

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1

2

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es S

PI


SPI_1mes SPI_3meses COLMENAR

Figura 79 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (25mm) y valores del SPI con escalas temporales de 1 mes y 3 meses. COLMENAR.


149

-150

-100

-50

0

50

100

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20/0

9/07

20/0

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9/08

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3/09

20/0

9/09

20/0

3/10

20/0

9/10

20/0

3/11

20/0

9/11

20/0

3/12

20/0

9/12

-Nºd

ías

%

AD

en

mm

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-1

0

1

2

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Val

ores

SP

I


SPI_1mes SPI_3meses COLMENAR

Figura 80 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (75mm) y valores del SPI con escalas temporales de 1 mes y 3 meses. COLMENAR.

-150

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0

50

100

150

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0/12

-Nº

días

%A

D e

n m

m

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1

2

3

Val

ores

SP

I


SPI_1mes SPI_3meses RADIOSONDEO

Figura 81 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (25mm) y valores del SPI con escalas temporales de 1 mes y 3 meses. RADIOSONDEO.


150

-150

-100

-50

0

50

100

15002

/10/

07

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02/1

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-Nº

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%

AD

en

mm

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I




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50

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03/1

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4/11

03/1

0/11

03/0

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03/1

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-Nº

días

%A

D e

n m

m

-3

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1

2

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SP

I





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15003

/10/

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0/12

-Nº

días

%

AD

en

mm

-3

-2

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0

1

2

3

Val

ores

SP

I



Figura 84 - Número de días consecutivos con AD<10% del ADT (150mm) y valores del SPI con escalas temporales de 6 y 12 meses. RADIOSONDEO.


152

4. CONCLUSIONES

153

CAPÍTULO 4 CONCLUSIONES

4. CONCLUSIONES

154

4. CONCLUSIONES

155

4. CONCLUSIONES

1. Este trabajo pone de manifiesto tanto la necesidad, por una parte, de disponer de

un estudio de suelos “in situ”, así como de disponer de datos diarios fiables de las diferentes variables meteorológicas, para aplicación a la monitorización de la humedad del suelo mediante balances hídricos diarios.

2. En cuanto a los suelos estudiados se puede concluir que cada uno de ellos pre-

senta una casuística diferente, lo que ha exigido ciertas modificaciones en el muestreo para la monitorización de la humedad mediante el método gravi-métrico.

3. La monitorización del agua del suelo mediante el método gravimétrico permi-

tió la comparación con los BHS. En el Xerorthent Típico de Guadalajara dio los mejores resultados. En el Xerorthent Dystrico de Colmenar, los resultado mejoraron utilizando para el cálculo de ADT la Cc a 10 kPa. En el Haploxeralf Típico de Radiosondeo; el método gravimétrico no es aconsejable debido a la variabilidad espacial tanto vertical como horizontal, siendo ésta una de las razo-nes principales que ha llevado a seleccionar este emplazamiento para la instala-ción de sensores de humedad.

4. En las tres zonas estudiadas en 2007-2008, al finalizar un largo período seco, pa-

ra la profundidad de 0-30 cm de suelo, se han encontrado valores de humedad por debajo del Pm. En el Haploxeral Típico de Radiosondeo esto ocurre tam-bién en el periodo 2009-2012.

5. De los sensores utilizados en Radiosondeo, el equipo TDR TRIME T3 con la

calibración específica, es el que ha proporcionado valores de humedad de sue-lo más acordes con los valores obtenidos mediante muestreos en campo rea-lizados por el método gravimétrico.

6. Se ha demostrado la conveniencia de utilizar el sensor de medida de humedad

TDR TRIME T3 portátil, para ajustar los valores de los sensores enterrados FDR EC-20.

7. Para obtener un cálculo del ADT más próximo a las condiciones reales del

Haploxeralf Típico de Radiosondeo para cada profundidad, ha resultado mejor utilizar los valores de Cc y Pm deducidos de las gráficas de %θv obtenidas de los sensores en campo, que los valores obtenidos en laboratorio mediante Membrana de Richards. Previamente han de haberse realizado las correspon-dientes calibraciones específicas del sensor para cada horizonte del suelo, y se debe disponer también de los valores de Cc y Pm en laboratorio para contrastar.

8. El BHS exponencial diario ha proporcionado un buen comportamiento en los

casos estudiados incluso en el suelo anisótropo de Radiosondeo, comparando valores de AD obtenidos del BHS y valores de AD obtenidos de medidas ”in

4. CONCLUSIONES

156

situ”, utilizando la mejor estimación de ADT y cumpliéndose las hipótesis de partida del BHS, siendo a su vez una herramienta útil para estudios climáticos.

9. El BHS exponencial diario y semanal, reflejan mejor la realidad que el BHS

exponencial mensual, que en general proporciona valores por defecto.

10. Disponer del BHS exponencial diario calculado para diferentes valores de ADT, permite mejorar la interpretación de los valores del SPI (Índice de pre-cipitación estandarizado) cuando éste se utiliza para vigilancia de la sequía agrícola.

5. BIBLIOGRAFÍA

157

CAPÍTULO 5 BIBLIOGRAFÍA

5. BIBLIOGRAFÍA

158

5. BIBLIOGRAFÍA

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Westenbroek, S.M, ; Kelson, V.A.; Dripss, W.R.; Hunt, R.J.; Bradbury, K.R. 2010. SWA-

A Modified Thornthwaite-Mather Soil-Water-Balance code for estimating ground water recharge. U.S. Geological Survey. Thechniques and Methods 6-A31, 60 p. Accedido a 20/20/2013 en http://pubs.usgs.gov/tm/tm6_A31

Wilhite, D.A. ; Glantz, M.H. 1985. Understanding the drought phenomenon: The role of

definitions. Water International, 10. 111-120. WMO. 2011. Guide to climatological practices. Nº 100. 4-15. Zacharias, S.; Bogena, H.; Samaniego, L.; Mauder, M,; FuB, R.; Pütz, T.; Frenzel, M.;

Schwank, M.; Baessler, C.; Butterbach-Bahl, K.; Bens, O.; Borg, E.; Brauer, A.; Die-trich, P.; Hajnsek, I.; Helle, H.; Kiese, R.; Kunstmann, H.; Klotz, S.; Munch, J.C.; Pa-pen, H.; Priesack, E.; Schmid, H.P.; Steinbrecher, R.; Rosenbaum, U.; Teutsch, G.; Ve-reecken, H. 2010. A Network of Terrestrial Environmental Observatories in Germany. Vadose Zone, J. 10. pp. 955-973.

5. BIBLIOGRAFÍA

171

Zhang, D.; Tang, R.; Zhao, W.; Tang, B.; Wu, H.; Shao, K.; Li, Z. 2014. Surface Soil Water Content Estimation from Thermal Remote Sensing based on the Temporal Varia-tion of Land Surface Temperature. Remote Sensing. 6. pp. 3170-3187.

Zuñiga, O. 1996. Estudio de la humedad del suelo utilizando los métodos de cuatro

electrodos y Time Domain Reflectometry (TDR). Tesis doctoral de la UPM.

5. BIBLIOGRAFÍA

172

ANEXO I. Perfiles de suelos: descripción y análisis

ANEXO I PERFILES DE SUELOS: DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS


174


175

ANEXO I - Perfiles de suelos: Descripción y análisis

I.1. Observatorio de Guadalajara

I.1.1. Descripción del perfil de Guadalajara (El Serranillo) I.- LOCALIZACIÓN II.- INFORMACIÓN GENERAL DEL SUELO Perfil nº: GE17 Paraje o finca: El Serranillo Fecha: Mayo 2008 Municipio: Guadalajara Provincia: Guadalajara Coordenadas: 03º10’25¨W; 40º39’40”

GEOFORMA Pendiente (%): < 1 Orientación: Sur Desagüe: Bueno Drenaje interior: Bueno Drenaje: Bueno Profundidad del nivel freático(m): >2 m

Altitud: 640 m CLASIFICACIÓN Régimen de humedad: Xérico Régimen de temperatura: Mésico VEGETACIÓN Uso del suelo: en barbecho

SOIL TAXONOMY: Xerorthent Típico

LITOLOGÍA Material originario: aluvial Rocosidad: no Pedregosidad superficial: no

Observaciones: Destaca la homogeneidad de este suelo en profundidad y su distancia al lecho del río de 100 m aproximadamente.

III.- DESCRIPCIÓN DE HORIZONTES HORIZONTES

GENETICO DIAGNÓSTICO PROFUNDIDAD

(cm) Caracterización macro-morfológica

Ap Ochrico 0 - 20 Color 7,5 YR 4/4 en húmedo y 7,5 YR 5/4 en seco; textura franca o franco-limosa; fragmentos gruesos 5-10 % redondeados de 2 a 3 cm de diámetro; estructura granular fina débil; consistencia ligeramente dura; humedad cerca del Pm; raíces abundantes muy finas; fuerte reacción al HCl; límite plano gradual.

AC Ochrico 20 -30 Color 7,5 YR 4/4 en húmedo y 7,5 YR 5/4 en seco; textura franca o franco-limosa; fragmentos gruesos < del 1%; estructura poliédrica angular mediana muy débil; consistencia dura; humedad cerca del Pm; raíces frecuentes muy finas; fuerte reacción al HCl; límite plano gradual

C1 30 - 45 Color 7,5 YR 5/4 en húmedo y 7,5 YR 6/4 en seco; textura franca o franco limosa.; fragmentos gruesos inapreciable; estructura poliédrica angular mediana muy débil; consistencia muy dura; humedad cerca del Pm; raíces frecuentes muy finas y finas y alguna mediana; fuerte reacción al HCl; límite plano difuso

C2 45 - 100 Color 7,5 YR 5/4 en húmedo y 7,5YR 6/5 en seco; textura franca o franco arenoso; fragmentos gruesos inapreciable; sin estructura continua o masiva; consistencia dura; humedad cerca del Pm; raíces muy pocas muy finas; fuerte reacción al HCl


176

I.1.2. Análisis de suelos de Guadalajara (El Serranillo) (Todos los análisis han sido realizados en el Laboratorio del Departamento de Edafología de la E.T.S.Ingenieros Agrónomos de la UPM)

Tabla I. 1 – Análisis químico del perfil “GE17” (Guadalajara)

Hor.

Prof. (cm)

pH agua (1:2,5)

C.E. a 25ºC (µS/cm) ( 1:2,5)

M. O. (%)

CaCO3 equivalente

(%) 0-10 7,8 147 1,05 9,12

Ap 10-20 7,9 158 0,83 8,76 AC 20-30 8,0 146 0,72 8,39 C1 30-45 8,2 145 0,57 9,49

45-55 8,6 92 0,22 8,76 55-70 8,2 126 0,29 8,76

C2

70-100 8,0 176 0,55 9,49 Tabla I. 2 – Texturas del perfil “GE17” (Guadalajara)

Hor.

Prof. (cm)

EG (%)

Arc. (%)

Limo USDA (%)

Arena USDA (%)

Clase Textural USDA

0-10 1,3 12 31 56 Franco arenosa Ap 10-20 1,6 12 33 55 Franco arenosa AC 20-30 1,4 12 38 50 Franca C1 30-45 1,8 12 35 53 Franco arenosa

45-55 ip 6 17 77 Arena franca 55-70 ip 8 26 66 Franco arenosa

C2

70-100 ip 12 38 50 Franca Tabla I. 3 – Análisis granulométrico de la fracción de arena en perfil “GE17” (Guadalajara)

Hor.

Prof. (cm)

Amf. (0,05-0,1 mm)

(%)

Af. (0,1-0,2 mm)

(%)

Am. (0,2-0,5 mm)

(%)

Ag. (0,5-1 mm)

(%)

Amg. (1-2 mm) (%)

0-10 22,5 15,4 14,6 2,4 1,1 Ap 10-20 19,1 20,2 12,5 2,2 1,0 AC 20-30 18,2 16,0 12,4 2,2 1,1 C1 30-45 17,0 21,5 11,7 1,8 1,0

45-55 11,3 15,5 49,8 0,3 0,1 55-70 29,1 20,2 16,5 0,2 ip

C2

70-100 22,2 24,8 2,8 0,2 ip Hor : Horizonte Prof : Profundidad EG (%) : Porcentaje de elementos gruesos en peso C.E.: Conductividad eléctrica M.O.: Materia orgánica Arc: arcilla (Partículas Ø< 0,002 mm) Limo USDA: Partículas entre 0,002 y 0,05 mm Arena USDA: Partículas entre 0,05 y 2mm Amf: Arena muy fina (de 0,05 a 0,1 mm)


177

Af: Arena fina (de 0,1 mm a 0,2 mm) Am: Arena media (de 0,2 a 0,5 mm) Ag: Arena gruesa (de 0,5 a 1 mm) Amg: Arena muy gruesa (de 1 a 2 mm)

I.2. Observatorio de Colmenar Viejo

I.2.1. Descripción del perfil de la BF de Colmenar. I.- LOCALIZACIÓN II.- INFORMACIÓN GENERAL DEL SUELO Perfil nº: BF07 Paraje o finca: Base FAMET Fecha: 22-01-2008 Municipio: Colmenar Viejo Provincia: Madrid Coordenadas:3º45’50”W; 40º41’50”

GEOFORMA Pendiente (%): 3 Orientación: SW Desagüe: bueno Drenaje interior: Bueno Drenaje: bueno Profundidad del nivel freático(m): >2 m

Altitud: 995 m Régimen de humedad: Xérico Régimen de temperatura: Mésico VEGETACIÓN Uso del suelo: no cultivado

CLASIFICACIÓN SOIL TAXONOMY: Xerorthent Dystrico

LITOLOGÍA Material originario:Granitos y gneis Rocosidad: moderada Pedregosidad superficial: moderada

Observaciones: Destaca como suelo poco profundo y gran variabilidad del contacto lítico

III.- DESCRIPCIÓN DE HORIZONTES

HORIZONTES GENETICO DIAGNÓSTICO

PROFUNDIDAD

(cm)

Caracterización macro-morfológica

Oe 0 - 5 Material orgánico medianamente descompuesto

A Ochrico 0 - 10 Color 10 YR 3/3 en húmedo y 10 YR 5/3 en seco; textura franco arenosa; fragmentos gruesos 25 % de tamaño variado y hasta de 10 cm; estructura granular débil; consistencia débil; humedad cerca de Cc,; raíces abundantes finas y muy finas; sin reacción al HCl; límite difuso.

C 10 - 20 Color 10 YR ¾ en húmedo y 10 YR 5/4 en seco; textura franco arenosa; fragmentos gruesos 35 % de tamaño variado y hasta de 15 cm; sin estructura ; humedad cerca de Cc,; raíces pocas finas y muy finas; sin reacción al HCl; límite difuso.

C/R 20-30 Color del material fino 10 YR ¾ en húmedo y 10 YR 5/4 en seco; textura franco-arenosa; fragmentos gruesos que forman parte la roca subyacente fragmentada 70%; raíces muy pocas finas; sin reacción al HCl; límite discontínuo..

R >30


178

I.2.2. Análisis del perfil de la BF Colmenar. Tabla I. 4 – Análisis químico del perfil “BF07” (Colmenar) Hor.

Prof. (cm)

pH agua (1:2,5)

C.E. a 25ºC (µS/cm) ( 1:2,5)

M. O. (%)

CaCO3 equivalente

(%) A 0-10 5,5 34 2,60 0,0 C 10-20 5,3 20 1,63 0,0

C/R 20-30 5,4 20 1,22 0,0 Tabla I. 5 – Texturas del perfil “BF07” (Colmenar)

Hor.

Prof. (cm)

EG (%)

Arc. (%)

Limo USDA (%)

Arena USDA (%)

Clase Textural USDA

A 0-10 23 8 25 67 Franco arenosa C 10-20 34 8 22 70 Franco arenosa

C/R 20-30 62 8 22 70 Franco arenosa Tabla I. 6 – Análisis granulométrico de la fracción de arena en el perfil “BF07” (Colmenar)

Hor.

Prof. (cm)

Amf. (0,05-0,1 mm)

(%)

Af. (0,1-0,2 mm)

(%)

Am. (0,2-0,5 mm)

(%)

Ag. (0,5-1 mm)

(%)

Amg. (1-2 mm) (%)

A 0-10 11,8 7,2 21,5 13,8 12,7 C 10-20 11,2 6,8 22,1 12,7 17,0

C/R 20-30 11,1 7,3 24,9 13,4 13,3 Hor : Horizonte Prof : Profundidad EG (%) : Porcentaje de elementos gruesos en peso C.E.: Conductividad eléctrica M.O.: Materia orgánica Arc: arcilla (Partículas Ø< 0,002 mm) Limo USDA: Partículas entre 0,002 y 0,05 mm Arena USDA: Partículas entre 0,05 y 2mm Amf: Arena muy fina (de 0,05 a 0,1 mm) Af: Arena fina (de 0,1 mm a 0,2 mm) Am: Arena media (de 0,2 a 0,5 mm) Ag: Arena gruesa (de 0,5 a 1 mm) Amg: Arena muy gruesa (de 1 a 2 mm)


179

Tabla I. 7 – Densidad Aparente de la Tierra Fina en perfil “BF07”. Vt Mf Mg %EGp Vg %EGv ρb ρb TF Prof (cm)

Volumen ocupado por la tierra con elementos gruesos (cm 3)

Peso de la tierra fina fino <2 mm (g)

Peso el. Gruesos >2 mm (g)

% Elementos Gruesos en peso

Volumen El. Gruesos ( cm3)

% El. Gruesos en volumen

Densidad aparente total (Mg. .m-3)

Densidad aparente de la tierra fina (Mg. .m-3)

0-11 2700 2890 870 23 328 12 1,4 1,22

11-17 1380 1464 754 34 285 21 1,6 1,34

21-26 No se pudo medir

1480 2460 62 928 46 1,9 1,34 Estimada

Donde:

Masa total de la muestra ; M t Masa de tierra fina (<2mm) de la muestra; Mf Volumen total de la muestra extraída que contiene tierra fina más elementos gruesos; Vt Densidad aparente total secada la muestra al aire; ρb = Mt/Vt Densidad aparente del tierra fina secada la muestra al aire; ρb TF = Mf/(Vt-Vg) Densidad que se toma para los elementos gruesos (valor medio de muestras tratadas) = 2,65 (Mg/m3) Volumen que ocupa la tierra fina; Vf= Mf / ρb TF , siendo Mf los gramos de tierra fina. Volumen de los elementos gruesos; Vg= Mg/2,65 , siendo Mg los gramos de elementos gruesos. Porcentaje de elementos gruesos en peso; % EGp= 100.( Mg/(Mf+Mg)) Porcentaje de elementos gruesos en volumen; %EGv= 100. (Vg/Vt).

Al realizar el ensayo en campo para obtener los valores de densidad aparente del perfil “BF07” en Colmenar, se realizó primero la extracción de tierra de 0 a 11 cm de profundidad y se midió el volumen, para el intervalo de 11 a 17cm también se pudo medir el volumen, pero al llegar a la profundidad de 21 a 26 cm de profundidad aparecieron elementos gruesos muy grandes dejando un hoyo muy irregular que no permitió la medida del volumen que ocupaba la muestra extraída. Por ello, en la tabla se dan unos valores para el estrato de 21 a 26 cm de profundidad, calculados suponiendo una ρb TF de 1,34 Mg.m-3 y con la información obtenida en campo del peso de elementos gruesos y de material fino, una vez tamizada toda la muestra extraída y secada al aire.

Por tanto, de 21 a 26 cm de profundidad, y suponiendo:

ρb TF = 1,34 Mg.m-3

se obtiene:

Vf= Mf / ρb TF = 1480/1,34 = 1104 cm3 Vt= 1104 + 928 = 2032 cm3 ρb = Mt/Vt = (1480 + 2460) / 2032 = 1,9 Mg.m-3 (Ec. AI.1)

I.3. Observatorio de Radiosondeo (Barajas)

I.3.1. Descripción del perfil de Radiosondeo (Barajas).


180

I.- LOCALIZACIÓN II.- INFORMACIÓN GENERAL DEL SUELO Perfil nº: AENA Paraje o finca: Parcela Radiosondeo Fecha: 31/10/2007 Municipio: Barajas Provincia: Madrid Coordenadas:3º34’39”W;40º28´00”

GEOFORMA, plataforma de arcosas Pendiente (%): < 1 Orientación: S-E Desagüe: Bueno Drenaje interior: Bueno Drenaje: Bueno Profundidad del nivel freático(m): 9 m

Altitud: 629 m CLASIFICACIÓN Régimen de humedad: Xérico Régimen de temperatura: Mésico VEGETACIÓN - Sin cultivar

SOIL TAXONOMY: Haploxeralf Cumúlico

LITOLOGÍA Material originario: Arcosas Rocosidad y pedregosidad: No

Observaciones: destaca la acumulación de arcilla en horizonte argílico, y el contenido en arenas gruesas.

III.- DESCRIPCIÓN DE HORIZONTES HORIZONTES

GENETICO DIAGNÓSTICO PROFUNDIDAD

(cm) Caracterización macro-morfológica Oi 0 - 2±5 Material de hojarasca mezclado con restos de vegetación poco

descompuestos A11 Ochrico 0 - 25 Color 10 YR 5/4 en húmedo y 10 YR 6/4 en seco; textura arenoso

franca; fragmentos gruesos 10% de 2 a 3 cm; estructura granular fina moderada; consistencia ligeramente dura; humedad cerca del Pm.; raíces muy pocas finas a muy finas; muy poca reacción al HCl: límite difuso plano

A12 Ochrico 25 – 35(40) Color 10 YR 4/3 en húmedo y 10 YR 6/3 en seco; moteados de color abigarrado blanco-rojizo; textura arenosa franca; fragmentos gruesos 5% 2 a 3 cm; sin estructura continua o masiva; consistencia muy dura; humedad cerca del Pm; raíces muy pocas finas a muy finas; poca reacción al HCl; límite difuso ligeramente ondulado

AB 40 - 65 Color 10 YR 4/4 en húmedo y 10 YR 6/4 en seco; moteados de color abigarrado blanco-rojizo; textura franca; fragmentos gruesos < 1%; sin estructura continua o masiva; consistencia extremadamente duro; humedad cerca del Pm; sin raíces; sin reacción al HCl; límite neto plano

Bt1 Argílico 65 - 85 Color 7,5 YR 4/4 en húmedo y 7,5 YR 4,5/6 en seco; textura arcillosa; fragmentos gruesos < 1%; estructura poliédrica angular mediana fuerte; consistencia firme; humedad ≈ a Cc; sin raíces; abundantes argilanes; sin reacción al HCl; límite gradual ondulado

Bt2 Argílico 85 – 130 Color 7,5 YR 4/4 en húmedo y 7,5 YR 5/6 en seco; textura franco arcillosa; fragmentos gruesos < 1%; estructura poliédrica angular mediana muy débil; consistencia extremadamente firme; humedad ≤ a Cc; sin raíces; frecuentes argilanes; sin reacción al HCl; límite gradual ondulado

C/Bt 130 - 160 Color 7,5 YR 4/6 en húmedo y 7,5 YR 5/8 en seco; colores abigarrados blano-rojizo; textura franco arenosa; fragmentos gruesos < 3 %; sin estructura; consistencia dura; humedad cerca del Pm; sin raíces; pocos argilanes; banda de arcilla entre 140 a 145 cm ;sin reacción al HCl; límite difuso

C 160 - 180 Color intercalado de bandas de arcilla y arena; color banda de arcilla 7,5 YR 4/4 en húmedo y 7,5 YR 5/4 en seco; color entre-banda 7,5 YR 5/4 en húmedo y 7,5 YR 6/6 en seco. Franco arenosa a arenosa franca; sin fragmentos gruesos; sin estructura; consistencia dura; humedad cerca del Pm.; sin reacción al HCl

180 - 220 Bandas de arcilla y arena intercaladas y continuas. Idem al anterior


181

I.3.2. Análisis de suelos de Radiosondeo (Barajas).

I.3.2.1. Análisis del perfil “AENA” de Radiosondeo. Tabla I. 8 – Análisis químico del perfil “AENA” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

pH agua (1:2,5)

C.E. a 25ºC (µS/cm) ( 1:2,5)

M. O. (%)

CaCO3 equivalente

(%) A11 0-25 7,8 139 0,89 2,6 A12 25-40 8,1 96 0,4 1,6 A/B 40-65 7,7 77 0,36 ip Bt1 65-85 7,0 51 0,4 ip Bt2 85-130 6,7 128 -- ip

C/Bt 130-160 6,7 127 -- ip Bandas de arcilla intercaladas entre 130 y 180 cm de profundidad

Banda arcilla 7,4 113,0 -- ip Banda arena 7,6 38,8 -- ip

Tabla I. 9 – Texturas del perfil “AENA” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

EG (%)

Arc. (%)

Limo USDA (%)

Arena USDA (%)

Clase Textural USDA

A11 0-25 18 16 16 68 Franco arenosa A12 25-40 20 12 18 70 Franco arenosa A/B 40-65 23 12 14 74 Franco arenosa Bt1 65-85 20 30 6 64 Franco arcillo arenosa Bt2 85-130 23 24 4 72 Franco arcillo arenosa

C/Bt 130-160 27 16 2 82 Franco arenosa Bandas de arcilla intercaladas entre 130 y 180 cm de profundidad

Banda arcilla 24 12 2 86 Arena franca Banda arena 28 8 2 90 Arenosa

Hor : Horizonte Prof : Profundidad EG (%) : Porcentaje de elementos gruesos en peso C.E.: Conductividad eléctrica M.O.: Materia orgánica Arc: arcilla (Partículas Ø< 0,002 mm) Limo USDA: Partículas entre 0,002 y 0,05 mm Arena USDA: Partículas entre 0,05 y 2mm Amf: Arena muy fina (de 0,05 a 0,1 mm) Af: Arena fina (de 0,1 mm a 0,2 mm) Am: Arena media (de 0,2 a 0,5 mm) Ag: Arena gruesa (de 0,5 a 1 mm) Amg: Arena muy gruesa (de 1 a 2 mm)


182

Tabla I. 10 – Análisis granulométrico de la fracción de arena en el perfil “AENA” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

Amf. (0,05-0,1 mm)

(%)

Af. (0,1-0,2 mm)

(%)

Am. (0,2-0,5 mm)

(%)

Ag. (0,5-1 mm)

(%)

Amg. (1-2 mm) (%)

A11 0-25 2,1 7,4 24,5 18,0 16,0 A12 25-40 4,7 7,9 23,2 18,4 15,8 A/B 40-65 7,6 8,3 19,9 18,8 19,4 Bt1 65-85 3,5 4,5 17,9 19,1 19,0 Bt2 85-130 3,3 4,5 21,4 19,8 23,0

C/Bt 130-160 2,7 3,3 22,0 25,9 28,1 Bandas de arcilla intercaladas entre 130 y 180 cm de profundidad

Banda arcilla 3,2 4,2 18,3 28,2 32,1 Banda arena 1,8 2,3 22,4 26,7 36,8

I.3.2.2. Análisis del perfil “R021” de Radiosondeo. El perfil “R021” se ubica en la misma zona donde se extraen las muestras de tierra para la determinación de humedad de suelo mediante el método gravimétrico. Difiere con el perfil “AENA”, situado en otro extremo de la parcela fundamentalmente en la profundidad de los horizontes A y A/B. El horizonte Bt de acumulación de arcilla aparece a 20 cm de profundidad.

Tabla I. 11 – Análisis químico del perfil “R021” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

pH agua (1:2,5)

C.E. a 25ºC (µS/cm) ( 1:2,5)

M. O. (%)

CaCO3 equivalente

(%) A11 0-10 7,2 207 2,34 ip A12 10-20 7,1 76 0,36 ip

20-30 6,4 89 0,57 ip Bt 30-35 6,3 125 0,57 ip

Tabla I. 12 – Texturas del perfil “R021” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

EG (%)

Arc. (%)

Limo USDA (%)

Arena USDA (%)

Clase Textural USDA

A11 0-10 13,8 8 20 72 Franco arenosa A12 10-20 10,1 10 19 71 Franco arenosa

20-30 14,9 26 16 58 Franco arcillo arenosa Bt 30-35 12,4 36 12 52 Arcillo arenosa


183

Tabla I. 13 – Análisis granulométrico de la fracción de arena en perfil “R021” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

Amf. (0,05-0,1 mm)

(%)

Af. (0,1-0,2 mm)

(%)

Am. (0,2-0,5 mm)

(%)

Ag. (0,5-1 mm)

(%)

Amg. (1-2 mm) (%)

A11 0-10 9,6 6,8 20,9 19,4 15,3 A12 10-20 8,6 9,6 19,3 17 16,5

20-30 3,9 9,9 8,7 16,1 19,4 Bt 30-35 3,3 8,4 10,6 12,6 17,1

I.3.2.3. Análisis del perfil “TDR-FDR” en Radiosondeo. Las muestras del perfil “TDR-FDR”, han sido obtenidas del mismo lugar donde se ha realizado la instalación de equipos ECH 2 O ( EC-20 ) de Decagon, en la parcela del observatorio de Radiosondeo (Barajas/Madrid).

Tabla I. 14 – Análisis químico del perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

pH agua (1:2,5)

pH ClK 0,1N (1:2,5)

C.E. a 25ºC (µS/cm) ( 1:2,5)

A11 0-10 7,0 6,7 358 A12 10-22 6,5 6,0 465 Bt1 22-35 6,0 5,0 72 Bt2 35-60 6,2 4,6 51

Tabla I. 15 – Texturas del perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

EG (%)

Arc. (%)

Limo USDA (%)

Arena USDA (%)

Clase Textural USDA

A11 0-10 13 8 18 74 Franco arenosa A12 10-22 10 9 16 75 Franco arenosa Bt1 22-35 14 22 19 59 Franco arcillo arenosa Bt2 35-60 12 30 16 54 Franco arcillo arenosa

Nota: En algunos puntos existe de 35 a 45 cm de profundidad, una capa fina que tiene un porcentaje de arcilla mayor alcanzando un valor del 36%.


184

I.3.2.4. Capacidad de Intercambio Catiónico del perfil “TDR-FDR”. Método con extracción de cationes de cambio a pH7 con Acetato amónico, según metodología que se especifica en el apartado 2.3.1.2., en muestras tamizadas.

Tabla I. 16 – Capacidad de Intercambio Catiónico en perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

Arc. (%)

pH

(agua) C.I.C. de la TF ( cmol© . kg-1 )

C.I.C. de la arcilla ( cmol© . kg-1)

A11 0-10 8 7,0 9,7 121,3 A12 10-22 9 6,5 11,3 125,3 Bt1 22-35 22 6,0 21,5 97,6 Bt2 35-60 30 6,2 27,1 90,2

TF: tierra tamizada (<2 mm)

Tabla I. 17 – Cationes de intercambio en perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

Na+

( cmol© . kg-1 )

K+ ( cmol© . kg-1 )

Ca+2

( cmol© . kg-1 )

Mg+2 ( cmol© . kg-1 )

A11 0-10 0,03 0,03 9,35 2,15 A12 10-22 0,03 0,03 5,10 0,37 Bt1 22-35 0,02 0,05 11,35 0,31 Bt2 35-60 0,04 0,06 17,03 1,09

I.3.2.5. Características de los elementos gruesos. En la zona de muestreo de Radiosondeo se ha obtenido mediante tamizado el porcentaje de elementos gruesos mayores de 2 mm y mayores de 4 mm en 5 perfiles (“R015”, “R021”, “R020”, R022”, y “R029”). Se exponen a continuación los valores medios.

Tabla I. 18 – Elementos gruesos en zona de muestreo de la parcela de Radiosondeo.

Hor.

Prof. (cm)

Media %EGp

(>2mm)

Desv. Est. %EGp

(>2mm)

Media %EGp

(>4mm)

Desv. Est. %EGp

(>4mm) A11 0-10 10,1 ±2,6 2,9 ±0,7 A12 10-20 9,1 ±1,3 0,8 ±0,3

20-30 8,2 ±4,5 0,4 ±0,2 Bt 30-35 7,5 ±2,8 0,2 ±0,1


185

I.3.2.6. Humedad de saturación perfil “TDR-FDR”. Resultado de determinar % θm a saturación , con el método “pasta de saturación”, en muestras del perfil “TDR-FDR”.

Tabla I. 19 – Humedad gravimétrica mediante “pasta de saturación” perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

Tamizado

% E.G.

% θm a

Saturación A12 10-22 No 17,7 Bt1 22-35 No 39,8 Bt2 35-60 No 42,1 Bt2 35-60 Sí 12 43,8


186

ANEXO II. Curva característica de humedad con membrana de Richards y primera estimación de ADT

187

ANEXO II CURVA CARACTERÍSTICA DE HUMEDAD CON LA

MEMBRANA DE RICHARDS Y PRIMERA ESTIMACIÓN DE ADT


188


189

ANEXO II – Curva característica de humedad con la membrana de Richards y primera estimación de ADT

II.1. Observatorio Guadalajara (El Serranillo)

II.1.1. Datos de humedad gravimétrica con Membrana Richards.

II.1.1.1. Muestras tamizadas, Guadalajara Resumen de valores obtenidos con Membrana de Richards sobre muestra de tierra fina (tamizada < 2 mm ) del perfil GE17 en Tabla II.1.,y en Tabla II.2. valores de muestras a diferentes profundidades de perfiles de suelo (GE08, GE09, GE10, GE12 y GE04) tomados en diferentes días de la campaña de campo. Los valores de Cc y Pm que se presentan en las tablas de éste ANEXO II, son valores medios obtenidos realizando tres repeticiones con la misma muestra de tierra fina.

Tabla II. 1 - Valores de Cc y Pm del perfil “GE17” (Guadalajara)

Horizonte

Profundidad (cm)

Pm ( %θm1500)

Cc33

( %θm33) Cc10

( %θm10) 0-10 6,9 14,0

Ap 10-20 5,8 16,7 27,4 AC 20-30 5,9 15,0 C1 30-45 5,4 14,0

45-55 2,7 7,1 55-70 4,1 11,8

C2

70-90 5,8 17,8 Tabla II. 2 – Valores de Cc y Pm en cinco perfiles de la zona de muestreo en Guadalajara. GUADALAJARA %θm %θm

Prof. (cm)

Presión (kPa)

Perfil GE08 (22/01/

2008)

Perfil GE09 (5/02/ 2008)

Perfil GE10 (19/02/

2008)

Perfil GE12 (18/03/

2008)

Perfil GE04 (20/11/

2007)

Valor medio

Desv. est.

Pm1500 6,3 5,9 6,7 6,2 6,2 6,27 ±0,28 0-10 Cc33 16,0 12,4 14,2 13,2 14,6 14,08 ±1,39

Pm1500 6,3 6,0 6,3 6,0 5,1 5,94 ±0,47 10-20 Cc33 16,8 13,0 13,9 12,4 12,5 13,72 ±1,82

Pm1500 6,2 5,9 6,4 5,8 4,7 5,81 ±0,67 20-30 Cc33 16,4 13,6 14,2 12,8 12,3 13,85 ±1,59

Pm1500 6,4 4,7 5,8 4,9 5,44 30-35 Cc33 15,4 13,1 12,7 12,0 13,30


190

II.1.1.2. Muestras no disturbadas, Guadalajara En tabla II.3 se presentan los valores de %θm obtenidos en Membrana de Richard sobre muestra no disturbada , y por tanto sin tamizar, recogida en diferentes fechas de la campaña de campo 2007-2008 en el Observatorio de Guadalajara (cilindros de 2 cm de altura y 5 cm de diámetro) , y en la tabla II.4, los correspondientes valores medios y desviación estándar.

Tabla II. 3 – Valores de Cc y Pm en varios perfiles sobre muestras no disturbadas, en Guadalajara.

%θm Presión Prof. (cm) Perfil

GE09 Perfil GE09

Perfil GE10

Perfil GE11

Perfil GE12

Perfil GE14

Perfil GE13

Perfil GE13

0-10 8,0 7,8 7,5 7,2 8,0 6,7 10-20 6,9 7,1 7,5 6,8 7,2 6,2 20-30 7,2 7,1 7,3 6,8 7,0 6,4 30-35 5,9

Pm1 500

74-79 0-10 11,5 12,7 14,2 12,0 11,7 14,2 10-20 10,4 12,6 13,1 11,1 10,3 12,1 20-30 11,4 13,4 12,6 11,7 10,4 12,5 16,5 16,4 30-35 10,6

Cc33

74-79

%θm Presión Prof. (cm) Perfil

GE15 Perfil GE15

Perfil GE16

Perfil GE16

Perfil GE17

Perfil GE17

0-10 7,2 7,5 6,2 6,3 10-20 7,0 7,3 6,0 6,2 20-30 7,0 6,6 6,1 6,2 30-35 7,1 8,5 6,3 6,0

Pm1 500

74-79 7,2 0-10 13,2 15,2 12,4 20,8 14,9 10-20 12,7 14,2 10,9 12,1 13,9 20-30 12,9 14,0 12,0 12,4 13,0 30-35 11,4 14,1 10,5 12,1 12,5

Cc33

74-79 13,7 0-10 23,2 22,4 30,8 21,0 10-20 19,6 18,0 18,9 17,1 20-30 20,4 18,5 19,8 17,3 30-35 20,0 18,8 20,6 16,3

Cc10

74-79 20,0 Nota- Los valores obtenidos a una presión de 1500 kPa (Pm1 500 ), 33 kPa (Cc33 ) y a 10 kPa ( Cc10 ), son porcentajes de humedad gravimétrica.


191

Tabla II. 4 - Valores medios de Cc y Pm obtenidos en Membrana de Richards, sobre muestras no disturbadas en Guadalajara.

%θm Presión Prof (cm) Valor medio Desv.Est.

Nº muestras

0-10 7,2 ±0,7 10 10-20 6,8 ±0,5 10 20-30 6,8 ±0,5 10 30-35 6,8 ±0,5 5

Pm1 500

74-79 7,2 1 0-10 13,9 ±2,5 11 10-20 12,1 ±1,3 11 20-30 13,1 ±1,7 13 30-35 11,9 ±1,2 6

Cc33

74-79 13,7 1 0-10 24,3 ±4,4 4 10-20 18,4 ±1,1 4 20-30 19,0 ±1,4 4 30-35 18,9 ±1,9 4

Cc10

74-79 20,0 1

II.1.2. Estimación de Agua Disponible Total (ADT), Guadalajara Tabla II. 5 – Valores de ADT entre Pm y Cc33 del perfil “GE17” (Guadalajara)

Hor Prof. (cm)

Pm %θm1500

Cc33 %θm33

Cc33-Pm %EGv ρb

(Mg. .m-3)

e (cm)

ADT (mm)

0-10 6,85 14,03 7,18 0 *1,45 10 10,4 Ap 10-20 5,79 16,7 10,91 0 *1,45 10 15,8 AC 20-30 5,94 14,95 9,01 0 *1,45 10 13,1

30-45 5,41 13,97 8,56 0 *1,45 15 18,6 C1 45-55 2,69 7,11 4,42 0 *1,45 10 6,4

55-70 4,17 11,83 7,66 0 *1,45 15 16,7 C2 70-90 5,84 17,83 11,99 0 *1,45 20 34,8 * 90-150 9,00 0 *1,45 60 78,3

ADT30 cm para Cc33 39.3

ADT150 cm para Cc33 (valor estimado) 194,05

Notas: En el caso en que se utilizara el valor de Cc10 se obtendrían valores de ADT mayores (>2,5 veces el ADT obtenida con Cc33. * Son valores estimados.


192

Tabla II. 6 – Valores de ADT entre Pm y Cc33 , para el perfil medio en la zona de muestreo de Guadalajara

Hor Prof. (cm)

Pm %θm1500

Cc33 %θm33

Cc33-Pm %EGv ρb

(Mg. .m-3) e

(cm) ADT (mm)

0-10 6,27 14,08 7,81 0 1,40 10 10,93

Ap 10-20 5,94 13,72 7,78 0 1,48 10 11,51 AC 20-30 5,81 13,85 8,04 0 1,48 10 11,9 C1 30-45 5,44 13,33 7,89 0 1,45 15 17,16

ADT30 cm para Cc33 34,34

Nota: Si se tuviera en cuenta la desviación del valor medio en los datos de Cc33 , los valores de ADT30 cm podrían ser mayores, alcanzando valores de hasta 43 mm.

II.2. Observatorio Colmenar Viejo


II.2.1.1. Muestras tamizadas, Colmenar

Tabla II. 7 – Valores de Cc y Pm de cinco perfiles de la zona de muestreo en Colmenar COLMENAR %θm %θm

Prof. (cm)

Presión (kPa)

BF07 (22/01/

2007)

BF04 (04/12/

2007)

BF03 (22/11/

2007)

BF09 (19/02/

2008)

BF08 (05/02/

2008)

Valor medio

Desv. est.

Pm 1500 8,9 8,5 8,4 7,3 7,1 8,02 ±0,73 Cc33 17,5 15,9 16,5 15,7 16,1 16,34 ±0,63

0-10

Cc10 22,8 Pm 1500 8,7 8,4 7,2 6,7 7,4 7,75 ±0,67

Cc33 15,4 14,5 13,0 12,7 15,7 14,25 ±1,20 10-20

Cc10 18,5 Pm 1500 8,6 7,9 7,2 7,3 7,4 7,69 ±0,52

Cc33 14,2 13,4 13,3 13,4 14,1 13,66 ±0,38 20-30

Cc10 19,3

II.2.1.2. Muestras no disturbadas, Colmenar. En la tabla II.8. se presentan los valores obtenidos en Membrana de Richard sobre muestra no disturbada, y por tanto sin tamizar, recogida en diferentes fechas de la campaña de campo 2007-2008 en el Observatorio de la Base FAMET de Colmenar Viejo (cilindros de 2 cm de altura y 5 cm de diámetro), así como los valores medios y su desviación estándar. Sólo fue posible extraer cilindros de muestra de 0 a 10 cm de profundidad, donde el porcentaje de elementos gruesos lo permitía.


193

Tabla II. 8 – Valores de Cc y Pm sobre muestras no disturbadas de 0 a 10 cm de profundidad de varios perfiles de Colmenar.

%θm %θm Presión (kPa)

Prof. (cm) BF

11 BF 13

BF 14

BF 14

BF 15

BF 15

BF 16

BF 16

Valor medio

Desv. Est.

Pm1 500

0-10 9,2 8,9 9,4 14,6 6,7 6,7 9,25 ±2,91

Cc33

0-10 15,0 19,3 16,6 19,5 23,1 19,9 18,4 18,82 ±2,59

Cc10

0-10 21,7 28,4 28,7 22,0 25,18 ±3,85

II.2.2. Estimación de Agua Disponible Total (ADT), Colmenar. Dada la variabilidad en el porcentaje de elementos gruesos y la imposibilidad de obtener en cada día de muestreo la densidad aparente mediante la extracción de cilindros, se estima el valor de ADT a partir del valor de densidad aparente de la tierra fina y el porcentaje de elementos gruesos en volumen del perfil hipotético (Tabla II.9 y Tabla II.10).

Tabla II. 9 – Valores de ADT entre Pm y Cc33 , para el perfil hipotético en la zona de muestreo de Colmenar.

Prof. (cm)

Pm %θm1500

Cc33 %θm33

Cc33-Pm %EGv ρb TF

(Mg. .m-3)

e (espesor)

(cm)

ADT (mm)

0-10 8,02 16,34 8,32 12 1,22 10 8,93 10-20 7,75 14,25 6,5 21 1,34 10 6,88 20-30 7,69 13,66 5,97 46 1,34 10 4,32 30-150* 7,69 13,66 5,97 80 1,34* 120 19,2

ADT30 cm para Cc33

20,13

ADT150 cm para Cc33 (valor estimado)

39,33

(* Valores estimados) Tabla II. 10 - Valores de ADT entre Pm y Cc10 , para el perfil hipotético en la zona de muestreo de Colmenar. Prof. (cm)

Pm %θm1500

Cc10 %θm10

Cc10-Pm %EGv ρb TF

(Mg. .m-3)

e (espesor)

(cm)

ADT (mm)

0-10 8,02 22,81 14,79 12 1,22 10 15,88 10-20 7,75 18,48 10,73 21 1,34 10 11,36 20-30 7,69 19,33 11,64 46 1,34 10 8,42

ADT30 cm para Cc10

35,66


194

II.3. Observatorio Radiosondeo (Barajas)


II.3.1.1. Muestras tamizadas, Radiosondeo.

Tabla II. 11 – Valores de Cc y Pm del perfil “AENA” (Radiosondeo)

Horizonte

Profundidad (cm)

Pm (%θm1500)

Cc33

(%θm33) Cc10

(%θm10) A11 0-25 10,5 14,7 A12 25-40 8,5 13,3 AB 40-65 6,4 12,3 Bt1 65-85 15,4 20,6 25,2 Bt2 85-130 12,5 17,9

C/Bt 130-160 10,9 13,9 Banda arcilla 8,2 10,6 Banda arena 4,5 8,9

Tabla II. 12 - Valores de Cc y Pm en cinco perfiles de la zona de muestreo en Radiosondeo RADIOSONDEO % θm % θm Prof. (cm)

Presión (kPa)

R015 (13/12/ 2007)

R021 (29/08/ 2001)

R020 (21/01/ 2008)

R022 (06/02/ 2008)

R029 (27/03/ 2008)

Valor medio

Desv.

est.

Pm1500 4,7 5,9 4,4 7,8 5,5 5,64 ±1,35 Cc33 10,6 10,0 10,1 14,4 9,5 10,95 ±1,99

0-10

Cc10 20,9 Pm1500 3,7 4,1 6,0 10,1 3,8 5,51 ±2,71 Cc33 9,7 8,2 11,1 16,4 8,1 10,73 ±3,41

10-20

Cc10 14,0 Pm1500 7,8 11,4 14,3 16,9 10,3 12,13 ±3,51 Cc33 14,5 18,4 21,6 25,3 19,2 19,80 ±4,03

20-30

Cc10 25,5 Pm1500 11,8 18,1 17,0 18,6 17,3 16,55 ±2,72 Cc33 19,1 25,2 25,1 27,6 25,7 24,54 ±3,19

30-35

Cc10 35,2


195

Tabla II. 13 - Valores de % Humedad gravimétrica a diferentes tensiones sobre muestra tamizada en el perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo) Hor.

Prof. (cm)

Pm (%θm1500)

(%θm50)

Cc (%θm33)

(%θm16)

A11 0-10 5.50 9,6 11,4 18,4 A12 10-22 4.62 8,8 9,5 13,0 Bt1 22-35 10.21 14,5 17,0 19,9 Bt2 35-60 14.53 20,9 22,7 28,0

II.3.1.3. Muestras no disturbadas, Radiosondeo. En la tabla II.14. se presentan los valores obtenidos en Membrana de Richard sobre muestra no disturbada, y por tanto sin tamizar, recogida en diferentes fechas de la campaña de campo 2007-2008 en el Observatorio de Radiosondeo (Barajas) (cilindros de 2 cm de altura y 5 cm de diámetro). En la tabla II.15. se presentan los correspondientes valores medios y desviación estándar.

Tabla II. 14 – Valores de Cc y Pm en varios perfiles sobre muestras no disturbadas en Radiosondeo.

Nombres de los perfiles de los que se toman muestras (% θm ) Presión Prof. (cm) R027 R028 R031 R029 R032 R032 R030 R030 R033 0-10 5,6 5,0 5,5 4,3 10-20 4,5 3,7 4,6 4,5 8,9 20-30 18,6 17,0 15,5 17,6

Pm1 500

30-40 18,9 18,3 0-10 6,9 6,5 16,6 7,6 7,8 11,2 10-20 6,2 6,3 6,5 7,6 8,6 10,8 12,7 11,0 7,3 20-30 18,6 19,7 19,5 18,2 19,5 16,0

Cc33

30-40 16,8 21,0 0-10 11,8 10-20 9,2 20-30 18,9

Cc10

30-40 22,4

Nombres de los perfiles de los que se toman muestras y % θm Presión Prof. (cm) R033 R034 R034 R036 R036 R037 R037 R038 R038 0-10 5,2 4,1 4,1 10-20 9,6 4,2 4,9 20-30 18,7 19,5 18,9 17,3 17,8

Pm1 500

30-40 20,3 17,9

0-10 9,3 7,7 9,8 8,8 9,7 10,6 10-20 7,7 9,5 13,0 7,9 8,2 9,6 20-30 17,8 15,3 18,4 18,5 18,5 17,5 19,8 22,1

Cc33 30-40 21,6 23,2 0-10 9,6 11,5 11,9 11,9 9,9 10-20 9,9 14,2 9,4 12,3 9,3 20-30 17,8 19,2 21,3 18,1 20,8 23,

Cc10

30-40 25,0


196

(Nota: Los valores obtenidos a Pm1 500 (15 atm.), Cc33 (1/3 atm) y Cc10 (1/10 atm o 1/10 bar ), son porcentajes de humedad gravimétrica).

Tabla II. 15 – Valores medios de Cc y Pm obtenidos en Membrana de Richards sobre muestras no disturbadas en Radiosondeo Presión Prof.

(cm) Valor medio

% θm Desv. Est. Nº muestras

0-10 4,8 ±0,6 7 10-20 5,6 ±2,3 8 20-30 17,9 ±1,2 9

Pm1 500

30-40 18,9 ±1,0 4 0-10 9,3 ±2,7 12 10-20 8,9 ±2,2 15 20-30 18,5 ±1,7 14

Cc33

30-40 20,6 ±2,7 4 0-10 11,1 ±1,1 6 10-20 10,7 ±2,1 6 20-30 19,9 ±1,9 7

Cc10

30-40 23,7 2

II.3.2. Estimación de Agua Disponible Total (ADT), Radiosondeo. Para calcular el Agua Disponible Total para varios perfiles de Radiosondeo y a diferentes profundidades, en todos los casos se utiliza el valor del porcentaje de elementos gruesos en peso y la densidad aparente de la muestra obtenida con cilindro.

Tabla II. 16 – Valores de ADT entre Cc y Pm del perfil “AENA” (Radiosondeo)

Hor.

Prof. (cm)

Pm (%θm1500)

Cc (%θm33)

Cc33-Pm %EGp ρb (Mg. .m-3)

e (cm)

ADT (mm)

A11 0-25 10,54 14,65 4.11 17.76 1,6* 25 13,5 A12 25-40 8,48 13,34 4.86 20.39 1,6* 15 9,3 AB 40-65 6,38 12,30 5.92 23.16 1,6* 25 18,2 Bt1 65-85 15,35 20,56 5.21 19.65 1,6* 20 13,4 Bt2 85-130 12,49 17,89 5.4 23.1 1,6* 45 29,9

C/Bt 130-160 10,88 13,93 3.05 27.12 1,6* 30 10,7

ADT30 cm para Cc33

16,6

ADT160 cm para Cc33

95,0 Notas: En el caso en que se utilizara el valor de Cc10 se obtendrían valores de ADT casi duplicados * Son valores estimados


197

Tabla II. 17 - Valores de ADT entre Pm y Cc33, para el perfil medio en la zona de muestreo de Radiosondeo

Prof. (cm)

Pm %θm1500

Cc33 %θm33

Cc33-Pm %EGp

(medio) ρb

(Mgr/m3) e

(cm) ADT (mm)

0-10 5,64 10,95 5,31 10,1 1,52 10 7,0 10-20 5,51 10,73 5,22 9,1 1,66 10 7,0 20-30 12,30 19,80 7,5 8,2 1,63 10 11,2

ADT30 cm para Cc33

25,2

Nota: Los valores de Cc y Pm son los valores medios de los 5 perfiles. En el caso en que se utilizara el valor de Cc10 se obtendrían valores de ADT casi duplicados.

Tabla II. 18 – Valores de ADT entre Pm y Cc33, para el valor medio de los perfiles R020, R021 y R029 de Radiosondeo

Prof. (cm)

Pm %θm1500

Cc33 %θm33

Cc33-Pm %EGp

(medio) ρb

(Mgr/m3) e

(cm) ADT (mm)

0-10 5,25 9,28 4,03 10,1 1,52 10 5,5 10-20 4,6 9,15 4,55 9,1 1,66 10 6,8 20-30 11,98 17,73 5,75 8,2 1,63 10 8,6

ADT30 cm para Cc33

20,9

Tabla II. 19 - Valores de ADT entre Pm y Cc33 del perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo) Hor.

Prof. (cm)

Pm (%θm1500)

Cc (%θm33)

Cc33-Pm

%EGp

ρb

(Mgr/m3) e

(cm) ADT (mm)

A11 0-10 5.50 11.35 5.85 13 1,52 10 7.7 A12 10-22 4.62 9.46 4.84 10 1,66 12 8.7 Bt1 22-35 10.21 16.98 6.77 14 1,63 13 12.3 Bt2 35-60 14.53 22.68 8.15 12 1.63 15 17.5

ADT60cm para Cc33 46.2

Tabla II. 20 - - Valores de ADT entre Pm y Cc16 del perfil “TDR-FDR” (Radiosondeo) Hor.

Prof. (cm)

Pm (%θm1500)

(%θm16)

Cc16- Pm

%EGp

ρb

(Mgr/m3) e

(cm) ADT (mm)

A11 0-10 5.50 18.41 12.91 13 1,52 10 17.1 A12 10-22 4.62 12.95 8.33 10 1,66 12 14.9 Bt1 22-35 10.21 19.88 9.67 14 1,63 13 17.6 Bt2 35-60 14.53 27.98 13.45 12 1.63 15 28.9

ADT60cm para Cc16 78.5


198

ANEXO III. Contenidos de humedad del suelo obtenidos de medidas en campo

199

ANEXO III CONTENIDOS DE HUMEDAD DEL SUELO OBTENIDOS DE

MEDIDAS EN CAMPO


200


201

ANEXO III – Contenidos de humedad de suelo obtenidos de medidas en campo

III.1. Medidas de humedad con el método gravimétrico

III.1.1. Humedad gravimétrica y densidad aparente, Guadalajara (2007-2008)

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18


Da

(Mg/

m3 )

(Da, %Hum Gavimétirca 0a 10cm) Guadalajara

Figura III. 1 - Densidades aparentes (ρb) y % θm , a profundidad de 0 a 10 cm en la zonade muestreo de Guadalajara

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18


Da

(Mg/

m3 )

( Dap, %Humedad gravimétrica de 10 a 20 cm) Guadalajara



202

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

0 5 10 15 20


Da

(Mg/

m3 )

( Da , %Humedad gravimétrica de 20 a 30 cm ) Guadalajara


III.1.2. Humedad gravimétrica, Colmenar (2007-2008) En la tabla III.1. se presentan los valores medios de la humedad gravimétrica de la tierra fina en las muestras recogidas en cada da de muestreo en la Base FAMET de Colmenar Viejo, para profundidades de 0-10 cm, 10-20 cm, y 20-30 cm. Tabla III. 1 – Valores de humedad gravimétrica de la tierra fina (0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm) en diferentes fechas de muestreo en Colmenar

Fecha

%θm TF ( 0-10 cm prof.)



23/10/2007 7.48 8.64 8.13 06/11/2007 5.73 6.20 6.57 22/11/2007 24.34 16.78 12.83 04/12/2007 17.16 14.08 11.19 20/12/2007 23.32 20.22 14.77 08/01/2008 23.30 15.88 13.79 22/01/2008 22.57 14.42 14.33 05/02/2008 22.75 17.00 16.53 19/02/2008 24.25 21.85 17.95 04/03/2008 18.94 18.37 16.34 18/03/2008 10.75 11.01 10.24 01/04/2008 8.82 8.06 5.95 15/04/2008 18.93 12.53 11.63 29/04/2008 15.16 12.51 13.80 13/05/2008 22.49 13.08 12.79 27/05/2008 24.83 16.78 14.85 10/06/2008 20.44 13.96 11.51 24/06/2008 23.23 13.08 11.53 04/09/2008 1.56 2.12 2.22


203

III.1.3. Humedad gravimétrica y densidad aparente, Radiosondeo (2007-2008).

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

0 5 10 15 20 25

% Humedad gravimétrica

Da

(Mg/

m3 )

( Da , % Humedad gravimétrica de 0 a 10cm). Radiosondeo

Figura III. 4 - Densidades aparentes (ρb) y % θm , a profundidad de 0 a 10 cm en la zona de muestreo de Radiosondeo

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

0 5 10 15 20 25


Da

(Mg/

m3 )

( Da, % Humedad gravimétrica de 10 a 20cm). Radiosoneo



204

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

0 5 10 15 20 25


Da

(Mg/

m3 )

( Da, % Humedad gravimétrica de 20 a 30cm). Radiosondeo


III.1.4. Humedad volumétrica. Radiosondeo (2009) Se muestra en la Tabla III.2 un ejemplo de los muestreos realizados en la zona del observatorio de Radiosondeo mediante el método gravimétrico indicando las diferentes características de suelo encontradas en cada ubicación muestreada y que llevaron a descartar para las comparaciones con los datos de sensores TDR y FDR, los muestreos realizados en los días 03/02/2009 (perfil R058), 31/03/2009 (perfil R064), 17/04/2009 (perfil R065), 24/04/2009 (perfil R066), 05/05/2009 (perfil R067), 19/05/2009 (perfil R068), 26/05/2009 (perfil R069) y 11/08/2009 (perfil R073). Tabla III. 2 – Densidad aparente, humedad gravimétrica y humedad volumétrica, de muestreos realizados en el año 2009 en Radiosondeo.

Nombre perfil y Fechas de 2009

Prof. (cm)

ρb

(media) Mg.m-3

Desv. Est. %θm

Desv. Est. %θv OBSERVACIONES

Fecha:15/01 R056A 0-0 1.71 ±0.03 11.96 ±0.66 20.46 Ac a 22 cm R056B 10-20 1.73 ±0.01 10.56 ±0.45 18.23 R056C 20-30 1.66 ±0.03 17.25 ±0.88 28.60 R056D(28/30) 28-30 1.66* 20.60 34.20


205


Prof. (cm)

ρb

(media) Mg.m-3

Desv. Est. %θm


Fecha: 27/01 R057A 0-0 1.65 ±0.04 11.80 ±0.74 19.49 Ac a 20 cm R057B 10-20 1.73 ±0.04 10.70 ±0.37 18.48 R057C 20-30 1.59 ±0.04 19.31 ±1.27 30.70 R057D(28/30) 28-30 1.59* 21.02 33.41 Fecha: 03/02 R058A 0-0 1.70 ±0.06 14.01 ±1.09 23.76 Ac a 16 cm R058B 10-20 1.68 ±0.06 17.05 ±2.58 28.71 R058C 20-30 1.56 ±0.02 23.43 ±0.96 36.56 R058D(28/30) 28-30 1.56* 23.50 36.65 Fecha:12/02 R059A 0-0 1.75 ±0.02 10.46 ±0.22 18.31 Ac a 21 cm R059B 10-20 1.81 ±0.01 10.12 ±0.45 18.28 R059C 20-30 1.76 ±0.04 15.65 ±1.56 27.52 R059D 28-30 1.76* 17.77 31.28 Fecha: 19/02 R060A 0-0 1.55 ±0.04 9.49 ±1.14 14.75 Ac a 20 cm R060B 10-20 1.87 ±0.02 8.24 ±0.53 15.40 R060C 20-30 1.73 ±0.02 17.36 ±0.85 29.96 R060D(27/30) 27-30 1.73* 18.90 33.26 Fecha: 26/02 R061A 0-0 1.65 ±0.10 9.07 ±1.00 14.98 Ac a 24 cm R061B 10-20 1.93 ±0.03 6.73 ±0.18 13.02 Dap muy elevada R061C 20-30 1.91 ±0.04 10.76 ±0.57 20.50 R061D(27/29) 27-29 15.26 25.94 Fecha:10/03 R062A 0-0 1.62 ±0.05 7.84 ±1.11 12.74 Ac a 23 cm R062B 10-20 1.85 ±0.02 6.40 ±0.42 11.85 Dap muy elevada R062C 20-30 1.77 ±0.03 12.33 ±2.02 21.87 R062D(28/30) 28-30 16.00 27.19 Fecha: 26/03 R063A 0-0 1.55 ±0.11 3.18 ±0.37 4.93 Ac a 20 cm R063B 10-20 1.67 ±0.10 3.03 ±0.46 5.07 R063C 20-30 1.76 ±0.06 10.63 ±2.12 18.71 R063D(27/29) 27-29 13.41 23.60 Fecha: 31/03 R064A 0-0 1.59 ±0.12 3.38 ±0.63 5.36 Ac a 24 cm poca R064B 10-20 1.65 ±0.05 2.62 ±0.20 4.34 R064C 20-30 1.70 ±0.02 5.55 ±0.15 9.44 R064D(28/30) 28-30 7.74 13.16 Fecha: 17/04 R065A 0-0 1.52 ±0.13 4.08 ±1.53 6.20 Ac a 23 cm poca R065B 10-20 1.59 ±0.09 2.14 ±0.14 3.41 Se usa martillo R065C 20-30 1.78 ±0.04 3.59 ±0.45 6.38


206


Prof. (cm)

ρb

(media) Mg.m-3

Desv. Est. %θm


Fecha: 24/04 R066A 0-0 1.68 ±0.05 3.87 ±0.84 6.51 Ac a 24cm poca R066B 10-20 1.86 ±0.02 2.52 ±0.16 4.69 Prob removido R066C 20-30 1.83 ±0.28 3.04 ±0.28 5.56 R066D(28/30) 28-30 4.26 Fecha:05/05 R067A 0-0 1.52* 2.10 3.20 Ac a 18 cm R067B 10-20 1.66* 6.24 10.35 Sin cilindros R067C 20-30 1.63* 12.95 21.10 Fecha: 19/05 R068A 0-0 1.52* 1.81 2.75 Ac a 18 cm R068B 10-20 1.66* 4.97 8.26 Sin cilindros R068C 20-30 1.63* 11.13 18.14 Fecha: 26/05 R069A 0-0 1.76 ±0.08 7.82 ±0.32 13.74 Ac a 18 cm R069B 10-20 1.79 ±0.07 7.81 ±0.82 13.95 R069C 20-30 1.63 9.86 16.07 R069D(28/30) 28-30 11.42 Fecha: 02/06 R070A 0-0 1.52* 2.65 4.03 Ac a 20 cm R070B 10-20 1.66* 2.98 4.95 Sin cilindros R070C 20-30 1.63* 8.07 13.16 Fecha: 09/06 R071A 0-0 1.52* 2.24 3.40 Ac a 20 cm R071B 10-20 1.66* 2.30 3.81 Sin cilindros R071C 20-30 1.63* 7.85 12.80 Fecha: 23/06 R072A 0-0 1.52* 2.54 3.87 Ac a 20 cm R072B 10-20 1.66* 2.18 3.62 Sin cilindros R072C 20-30 1.63* 7.29 11.88 Fecha: 11/08 R073A 0-0 1.52* 1.22 1.85 Ac a 17 cm R073B 10-20 1.66* 4.83 8.02 Sin cilindros R073C 20-30 1.63* 9.95 16.21


207

III.2.Medidas de humedad con equipo TRIME-T3 de IMKO en Radiosondeo En las figuras desde III.7 y hasta III.13, se muestran las gráficas de los valores medios de porcentaje de humedad volumétrica obtenidos en campo en la parcela del observatorio de Radiosondeo mediante el sensor TDR – IMKO T3 , con la calibración estándar, para diferentes días de muestreo durante el periodo que incluye los años 2009, 2010, 2011 y 2012 , y a las profundidades de 15 cm, 30 cm, 35 cm, 45 cm, 55 cm, 60 cm y 75 cm. El sensor IMKO-T3, había sido sometido a la calibración estándar mediante el “kit” de calibración del fabricante IMKO, y los datos aquí presentados son los obtenidos en campo directamente del equipo convertidor de señal con la calibración estándar y en unidades de porcentaje de humedad volumétrica. Como se toman en cada uno de los dos tubos enterrados medidas en tres direcciones, por cada profundidad se obtienen seis medidas, por lo que la gráfica expresa en cada punto el valor medio de las seis medidas y la desviación estándar. Las medidas a la profundidad de 35 cm y de 55 cm, se empezaron a realizar a partir de noviembre del 2009. Para utilizar los datos obtenidos del sensor TRIME T3 de IMKO, posteriormente se les aplicó también la calibración específica obtenida de ensayos de laboratorio con diferentes muestras del suelo de Radiosondeo.


208

Figura III. 7 – Valores medios y desviación estándar del % θ v , obtenido con equipo TDR TRIME-T3 a 15 cm de profundidad con calibración estándar y en diferentes días de muestreo del periodo 2009-2012

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

15/01/2009

15/03/2009

15/05/2009

15/07/2009

15/09/2009

15/11/2009

15/01/2010

15/03/2010

15/05/2010

15/07/2010

15/09/2010

15/11/2010

15/01/2011

15/03/2011

15/05/2011

15/07/2011

15/09/2011

15/11/2011

15/01/2012

15/03/2012

15/05/2012

15/07/2012

15/09/2012

15/11/2012

% Humedad Volumétrica

%H

umedad V

olumétrica ( T

DR

en campo a 15 cm

de profundidad)


209

Figura III. 8 - Valores medios y desviación estándar del % θ v , obtenido con equipo TDR TRIME-T3 a 30 cm de profundidad con calibración estándar y en diferentes días de muestreo del periodo 2009-2012

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

15/01/2009

15/03/2009

15/05/2009

15/07/2009

15/09/2009

15/11/2009

15/01/2010

15/03/2010

15/05/2010

15/07/2010

15/09/2010

15/11/2010

15/01/2011

15/03/2011

15/05/2011

15/07/2011

15/09/2011

15/11/2011

15/01/2012

15/03/2012

15/05/2012

15/07/2012

15/09/2012

15/11/2012


%H

umedad V

olumétrica ( T

DR

en campo a 30 cm

de profundidad)


210


0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

15/01/2009

15/03/2009

15/05/2009

15/07/2009

15/09/2009

15/11/2009

15/01/2010

15/03/2010

15/05/2010

15/07/2010

15/09/2010

15/11/2010

15/01/2011

15/03/2011

15/05/2011

15/07/2011

15/09/2011

15/11/2011

15/01/2012

15/03/2012

15/05/2012

15/07/2012

15/09/2012

15/11/2012


%H

umedad V

olumétrica ( T

DR

en campo a 35 cm

de profundidad)


211


0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

15/01/2009

15/03/2009

15/05/2009

15/07/2009

15/09/2009

15/11/2009

15/01/2010

15/03/2010

15/05/2010

15/07/2010

15/09/2010

15/11/2010

15/01/2011

15/03/2011

15/05/2011

15/07/2011

15/09/2011

15/11/2011

15/01/2012

15/03/2012

15/05/2012

15/07/2012

15/09/2012

15/11/2012


%H

umedad V

olumétrica ( T

DR

en campo a 45 cm

de profundidad)


212


0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

15/01/2009

15/03/2009

15/05/2009

15/07/2009

15/09/2009

15/11/2009

15/01/2010

15/03/2010

15/05/2010

15/07/2010

15/09/2010

15/11/2010

15/01/2011

15/03/2011

15/05/2011

15/07/2011

15/09/2011

15/11/2011

15/01/2012

15/03/2012

15/05/2012

15/07/2012

15/09/2012

15/11/2012


%H

umedad V

olumétrica ( T

DR

en campo a 55 cm

de profundidad)


213


0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

15/01/2009

15/03/2009

15/05/2009

15/07/2009

15/09/2009

15/11/2009

15/01/2010

15/03/2010

15/05/2010

15/07/2010

15/09/2010

15/11/2010

15/01/2011

15/03/2011

15/05/2011

15/07/2011

15/09/2011

15/11/2011

15/01/2012

15/03/2012

15/05/2012

15/07/2012

15/09/2012

15/11/2012


%H

umedad V

olumétrica ( T

DR

en campo a 60 cm

de profundidad)


214


0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

15/01/2009

15/03/2009

15/05/2009

15/07/2009

15/09/2009

15/11/2009

15/01/2010

15/03/2010

15/05/2010

15/07/2010

15/09/2010

15/11/2010

15/01/2011

15/03/2011

15/05/2011

15/07/2011

15/09/2011

15/11/2011

15/01/2012

15/03/2012

15/05/2012

15/07/2012

15/09/2012

15/11/2012


%H

umedad V

olumétrica ( T

DR

en campo a 75 cm

de profundidad)


215

III.3. Medidas de humedad con equipos ECH2O (EC-20) en Radiosondeo En las figuras desde III.14. y hasta III.17, se muestran las gráficas de los valores de porcentaje de humedad volumétrica obtenidos en campo de los sensores ECH 2 O (EC-20) de Decagon con la calibración estándar instalados en la parcela del observatorio de Radiosondeo, registrando medidas cada tres horas, a las profundidades de 15 cm, 30 cm, 45 cm y 90 cm. Cada una de las cuatro figuras corresponde a los datos registrados en uno de los cuatro años e incluye las gráficas correspondientes a los cuatro sensores EC-20 instalados a las profundidades mencionadas. En septiembre del año 2011 el sensor EC-20 instalado a 45 cm de profundidad, donde era mayor el contenido de arcilla dejó de funcionar, siendo ésta la causa de que la gráfica correspondiente al sensor de 45 cm ya no aparezca en la figura III.17.


216

Figura III. 14. - Valores de % θ v , obtenidos con equipos ECH 2 O (EC-20) instalados a 15 cm, 30 cm, 45 cm y 90 cm de profundidad en el primer año, con calibración estándar

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.400

29/10/2008

12/11/2008

26/11/2008

10/12/2008

24/12/2008

07/01/2009

21/01/2009

04/02/2009

18/02/2009

04/03/2009

18/03/2009

01/04/2009

15/04/2009

29/04/2009

13/05/2009

27/05/2009

10/06/2009

24/06/2009

08/07/2009

22/07/2009

05/08/2009

19/08/2009

02/09/2009

16/09/2009

30/09/2009

14/10/2009

28/10/2009

Humedad Volumétrica m3/m3

EC

H20 90 cm

EC

H20 45 cm

EC

H20 30 cm

EC

H20 15 cm


217

Figura III. 15 - Valores de % θ v , obtenidos con equipos ECH 2 O (EC-20) instalados a 15 cm, 30 cm, 45 cm y 90 cm de profundidad en el segundo año, con calibración estándar

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.400

01/10/2009

15/10/2009

29/10/2009

12/11/2009

26/11/2009

10/12/2009

24/12/2009

07/01/2010

21/01/2010

04/02/2010

18/02/2010

04/03/2010

18/03/2010

01/04/2010

15/04/2010

29/04/2010

13/05/2010

27/05/2010

10/06/2010

24/06/2010

08/07/2010

22/07/2010

05/08/2010

19/08/2010

02/09/2010

16/09/2010

30/09/2010

14/10/2010

28/10/2010


EC

H20 90 cm

EC

H20 45 cm

EC

H20 30 cm

EC

H20 15 cm


218

Figura III. 16 - Valores de % θ v , obtenidos con equipos ECH 2 O (EC-20) instalados a 15 cm, 30 cm, 45 cm y 90 cm de profundidad en el tercer año, con calibración estándar.

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.400

01/10/2010

15/10/2010

29/10/2010

12/11/2010

26/11/2010

10/12/2010

24/12/2010

07/01/2011

21/01/2011

04/02/2011

18/02/2011

04/03/2011

18/03/2011

01/04/2011

15/04/2011

29/04/2011

13/05/2011

27/05/2011

10/06/2011

24/06/2011

08/07/2011

22/07/2011

05/08/2011

19/08/2011

02/09/2011

16/09/2011

30/09/2011

14/10/2011

28/10/2011


EC

H20 90 cm

EC

H20 45 cm

EC

H20 30 cm

EC

H20 15 cm


219

Figura III. 17 - - Valores de % θ v , obtenidos con equipos ECH 2 O (EC-20) instalados a 15 cm, 30 cm, y 90 cm de profundidad en el cuarto año, con calibración estándar

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.400

01/10/2011

15/10/2011

29/10/2011

12/11/2011

26/11/2011

10/12/2011

24/12/2011

07/01/2012

21/01/2012

04/02/2012

18/02/2012

03/03/2012

17/03/2012

31/03/2012

14/04/2012

28/04/2012

12/05/2012

26/05/2012

09/06/2012

23/06/2012

07/07/2012

21/07/2012

04/08/2012

18/08/2012

01/09/2012

15/09/2012

29/09/2012

13/10/2012

27/10/2012

10/11/2012

24/11/2012


EC

H20 90 cm

EC

H20 45 cm

EC

H20 30 cm

EC

H20 15 cm

ANEXO III. Contenido de humedad del suelo obtenido de medidas de campo

220

III.4. Medidas con resistivímetro Wenner en Radiosondeo Se muestran en este apartado las gráficas resultado de relacionar los valores de %θ v obtenidos en cada día de muestreo mediante método gravimétrico en la parcela del observatorio de Radiosondeo en el periodo de 09/10/2008 hasta 19/05/2009, y las resistividades del equipo resistivímetro Siemens B4151 expresadas como Ln, para las profundidades de 5 cm, 15 cm y 25 cm.

La humedad volumétrica se obtienen a partir de la humedad gravimétrica de la muestra extraida mediante cilindros y multiplicando por el valor correspondiente de ρb para cada muestra.

Figura III. 18 – Relación entre medidas de Ln de resistividad y de % θ v obtenidas por método gravimétrico a 5 cm de profundidad en Radiosondeo


221

Figura III. 19 - Relación entre medidas de Ln de resistividad y de % θ v obtenidas por método gravimétrico a 15 cm de profundidad en Radiosondeo

Figura III. 20 - Relación entre medidas de Ln de resistividad y de % θ v obtenidas por método gravimétrico a 25 cm de profundidad en Radiosondeo


222

III.5. Medidas con equipo potenciométrico en Radiosondeo. En la figura III.20 se presentan los valores del potencial tal como se obtienen del sensor MPS1 instalado en la parcela del Observatorio de Radioosndeo, unido al puerto 5 del “datalogger” EM50 de Decagon, desde enero de 2009 hasta diciembre de 2012. Los valores del potencial se presentan en unidades de kPa pero negativos.

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

EM

6338

24/1

2/20

08

22/0

2/20

09

19/0

4/20

09

15/0

6/20

09

10/0

8/20

09

06/1

0/20

09

02/1

2/20

09

27/0

1/20

10

25/0

3/20

10

21/0

5/20

10

16/0

7/20

10

11/0

9/20

10

06/1

1/20

10

02/0

1/20

11

28/0

2/20

11

25/0

4/20

11

21/0

6/20

11

17/0

8/20

11

12/1

0/20

11

08/1

2/20

11

03/0

2/20

12

30/0

3/20

12

26/0

5/20

12

21/0

7/20

12

16/0

9/20

12

12/1

1/20

12

Pot

enci

al e

n kP

a

MPS1_Potencial en kPa a 15cm de profundidad

Figura III. 21 – Valores del potencial del agua del suelo medido con sensor MPS1, instalado a 15 cm de profundidad en Radiosondeo.

ANEXO IV. Evapotranspiración de referencia de Penman-Monteith

223

ANEXO IV EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA DE PENMAN-

MONTEITH


224


225

ANEXO IV – Evapotranspiración de Referencia de Penman-Monteith

IV.1. Ecuaciones para el cálculo de ETo Se expone a continuación el cálculo que se realiza para estimar la evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo) a partir de diferentes variables meteorológicas tal como viene explicado en Botey et al. 2009.

El cálculo diario de la ETo utilizado para las comparaciones de las medidas de humedad del suelo obtenidas en campo y los diferentes Balances hídricos se ha realizado según FAO (1998), partiendo de la información de datos meteorológicos en los tres observatorios.

Los datos meteorológicos diarios de partida son:

Temperatura máxima y mínima Humedad relativa del aire máxima y mínima Velocidad media diaria del viento a 10 m de altura (o recorrido 0-24) Nº de horas de sol (insolación diaria) Presión media al nivel de Referencia de la estación

A continuación se expone el cálculo de ETo :

0,408 ∆ (Rn - G)+γ273

900

+Tu2 (es - ea)

ETo = ∆ +γ (1 + 0,34 u2) (Ec. IV.1) donde:

ETo evapotranspiración de referencia (mm día-1) Rn radiación neta en la superficie del cultivo (MJ m-2 día-1) G flujo de calor del suelo (MJ m-2 día-1) T temperatura del aire a 2 m de altura (ºC) u2 velocidad del viento a 2 m de altura (m s-1) es presión de vapor de saturación (kPa) ea presión real de vapor (kPa) es - ea déficit de presión de vapor (kPa) ∆ pendiente de la curva de presión de vapor (kPa ºC-1) γ constante psicrométrica (kPa ºC-1)


226

Constante Psicrométrica ( γ ): γ = 0,00163. P/λ (Ec. IV.2) donde: P: presión atmosférica en (KPa) λ :calor latente de vaporización=2,501-(2,361.10-3). T T: temperatura media del aire a 2m de altura ( ºC)

Temperatura media del aire diaria (T): Para homogeneizar la información, se toma como temperatura media del día el valor medio de la temperatura máxima y la temperatura mínima del día.

Presión de vapor de saturación para un día (es):

Relación entre la presión de saturación de vapor (kPa) y la temperatura del aire eo(T)= 0,6108. exp [17,27.T/(T+237,3)] (Ec. IV.3)

Debido a la característica no lineal de esta ecuación se tomará como presión de vapor de la saturación para un día (es):

es = [eo(Tmáx)+ eo(Tmín)]/2 (Ec. IV.4)

Pendiente de la curva de presión de saturación del vapor(∆ ):

∆ =( ) 2

3,237

3,237

.27,17exp.6108,0.4098

+

+

T

T

T

(Ec. IV.5)

donde:

T: temperatura media del aire diaria ( ºC)

Presión real de vapor (ea) derivada de datos de humedad relativa diaria (máx y mín):

HRmax HRmin

eo(Tmin) +eo(Tmax) 100 100 ea = 2 (Ec. IV.6)


227

donde: ea presión real de vapor (kPa) eo(Tmin) presión de saturación de vapor

a la temperatura mínima diaria (kPa) eo

(Tmax) presión de saturación de vapor a la temperatura máxima diaria (kPa) HRmax humedad relativa máxima (%) HRmin humedad relativa mínima (%)

Velocidad del viento u2

u2 = uz. [4,87/ ln(67,8. z - 5,42)] (Ec. IV.7) donde: uz: Velocidad media diaria del viento a la altura z (m.s-1). z: altura del anemo sobre la superficie del terreno (m).

En los observatorios seleccionados el anemo se encuentra a una altura de 10 m Radiación neta en la superficie del cultivo diaria (Rn):

Rn = Rns – Rnl (Ec.IV.8)

donde:

Rns : Radiación neta de onda corta Rnl: Radiación neta de onda larga

Radiación neta de onda corta (Rns): La radiación neta de onda corta es la radiación solar entrante menos la radiación solar reflejada. Se ha considerado un albedo de α =0,23.

Rns= (1-α ). Rs (Ec. IV.9) donde:

Rs: Radiación solar o de onda corta que llega al plano horizontal de la superficie terrestre. También se denomina radiación global (directa más difusa) y puede medirse con aparatos como el sensor CM11 de Kipp&Zonnen.

Cálculo para estimar Rs cuando no se dispone de medidas directas:


228

Se calcula a partir de la fórmula de Angstrom :

Rs= (as +bs N

n) . Ra (Ec. IV.10)

donde: as y bs : son coeficientes que se pueden particularizar para cada lugar.

En este caso se toman por defecto los valores as= 0,25 y bs=0,50 n: Insolación diaria (número de horas de sol diario) N: Duración máxima posible de la insolación diaria Ra: Radiación extraterrestre para periodos diarios .

La radiación extraterrestre Ra para cada día del año y para diversas latitudes, así como el valor de N, se estiman a partir de la constante solar, la declinación solar y la época del año y se han calculado según el documento FAO56 (Roma, 1998).

Radiación neta de onda larga (Rnl):

Rnl =σ (Ec. IV.11) donde:

Rnl Radiación neta de onda larga (MJ m-2 día-1)

σ constante de Stefan-Boltzmann (4,903 x 10-9 MJ K-4 m-2 día-1) Tmax,K temperatura máxima absoluta durante un periodo de 24 horas

(K = ºC + 273,16 ) Tmin,K temperatura mínima absoluta durante un periodo de 24 horas (K = ºC + 273,16 ) ea presión de vapor real (kPa) Rs/Rso radiación relativa de onda corta (valores 1≤ ) Rs radiación solar medida o calculada (MJ m-2 día-1) Rso radiación en un día despejado

Rso= (0,75+2. 10-5.z). Ra (Ec. IV.12)

donde z: elevación de la estación sobre el nivel del mar (m)

Tmax,K4 + Tmin,K

4

2

(0,34-0,14 ae )

− 35,035,1so

s

R

R


229

Flujo de calor del suelo diario (G): Para periodos diarios la magnitud del flujo de calor bajo la superficie de referencia, es relativamente pequeña y se puede considerar G=0.

IV.2. Cálculo de ETo diaria a partir de valores medios de Tª y HR. En los casos en los que se dispone de la Temperatura media y de la Humedad media diarias, pero no de sus valores extremos FAO (1998) propone utilizar nuevas expresiones para el cálculo de la presión de vapor de saturación ( es ) y de la presión real de vapor (ea ), que se especifican a continuación.

La presión media de vapor de saturación para un día :

es = eo(Tmedia) =0,6108. exp [17,27.Tmed/(Tmed+237,3)] (Ec. IV.13)

La presión real de vapor para un día :

ea = 100

HRmedia eo(Tmedia) (Ec. IV.14)


230

IV.3. Datos diarios de ETo Penman-Monteith de Radiosondeo.

0

2

4

6

8

10

12

01/0

9/20

07

01/1

2/20

07

01/0

3/20

08

01/0

6/20

08

01/0

9/20

08

01/1

2/20

08

01/0

3/20

09

01/0

6/20

09

01/0

9/20

09

01/1

2/20

09

01/0

3/20

10

01/0

6/20

10

01/0

9/20

10

01/1

2/20

10

01/0

3/20

11

01/0

6/20

11

01/0

9/20

11

01/1

2/20

11

01/0

3/20

12

01/0

6/20

12

01/0

9/20

12

ET

o di

aria

en

mm

ETo (Con Tª y HR máx y mín) ETo (Con Tª y HR medias)

Figura IV. 1 – Valores diarios de ETo Penman-Monteith FAO(1998) calculados a partir de valores extremos diarios de Tª y HR, y también a partir de valores medios de Tª y HR para Radiosondeo.

0

2

4

6

8

10

12

01/0

9/20

07

01/1

2/20

07

01/0

3/20

08

01/0

6/20

08

01/0

9/20

08

01/1

2/20

08

01/0

3/20

09

01/0

6/20

09

01/0

9/20

09

01/1

2/20

09

01/0

3/20

10

01/0

6/20

10

01/0

9/20

10

01/1

2/20

10

01/0

3/20

11

01/0

6/20

11

01/0

9/20

11

01/1

2/20

11

01/0

3/20

12

01/0

6/20

12

01/0

9/20

12

ET

o di

aria

en

mm

ETo (Con Tª y HR medias) ETo (Valor grid 5kmx5km)

Figura IV. 2 - Valores diarios de ETo Penman-Monteith FAO(1998) calculados a partir de valores medios de Tª y HR medidos en la estación, y también tomados de la capa ráster en 5 kmx5 km para Radiosondeo.

ANEXO V. Reserva de humedad del suelo del Balance Hídrico 2007-2012

231

ANEXO V RESERVA DE HUMEDAD DEL SUELO DEL BALANCE

HÍDRICO 2007-2012


232


233

ANEXO V – Reserva de humedad del suelo del Balance Hídrico 2007-2012.

V.1. Balance Hídrico Exponencial . Guadalajara.

V.1.1. Cálculo diario de AD para diferentes ADT. Guadalajara. Para homogeneizar los resultados que se iban a obtener comparando con balances semanales y mensuales en los cuatro años (sept 2007- dic 2012), y puesto que el Observtorio de Guadalajara (El Serranillo) dejó de funcionar como estación principal el verano de 2011, se prefirió utilizar para estos BHS los datos de ETo obtenidos de la rejilla 5kmx5km diaria que proporciona AEMET, y los datos de precipitación tomados en el día pluviométrico, es decir de 07 h a 07 h del día siguiente en lugar de 0 a 24 h del mismo día.


234

Figura V. 1 – Valores diarios de precipitación (de 07h a 07h), ETo y AD en mm, para un ADT de 25 mm en Guadalajara (2007- 2012)

-50

-40

-30

-20

-10 0 10 20 30

01/09/07

01/11/07

01/01/08

01/03/08

01/05/08

01/07/08

01/09/08

01/11/08

01/01/09

01/03/09

01/05/09

01/07/09

01/09/09

01/11/09

01/01/10

01/03/10

01/05/10

01/07/10

01/09/10

01/11/10

01/01/11

01/03/11

01/05/11

01/07/11

01/09/11

01/11/11

01/01/12

01/03/12

01/05/12

01/07/12

01/09/12

01/11/12

Precipitación (-) en mm AD en mm

-50

-40

-30

-20

-10

0 10 20 30

ETo (-) en mm

Precipitación (-) en m

mA

D (m

m) para un A

DT

de 25mm

(BH

Exp)

ET

o (-) en mm

GU

AD

ALA

JAR

A


235

Figura V. 2 - Valores diarios de ETo y AD en mm, para un ADT de 75 mm y de 150 mm en Guadalajara ( 2007- 2012)

-40

-20 0 20 40 60 80

100

120

140

160

01/09/07

01/11/07

01/01/08

01/03/08

01/05/08

01/07/08

01/09/08

01/11/08

01/01/09

01/03/09

01/05/09

01/07/09

01/09/09

01/11/09

01/01/10

01/03/10

01/05/10

01/07/10

01/09/10

01/11/10

01/01/11

01/03/11

01/05/11

01/07/11

01/09/11

01/11/11

01/01/12

01/03/12

01/05/12

01/07/12

01/09/12

01/11/12

ETo (-) en mm AD en mm

AD

(mm

) para un AD

T de 75m

m (B

HE

xp) A

D (m

m) para un A

DT

de 150mm

(BH

Exp)

ET

o (-) en mm

GU

AD

ALA

JAR

A


236

V.1.2. Número de días por debajo de un umbral de AD. Guadalajara Se calcula para cada día (desde el 1/09/2007 hasta 31/10/2012) y cada reserva de ADT seleccionada (ADT de 25 mm, 75 mm, 150 mm) si el AD supera o no el umbral del 10% de ADT y se etiqueta cada día como día en el que se cumple o no se cumple la condición, y a partir de ahí se resume la información en la tabal V.1. , donde aparecen los siguientes valores para cada día último del mes:

N días año XX Para una determinada fecha Número de días con AD por debajo del 10% del ADT desde el inicio del año agrícola (1 de septiembre), siendo XXmm el valor del ADT correspondiente.

N días consec XX Para una determinada fecha Número de días con AD por debajo del 10% del ADT, acumulados de forma consecutiva, siendo XXmm el valor del ADT correspondiente.

Mes N días ind:1 XX Número de días en un determinado mes con AD por debajo del 10% de ADT, siendo XXmm el valor del ADT correspondiente.

Mes Ndc máx XX En un determinado mes valor máximo de los valores de cada día del mes, sobre número de días acumulados consecutivos con AD<10% ADT.

Tabla V. 1 – Número de días por debajo del umbral del 10% de ADT (25 mm ó 75 mm ó 150 mm) en Guadalajara (2007 – 2012)

Guadalajara El Serranillo

fecha

Ndías año

(ADT 25)

Ndias consec (ADT 25)

Mes Ndias ind:1 (ADT 25)

Mes Ndc máx (ADT 25)

Ndías año

(ADT 75)




Ndías año

(ADT 150)




30/09/2007 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 31/10/2007 31 0 1 31 31 0 1 31 32 0 2 32 30/11/2007 38 0 7 7 31 0 0 0 32 0 0 0 31/12/2007 38 0 0 0 31 0 0 0 32 0 0 0 31/01/2008 38 0 0 0 31 0 0 0 32 0 0 0 29/02/2008 38 0 0 0 31 0 0 0 32 0 0 0 31/03/2008 54 16 16 16 31 0 0 0 32 0 0 0 30/04/2008 60 0 6 22 31 0 0 0 32 0 0 0 31/05/2008 63 0 3 3 31 0 0 0 32 0 0 0 30/06/2008 63 0 0 0 31 0 0 0 32 0 0 0 31/07/2008 94 31 31 31 44 13 13 13 32 0 0 0 31/08/2008 125 62 31 62 75 44 31 44 52 20 20 20 30/09/2008 17 0 17 67 20 0 20 64 20 0 20 40 31/10/2008 17 0 0 0 20 0 0 0 20 0 0 0 30/11/2008 17 0 0 0 20 0 0 0 20 0 0 0 31/12/2008 17 0 0 0 20 0 0 0 20 0 0 0 31/01/2009 17 0 0 0 20 0 0 0 20 0 0 0 28/02/2009 17 0 0 0 20 0 0 0 20 0 0 0 31/03/2009 28 11 11 11 20 0 0 0 20 0 0 0 30/04/2009 37 2 9 16 20 0 0 0 20 0 0 0 31/05/2009 68 33 31 33 39 19 19 19 20 0 0 0 30/06/2009 98 63 30 63 69 49 30 49 39 19 19 19 31/07/2009 129 94 31 94 100 80 31 80 70 50 31 50 31/08/2009 160 125 31 125 131 111 31 111 101 81 31 81 30/09/2009 16 0 16 141 16 0 16 127 19 0 19 97 31/10/2009 16 0 0 0 16 0 0 0 19 0 0 0


237

Guadalajara El Serranillo

fecha

Ndías año

(ADT 25)




Ndías año

(ADT 75)




Ndías año

(ADT 150)




30/11/2009 16 0 0 0 16 0 0 0 19 0 0 0 31/12/2009 16 0 0 0 16 0 0 0 19 0 0 0 31/01/2010 16 0 0 0 16 0 0 0 19 0 0 0 28/02/2010 16 0 0 0 16 0 0 0 19 0 0 0 31/03/2010 16 0 0 0 16 0 0 0 19 0 0 0 30/04/2010 16 0 0 0 16 0 0 0 19 0 0 0 31/05/2010 21 5 5 5 16 0 0 0 19 0 0 0 30/06/2010 28 0 7 12 16 0 0 0 19 0 0 0 31/07/2010 54 26 26 26 32 16 16 16 19 0 0 0 31/08/2010 85 57 31 57 63 47 31 47 44 25 25 25 30/09/2010 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 31/10/2010 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30/11/2010 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 31/12/2010 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 31/01/2011 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 28/02/2011 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 31/03/2011 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30/04/2011 4 0 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 31/05/2011 6 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 30/06/2011 18 12 12 12 0 0 0 0 0 0 0 0 31/07/2011 49 43 31 43 25 25 25 25 0 0 0 0 31/08/2011 80 74 31 74 56 56 31 56 30 30 30 30 30/09/2011 30 104 30 104 30 86 30 86 30 60 30 60 31/10/2011 55 0 25 129 56 0 26 112 56 0 26 86 30/11/2011 55 0 0 0 56 0 0 0 56 0 0 0 31/12/2011 55 0 0 0 56 0 0 0 56 0 0 0 31/01/2012 55 0 0 0 56 0 0 0 56 0 0 0 29/02/2012 61 6 6 6 56 0 0 0 56 0 0 0 31/03/2012 86 6 25 25 56 0 0 0 56 0 0 0 30/04/2012 88 0 2 8 56 0 0 0 56 0 0 0 31/05/2012 102 14 14 14 56 0 0 0 56 0 0 0 30/06/2012 128 8 26 32 84 10 28 18 65 5 9 5 31/07/2012 159 39 31 39 115 41 31 41 96 36 31 36 31/08/2012 190 70 31 70 146 72 31 72 127 67 31 67 30/09/2012 25 0 25 95 27 0 27 99 27 0 27 94 31/10/2012 25 0 0 0 27 0 0 0 27 0 0 0

V.1.3. Cálculo de las reservas a partir de información semanal y mensual. Guadalajara En este apartado se presentan las gráficas resultado de realizar el BHS exponencial para periodos semanales o mensuales, comparando con el cálculo diario, para valores de ADT de 25 mm y de 150 mm. En la memoria se presenta el gráfico para el ADT de 75 mm aunque se discuten también los resultados que aquí se presentan. También se presenta un gráfico indicando para el perfil de Guadalajara las profundidades que se corresponden con los 25 mm de ADT , ó los 75 mm, ó los 150 mm.


238

Figura V. 3 – Representación gráfica de la relación entre valores de ADT en mm y profundidad del suelo en cm, en Guadalajara.

0

5

10

15

20

25

30

01/0

9/20

07

01/1

2/20

07

01/0

3/20

08

01/0

6/20

08

01/0

9/20

08

01/1

2/20

08

01/0

3/20

09

01/0

6/20

09

01/0

9/20

09

01/1

2/20

09

01/0

3/20

10

01/0

6/20

10

01/0

9/20

10

01/1

2/20

10

01/0

3/20

11

01/0

6/20

11

01/0

9/20

11

01/1

2/20

11

01/0

3/20

12

01/0

6/20

12

01/0

9/20

12

AD

en

mm




Figura V. 4 – Valores de AD para un ADT de 25 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario, semanal y mensual, en Guadalajara.


239

0

20

40

60

80

100

120

140

16001

/09/

2007

01/1

2/20

07

01/0

3/20

08

01/0

6/20

08

01/0

9/20

08

01/1

2/20

08

01/0

3/20

09

01/0

6/20

09

01/0

9/20

09

01/1

2/20

09

01/0

3/20

10

01/0

6/20

10

01/0

9/20

10

01/1

2/20

10

01/0

3/20

11

01/0

6/20

11

01/0

9/20

11

01/1

2/20

11

01/0

3/20

12

01/0

6/20

12

01/0

9/20

12

AD

en

mm




Figura V. 5 - Valores de AD para un ADT de 150 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario, semanal y mensual, en Guadalajara.

V.2. Balance Hídrico Exponencial. Colmenar.

V.2.1. Cálculo diario de AD para diferentes ADT. Colmenar. Para homogeneizar los resultados que se iban a obtener comparando con balances semanales y mensuales en los cuatro años (sept 2007- dic 2012), y puesto que la campaña de toma de muestras de humedad en Colmenar terminó en el verano de 2008, se prefirió utilizar para estos BHS los datos de ETo obtenidos de la rejilla 5 kmx5 km diaria que proporciona AEMET, y los datos de precipitación tomados en el día pluviométrico, es decir de 07 h a 07 h del día siguiente en lugar de 0 a 24 h del mismo día.


240

Figura V. 6 - Valores diarios de precipitación (de 07 h a 07 h), ETo y AD en mm, para un ADT de 25 mm en Colmenar (2007- 2012)

-60

-50

-40

-30

-20

-10 0 10 20 30

01/09/2007

01/11/2007

01/01/2008

01/03/2008

01/05/2008

01/07/2008

01/09/2008

01/11/2008

01/01/2009

01/03/2009

01/05/2009

01/07/2009

01/09/2009

01/11/2009

01/01/2010

01/03/2010

01/05/2010

01/07/2010

01/09/2010

01/11/2010

01/01/2011

01/03/2011

01/05/2011

01/07/2011

01/09/2011

01/11/2011

01/01/2012

01/03/2012

01/05/2012

01/07/2012

01/09/2012

01/11/2012

Precipitación (-) en mm AD en m m

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0 10 20 30

ETo (-) en mm


m

AD

(mm

) para un AD

T de 25m

m (B

HE

xp)E

to (-) en mm

CO

LME

NA

R


241

Figura V. 7 - Valores diarios de ETo y AD en mm, para un ADT de 75 mm y de 150 mm en Colmenar ( 2007- 2012)

-40

-20 0 20 40 60 80

100

120

140

160

01/09/2007

01/11/2007

01/01/2008

01/03/2008

01/05/2008

01/07/2008

01/09/2008

01/11/2008

01/01/2009

01/03/2009

01/05/2009

01/07/2009

01/09/2009

01/11/2009

01/01/2010

01/03/2010

01/05/2010

01/07/2010

01/09/2010

01/11/2010

01/01/2011

01/03/2011

01/05/2011

01/07/2011

01/09/2011

01/11/2011

01/01/2012

01/03/2012

01/05/2012

01/07/2012

01/09/2012

01/11/2012


AD

(mm

) para un AD

T de 75m

m (B

HE

xp) A

D (m

m) para un A

DT

de 150mm

(BH

Exp)

Eto (-) en m

m C

OLM

EN

AR


242

V.2.2. Número de días por debajo de un umbral de AD. Colmenar. Tabla V. 2 - Número de días por debajo del umbral del 10% de ADT (25 mm ó 75 mm ó 150 mm) en Colmenar (2007 – 2012)

Colmenar Viejo

fecha

Ndías año

(ADT 25)




Ndías año

(ADT 75)




Ndías año

(ADT 150)




30/09/2007 19 0 19 19 19 0 19 19 30 30 30 30 31/10/2007 19 0 0 0 19 0 0 0 31 0 1 31 30/11/2007 30 0 11 11 19 0 0 0 31 0 0 0 31/12/2007 30 0 0 0 19 0 0 0 31 0 0 0 31/01/2008 30 0 0 0 19 0 0 0 31 0 0 0 29/02/2008 30 0 0 0 19 0 0 0 31 0 0 0 31/03/2008 37 7 7 7 19 0 0 0 31 0 0 0 30/04/2008 43 0 6 13 19 0 0 0 31 0 0 0 31/05/2008 43 0 0 0 19 0 0 0 31 0 0 0 30/06/2008 43 0 0 0 19 0 0 0 31 0 0 0 31/07/2008 69 17 26 17 28 9 9 9 31 0 0 0 31/08/2008 100 48 31 48 59 40 31 40 46 15 15 15 30/09/2008 15 0 15 56 20 0 20 60 20 0 20 35 31/10/2008 15 0 0 0 20 0 0 0 20 0 0 0 30/11/2008 15 0 0 0 20 0 0 0 20 0 0 0 31/12/2008 15 0 0 0 20 0 0 0 20 0 0 0 31/01/2009 15 0 0 0 20 0 0 0 20 0 0 0 28/02/2009 15 0 0 0 20 0 0 0 20 0 0 0 31/03/2009 24 9 9 9 20 0 0 0 20 0 0 0 30/04/2009 37 0 13 22 20 0 0 0 20 0 0 0 31/05/2009 52 1 15 10 20 0 0 0 20 0 0 0 30/06/2009 79 12 27 16 43 13 23 13 20 0 0 0 31/07/2009 110 43 31 43 74 44 31 44 51 31 31 31 31/08/2009 141 74 31 74 105 75 31 75 82 62 31 62 30/09/2009 12 0 12 86 18 3 18 90 30 92 30 92 31/10/2009 20 0 8 5 25 0 7 9 49 0 19 111 30/11/2009 20 0 0 0 25 0 0 0 49 0 0 0 31/12/2009 20 0 0 0 25 0 0 0 49 0 0 0 31/01/2010 20 0 0 0 25 0 0 0 49 0 0 0 28/02/2010 20 0 0 0 25 0 0 0 49 0 0 0 31/03/2010 20 0 0 0 25 0 0 0 49 0 0 0 30/04/2010 20 0 0 0 25 0 0 0 49 0 0 0 31/05/2010 24 4 4 4 25 0 0 0 49 0 0 0 30/06/2010 31 0 7 11 25 0 0 0 49 0 0 0 31/07/2010 53 22 22 22 39 14 14 14 49 0 0 0 31/08/2010 79 8 26 40 70 45 31 45 70 9 21 12 30/09/2010 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 31/10/2010 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30/11/2010 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 31/12/2010 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 31/01/2011 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 28/02/2011 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 31/03/2011 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0


243

Colmenar Viejo

fecha

Ndías año

(ADT 25)




Ndías año

(ADT 75)




Ndías año

(ADT 150)




30/04/2011 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 31/05/2011 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30/06/2011 14 13 13 13 0 0 0 0 0 0 0 0 31/07/2011 45 44 31 44 26 26 26 26 0 0 0 0 31/08/2011 71 15 26 55 57 57 31 57 23 15 23 15 30/09/2011 30 45 30 45 30 87 30 87 30 45 30 45 31/10/2011 52 0 22 67 52 0 22 109 53 0 23 68 30/11/2011 52 0 0 0 52 0 0 0 53 0 0 0 31/12/2011 52 0 0 0 52 0 0 0 53 0 0 0 31/01/2012 52 0 0 0 52 0 0 0 53 0 0 0 29/02/2012 57 5 5 5 52 0 0 0 53 0 0 0 31/03/2012 76 0 19 24 52 0 0 0 53 0 0 0 30/04/2012 76 0 0 0 52 0 0 0 53 0 0 0 31/05/2012 82 6 6 6 52 0 0 0 53 0 0 0 30/06/2012 112 36 30 36 70 18 18 18 53 0 0 0 31/07/2012 143 67 31 67 101 49 31 49 80 27 27 27 31/08/2012 174 98 31 98 132 80 31 80 111 58 31 58 30/09/2012 26 0 26 124 26 0 26 106 26 0 26 84 31/10/2012 26 0 0 0 26 0 0 0 26 0 0 0

V.2.3. Cálculo de las reservas a partir de información semanal y mensual. Colmenar. En este apartado se presentan las gráficas resultado de realizar el BHS exponencial para periodos semanales o mensuales, comparando con el cálculo diario, para valores de ADT de 25 mm y de 150 mm. En la memoria se presenta el gráfico para el ADT de 75 mm aunque se discuten también los resultados que aquí se presentan. También se presenta un gráfico indicando para el perfil de Colmenar las profundidades que se corresponden con los valores de ADT.


244

Figura V. 8 - Representación gráfica de la relación entre valores de ADT en mm y profundidad del suelo en cm, en Colmenar.

0

5

10

15

20

25

30

01/0

9/20

07

01/1

2/20

07

01/0

3/20

08

01/0

6/20

08

01/0

9/20

08

01/1

2/20

08

01/0

3/20

09

01/0

6/20

09

01/0

9/20

09

01/1

2/20

09

01/0

3/20

10

01/0

6/20

10

01/0

9/20

10

01/1

2/20

10

01/0

3/20

11

01/0

6/20

11

01/0

9/20

11

01/1

2/20

11

01/0

3/20

12

01/0

6/20

12

01/0

9/20

12

AD

en

mm




Figura V. 9 - Valores de AD para un ADT de 25 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario, semanal y mensual, en Colmenar.


245

0

20

40

60

80

100

120

140

16001

/09/

2007

01/1

2/20

07

01/0

3/20

08

01/0

6/20

08

01/0

9/20

08

01/1

2/20

08

01/0

3/20

09

01/0

6/20

09

01/0

9/20

09

01/1

2/20

09

01/0

3/20

10

01/0

6/20

10

01/0

9/20

10

01/1

2/20

10

01/0

3/20

11

01/0

6/20

11

01/0

9/20

11

01/1

2/20

11

01/0

3/20

12

01/0

6/20

12

01/0

9/20

12

AD

en

mm




Figura V. 10 - Valores de AD para un ADT de 150 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario, semanal y mensual, en Colmenar.

V.3. Balance Hídrico Exponencial. Radiosondeo.

V.3.1. Cálculo de AD para diferentes ADT. Radiosondeo. En el caso del observatorio de Radiosondeo, se utilizaron para los años 2007-2012 en los que se realizó la experimentación la información de precipitación obtenida mediante pluviómetro instalado en la propia parcela del observatorio y valores de ETo obtenidos del cálculo diario a partir de los datos meteorológicos proporcionados por la estación meteorológica de Barajas/Aeropuerto, tal como se había realizado en los primeros años de campaña.


246

Figura V. 11 - Valores diarios de precipitación, ETo y AD en mm, para un ADT de 25 mm en Radiosondeo (2007- 2012)

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10 0 10 20 30

01/09/2007

01/11/2007

01/01/2008

01/03/2008

01/05/2008

01/07/2008

01/09/2008

01/11/2008

01/01/2009

01/03/2009

01/05/2009

01/07/2009

01/09/2009

01/11/2009

01/01/2010

01/03/2010

01/05/2010

01/07/2010

01/09/2010

01/11/2010

01/01/2011

01/03/2011

01/05/2011

01/07/2011

01/09/2011

01/11/2011

01/01/2012

01/03/2012

01/05/2012

01/07/2012

01/09/2012

01/11/2012

Precipitación (-) en mm AD en mm

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0 10 20 30

ETo (-) en mm


m

AD

(mm

) para un AD

T de 25m

m (B

HE

xp) E

To (-) en m

m R

AD

IOS

ON

DE

O


247

Figura V. 12 - Valores diarios de ETo y AD en mm, para un ADT de 75 mm y de 150 mm en Radiosondeo ( 2007- 2012)

-40

-20 0 20 40 60 80

100

120

140

160

01/09/2007

01/11/2007

01/01/2008

01/03/2008

01/05/2008

01/07/2008

01/09/2008

01/11/2008

01/01/2009

01/03/2009

01/05/2009

01/07/2009

01/09/2009

01/11/2009

01/01/2010

01/03/2010

01/05/2010

01/07/2010

01/09/2010

01/11/2010

01/01/2011

01/03/2011

01/05/2011

01/07/2011

01/09/2011

01/11/2011

01/01/2012

01/03/2012

01/05/2012

01/07/2012

01/09/2012

01/11/2012


AD

(mm

) para un AD

T de 75m

m (B

HE

xp) A

D (m

m) para un A

DT

de 150mm

(BH

EX

p) E

To (-) en m

m R

AD

IOS

ON

DE

O


248

V.3.2. Número de días por debajo de un umbral de AD. Radiosondeo Tabla V. 3 - Número de días por debajo del umbral del 10% de ADT (25 mm ó 75 mm ó 150 mm) en Radiosondeo (2007 – 2012)

Radiosondeo fecha

Ndías año

(ADT 25)




Ndías año

(ADT 75)




Ndías año

(ADT 150)




30/09/2007 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 31/10/2007 36 5 6 31 31 0 1 31 32 0 2 32 30/11/2007 54 0 18 23 31 0 0 0 32 0 0 0 31/12/2007 54 0 0 0 31 0 0 0 32 0 0 0 31/01/2008 54 0 0 0 31 0 0 0 32 0 0 0 29/02/2008 54 0 0 0 31 0 0 0 32 0 0 0 31/03/2008 71 17 17 17 31 0 0 0 32 0 0 0 30/04/2008 77 0 6 23 31 0 0 0 32 0 0 0 31/05/2008 82 0 5 5 31 0 0 0 32 0 0 0 30/06/2008 89 3 7 4 31 0 0 0 32 0 0 0 31/07/2008 120 34 31 34 58 27 27 27 44 12 12 12 31/08/2008 151 65 31 65 89 58 31 58 75 43 31 43 30/09/2008 8 0 8 73 8 0 8 66 11 0 11 52 31/10/2008 8 0 0 0 8 0 0 0 11 0 0 0 30/11/2008 8 0 0 0 8 0 0 0 11 0 0 0 31/12/2008 8 0 0 0 8 0 0 0 11 0 0 0 31/01/2009 8 0 0 0 8 0 0 0 11 0 0 0 28/02/2009 8 0 0 0 8 0 0 0 11 0 0 0 31/03/2009 24 16 16 16 8 0 0 0 11 0 0 0 30/04/2009 44 7 20 29 8 0 0 0 11 0 0 0 31/05/2009 67 2 23 28 32 2 24 22 11 0 0 0 30/06/2009 91 9 24 17 56 9 24 17 24 7 13 7 31/07/2009 122 40 31 40 87 40 31 40 55 38 31 38 31/08/2009 153 71 31 71 118 71 31 71 86 69 31 69 30/09/2009 29 0 29 100 30 101 30 101 30 99 30 99 31/10/2009 34 0 5 5 36 0 6 107 48 0 18 105 30/11/2009 50 0 16 16 36 0 0 0 48 0 0 0 31/12/2009 50 0 0 0 36 0 0 0 48 0 0 0 31/01/2010 50 0 0 0 36 0 0 0 48 0 0 0 28/02/2010 50 0 0 0 36 0 0 0 48 0 0 0 31/03/2010 50 0 0 0 36 0 0 0 48 0 0 0 30/04/2010 58 0 8 8 36 0 0 0 48 0 0 0 31/05/2010 78 13 20 13 40 4 4 4 48 0 0 0 30/06/2010 91 0 13 21 51 0 11 12 48 0 0 0 31/07/2010 119 28 28 28 76 25 25 25 65 17 17 17 31/08/2010 150 59 31 59 107 56 31 56 96 48 31 48 30/09/2010 7 3 7 4 0 0 0 0 2 0 2 2 31/10/2010 15 0 8 11 2 0 2 2 2 0 0 0 30/11/2010 15 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 31/12/2010 15 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 31/01/2011 15 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 28/02/2011 15 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 31/03/2011 15 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 30/04/2011 22 0 7 7 2 0 0 0 2 0 0 0 31/05/2011 31 0 9 9 2 0 0 0 2 0 0 0


249

Radiosondeo fecha

Ndías año

(ADT 25)




Ndías año

(ADT 75)




Ndías año

(ADT 150)




30/06/2011 45 14 14 14 2 0 0 0 2 0 0 0 31/07/2011 76 45 31 45 33 31 31 31 17 15 15 15 31/08/2011 107 76 31 76 64 62 31 62 48 46 31 46 30/09/2011 30 106 30 106 30 92 30 92 30 76 30 76 31/10/2011 53 0 23 129 56 0 26 118 56 0 26 102 30/11/2011 53 0 0 0 56 0 0 0 56 0 0 0 31/12/2011 53 0 0 0 56 0 0 0 56 0 0 0 31/01/2012 53 0 0 0 56 0 0 0 56 0 0 0 29/02/2012 72 19 19 19 56 0 0 0 56 0 0 0 31/03/2012 92 0 20 39 60 0 4 4 56 0 0 0 30/04/2012 100 0 8 7 60 0 0 0 56 0 0 0 31/05/2012 114 11 14 11 62 2 2 2 56 0 0 0 30/06/2012 144 41 30 41 92 32 30 32 77 21 21 21 31/07/2012 175 72 31 72 123 63 31 63 108 52 31 52 31/08/2012 206 103 31 103 154 94 31 94 139 83 31 83 30/09/2012 25 0 25 128 27 0 27 121 27 0 27 110 31/10/2012 25 0 0 0 27 0 0 0 27 0 0 0

V.3.3. Cálculo de las reservas a partir de información semanal y mensual. Radiosondeo.

Figura V. 13 - Representación gráfica de la relación entre valores de ADT en mm y profundidad del suelo en cm, en Radiosondeo (Estimación B).


250

0

5

10

15

20

25

30

01/0

9/20

07

01/1

2/20

07

01/0

3/20

08

01/0

6/20

08

01/0

9/20

08

01/1

2/20

08

01/0

3/20

09

01/0

6/20

09

01/0

9/20

09

01/1

2/20

09

01/0

3/20

10

01/0

6/20

10

01/0

9/20

10

01/1

2/20

10

01/0

3/20

11

01/0

6/20

11

01/0

9/20

11

01/1

2/20

11

01/0

3/20

12

01/0

6/20

12

01/0

9/20

12

AD

en

mm




Figura V. 14 - Valores de AD para un ADT de 25 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario, semanal y mensual, en Radiosondeo.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

01/0

9/20

07

01/1

2/20

07

01/0

3/20

08

01/0

6/20

08

01/0

9/20

08

01/1

2/20

08

01/0

3/20

09

01/0

6/20

09

01/0

9/20

09

01/1

2/20

09

01/0

3/20

10

01/0

6/20

10

01/0

9/20

10

01/1

2/20

10

01/0

3/20

11

01/0

6/20

11

01/0

9/20

11

01/1

2/20

11

01/0

3/20

12

01/0

6/20

12

01/0

9/20

12

AD

en

mm




Figura V. 15 - Valores de AD para un ADT de150 mm, obtenidos mediante BHS exponencial diario, semanal y mensual, en Radiosondeo.


251

V.4. Balance Hídrico Directo. Radiosondeo.

Figura V. 16 - Valores de AD para un ADT de25 mm, obtenidos mediante BHS directo diario, semanal y mensual, en Radiosondeo (2007-2012).

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

01/09/2007

01/11/2007

01/01/2008

01/03/2008

01/05/2008

01/07/2008

01/09/2008

01/11/2008

01/01/2009

01/03/2009

01/05/2009

01/07/2009

01/09/2009

01/11/2009

01/01/2010

01/03/2010

01/05/2010

01/07/2010

01/09/2010

01/11/2010

01/01/2011

01/03/2011

01/05/2011

01/07/2011

01/09/2011

01/11/2011

01/01/2012

01/03/2012

01/05/2012

01/07/2012

01/09/2012

01/11/2012

AD en mm

AD

(mm

) diaria para un AD

T de 25m

mA

D (m

m) balance sem

analA

D (m

m) balance m

ensual RA

DIO

SO

ND

EO


252

Figura V. 17 - Valores de AD para un ADT de 75 mm, obtenidos mediante BHS directo diario, semanal y mensual, en Radiosondeo (2007-2012).

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

01/09/2007

01/11/2007

01/01/2008

01/03/2008

01/05/2008

01/07/2008

01/09/2008

01/11/2008

01/01/2009

01/03/2009

01/05/2009

01/07/2009

01/09/2009

01/11/2009

01/01/2010

01/03/2010

01/05/2010

01/07/2010

01/09/2010

01/11/2010

01/01/2011

01/03/2011

01/05/2011

01/07/2011

01/09/2011

01/11/2011

01/01/2012

01/03/2012

01/05/2012

01/07/2012

01/09/2012

01/11/2012

AD en mm

AD

(mm

) diaria para un AD

T de 75m

mA

D (m

m) balance sem

analA

D (m

m) balance m

ensual RA

DIO

SO

ND

EO


253

Figura V. 18 - Valores de AD para un ADT de 150 mm, obtenidos mediante BHS directo diario, semanal y mensual, en Radiosondeo (2007-2012).

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

01/09/2007

01/11/2007

01/01/2008

01/03/2008

01/05/2008

01/07/2008

01/09/2008

01/11/2008

01/01/2009

01/03/2009

01/05/2009

01/07/2009

01/09/2009

01/11/2009

01/01/2010

01/03/2010

01/05/2010

01/07/2010

01/09/2010

01/11/2010

01/01/2011

01/03/2011

01/05/2011

01/07/2011

01/09/2011

01/11/2011

01/01/2012

01/03/2012

01/05/2012

01/07/2012

01/09/2012

01/11/2012

AD en mm

AD

(mm

) diaria para un AD

T de 150m

mA

D (m

m) balance sem

analA

D (m

m) balance m

ensual RA

DIO

SO

ND

EO


254

Figura V. 19 - Valores de AD para un ADT de 75 mm, obtenidos mediante BHS directo diario y valores de AD para un ADT de 72 mm obtenidos del BHS exponencial diario, en Radiosondeo (2009-2012)

-80

-60

-40

-20 0 20 40 60 80

100

06/01/2009

06/03/2009

06/05/2009

06/07/2009

06/09/2009

06/11/2009

06/01/2010

06/03/2010

06/05/2010

06/07/2010

06/09/2010

06/11/2010

06/01/2011

06/03/2011

06/05/2011

06/07/2011

06/09/2011

06/11/2011

06/01/2012

06/03/2012

06/05/2012

06/07/2012

06/09/2012

06/11/2012

-ETo (mm) AD en mm

-Precip

AD

en mm

del Balance D

irecto (AD

T75m

m)

-ET

oR

i TD

R (A

DT

72mm

0 a 55cm) R

AD

IOS

ON

DE

O

ANEXO VI. Comparación valores de humedad con equipo TDR y Balance Hídrico diario

255

ANEXO VI COMPARACIÓN VALORES DE HUMEDAD CON EQUIPO TDR

Y BALANCE HÍDRICO DIARIO


256


257

ANEXO VI – Comparación valores de humedad con equipo TDR y Balance Hídrico diario.

VI.1. Estimación valores de Agua Disponible Total a partir de las gráficas TDR (2009-2010).

VI.1.1. Estimaciones de Cc y Pm, a partir de gráficas TDR en Radiosondeo. Se muestran en este apartado las gráficas de valores de % θ v obtenidos del equipo TDR a diferentes profundidades y habiendo tenido en cuenta las ecuaciones de la calibración específica obtenida en los ensayos de laboratorio, en los años 2009 y 2010. Las gráficas también muestran la Cc y el Pm de la Estimación B, para cada una de las profundidades en la que se han tomado medias del TDR, que son los 15cm, 35 cm, 55 cm y 75 cm, y también los 30 cm y 45 cm. Las medidas de 30 cm y 45 cm se utilizaron para comparar con los datos del ECH 2 = (EC-20) instalados a las mismas profundidades pero también para calcular el ADT total en determinadas profundidades cuando todavía no se estaba midiendo ni a 35 cm , ni a 55 cm.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

15/0

1/20

09

15/0

2/20

09

15/0

3/20

09

15/0

4/20

09

15/0

5/20

09

15/0

6/20

09

15/0

7/20

09

15/0

8/20

09

15/0

9/20

09

15/1

0/20

09

15/1

1/20

09

15/1

2/20

09

15/0

1/20

10

15/0

2/20

10

15/0

3/20

10

15/0

4/20

10

15/0

5/20

10

15/0

6/20

10

15/0

7/20

10

15/0

8/20

10

15/0

9/20

10

15/1

0/20

10

15/1

1/20

10

% H

umed

ad v

olum

étric

a

TDR medio corregido 15cm Cc estimación B Pm estimación B

Figura VI. 1 – Valores de % θ v del equipo TDR IMKO T3 con calibración específica a 15 cm de profundidad, y de la Cc y del Pm con la estimación B (2009-2010).


258

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

15/0

1/20

09

15/0

2/20

09

15/0

3/20

09

15/0

4/20

09

15/0

5/20

09

15/0

6/20

09

15/0

7/20

09

15/0

8/20

09

15/0

9/20

09

15/1

0/20

09

15/1

1/20

09

15/1

2/20

09

15/0

1/20

10

15/0

2/20

10

15/0

3/20

10

15/0

4/20

10

15/0

5/20

10

15/0

6/20

10

15/0

7/20

10

15/0

8/20

10

15/0

9/20

10

15/1

0/20

10

15/1

1/20

10

% H

umed

ad v

olum

étric

a


Figura VI. 2 - Valores de % θ v del equipo TDR IMKO T3 con calibración específica a 30 cm de profundidad, y de la Cc y del Pm con la estimación B (2009-2010).

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

15/0

1/20

09

15/0

2/20

09

15/0

3/20

09

15/0

4/20

09

15/0

5/20

09

15/0

6/20

09

15/0

7/20

09

15/0

8/20

09

15/0

9/20

09

15/1

0/20

09

15/1

1/20

09

15/1

2/20

09

15/0

1/20

10

15/0

2/20

10

15/0

3/20

10

15/0

4/20

10

15/0

5/20

10

15/0

6/20

10

15/0

7/20

10

15/0

8/20

10

15/0

9/20

10

15/1

0/20

10

15/1

1/20

10

%H

umed

ad v

olum

étric

a




259

0

5

10

15

20

25

30

35

40

4515

/01/

2009

15/0

2/20

09

15/0

3/20

09

15/0

4/20

09

15/0

5/20

09

15/0

6/20

09

15/0

7/20

09

15/0

8/20

09

15/0

9/20

09

15/1

0/20

09

15/1

1/20

09

15/1

2/20

09

15/0

1/20

10

15/0

2/20

10

15/0

3/20

10

15/0

4/20

10

15/0

5/20

10

15/0

6/20

10

15/0

7/20

10

15/0

8/20

10

15/0

9/20

10

15/1

0/20

10

15/1

1/20

10

% H

umed

ad v

olum

étric

a%Vol TDR medio corregido 45cm Cc estimación B Pm estimación B


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

15/0

1/20

09

15/0

2/20

09

15/0

3/20

09

15/0

4/20

09

15/0

5/20

09

15/0

6/20

09

15/0

7/20

09

15/0

8/20

09

15/0

9/20

09

15/1

0/20

09

15/1

1/20

09

15/1

2/20

09

15/0

1/20

10

15/0

2/20

10

15/0

3/20

10

15/0

4/20

10

15/0

5/20

10

15/0

6/20

10

15/0

7/20

10

15/0

8/20

10

15/0

9/20

10

15/1

0/20

10

15/1

1/20

10

% H

umed

ad v

olum

étric

a

TDR medio corregido 55 cm Cc estimación B Pm estimación C



260

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

15/0

1/20

09

15/0

2/20

09

15/0

3/20

09

15/0

4/20

09

15/0

5/20

09

15/0

6/20

09

15/0

7/20

09

15/0

8/20

09

15/0

9/20

09

15/1

0/20

09

15/1

1/20

09

15/1

2/20

09

15/0

1/20

10

15/0

2/20

10

15/0

3/20

10

15/0

4/20

10

15/0

5/20

10

15/0

6/20

10

15/0

7/20

10

15/0

8/20

10

15/0

9/20

10

15/1

0/20

10

15/1

1/20

10

% H

umed

ad v

olum

étric

a



VI.1.2. Estimaciones de ADT para diferentes profundidades. A partir de la tabla resumen de valores de Humedad volumétrica de las diferentes estimaciones para la Cc y Pm , incluida en la memoria como tabla 23 (Valores de Cc y Pm a cada profundidad para las tres estimaciones en el suelo de Radiosondeo), se calculan a continuación los diferentes valores de ADT a diferentes profundidades y teniendo en cuenta todo el espesor de suelo desde la superficie.

A partir de los valores de Cc y Pm a los niveles de 15 cm (5 a 25 cm), 35 cm (25 a 45 cm), 55 cm (45 a 65 cm) y 75 cm (65 a 85 cm) y considerando para los 0 a 5 primeros centímetros de suelo una Cc de 15 (%θ v ) y un Pm de 7 (%θ v ), se realizan los cálculos para obtener el ADT a diferentes profundidades, cuyos resultados se presentan en las tablas VI.1. para la estimación A, Tabla VI.2. para la estimación B y Tabla VI.3. para la estimación C.


261

Tabla VI. 1 – Estimación A de valores de Cc, Pm y ADT en mm para diferentes profundidades y desde la superficie del suelo en Radiosondeo.

RADIOSONDEO- Estimación A

Prof

cm

e

mm

Cc

mm

Pm

mm

Cc-Pm

mm


cm

Espesores acumulados para cada

profundidad

Cc desde superf

mm

Pm desde superf

mm

ADT desde superf

mm 0-5 50 7,5 3,5 4 0 a 5 (0-5)

7,5 3,5 4 5-25 200 30 14 16 0 a 25 (0-5)+

(5-25) 37,5 17,5 20

25-35 100 26 16 10 0 a 35 (0-5)+ (5-25)+ (25-35) 63,5 33,5 30

25-45 200 58 40 18 0 a 45 (0-5)+ (5-25)+ (25-45) 95,5 57,5 38

35-55 200 64 48 16 0 a 55 (0-5)+ (5-25)+ (25-35)+ (35-55) 127,5 81,5 46

45-65 200 60 44 16 0 a 65 (0-5)+ (5-25)+ (25-45)+ (45-65) 155,5 101,5 54

65-85 200 50 32 18 0 a 85 (0-5)+ (5-25)+ (25-45)+ (45-65)+ (65-85) 205,5 133,5 72


262

Tabla VI. 2 - Estimación B de valores de Cc, Pm y ADT en mm para diferentes profundidades y desde la superficie del suelo en Radiosondeo.

RADIOSONDEO- Estimación B

Prof

cm

e

mm

Cc

mm

Pm

mm

Cc-Pm

mm


cm

Espesores acumulados

para cada profundidad

Cc desde superf

mm

Pm desde superf

mm

ADT desde

superf mm

0-5 50 7,5 3,5 4 0 a 5 (0-5) 7,5 3,5 4

5-25 200 42 14 28 0 a 25 (0-5)+ (5-25) 49,5 17,5 32

25-35 100 30 16 14 0 a 35 (0-5)+ (5-25)+ (25-35) 79,5 33,5 46

25-45 200 66 36 30 0 a 45 (0-5)+ (5-25)+ (25-45) 115,5 53,5 62

35-55 200 64 38 26 0 a 55 (0-5)+ (5-25)+ (25-35)+ (35-55) 143,5 71,5 72

45-65 200 60 38 22 0 a 65 (0-5)+ (5-25)+ (25-45)+ (45-65) 175,5 91,5 84

65-85 200 52 32 20 0 a 85 (0-5)+ (5-25)+ (25-45)+ (45-65)+ (65-85) 227,5 123,5 104


263

Tabla VI. 3 - Estimación C de valores de Cc, Pm y ADT en mm para diferentes profundidades y desde la superficie del suelo en Radiosondeo.

RADIOSONDEO- Estimación C

Prof

cm

e

mm

Cc

mm

Pm

mm

Cc-Pm

mm


cm

Espesores acumulados

para cada profundidad

Cc desde superf

mm

Pm desde superf

mm

ADT desde

superf mm

0-5 50 7,5 3,5 4 0 a 5 (0-5) 7,5 3,5 4

5-25 200 50 10 40 0 a 25 (0-5)+ (5-25) 57,5 13,5 44

25-35 100 32 14 18 0 a 35 (0-5)+ (5-25)+ (25-35) 89,5 27,5 62

25-45 200 68 34 34 0 a 45 (0-5)+ (5-25)+ (25-45) 125,5 47,5 78

35-55 200 66 34 32 0 a 55 (0-5)+ (5-25)+ (25-35)+ (35-55) 155,5 61,5 94

45-65 200 63 35 28 0 a 65 (0-5)+ (5-25)+ (25-45)+ (45-65) 188,5 82,6 106

65-85 200 52 30 22 0 a 85 (0-5)+ (5-25)+ (25-45)+ (45-65)+ (65-85) 240,5 112,5 128


264

VI.2. Comparación valores TDR y Balance Hídrico (2009-2012).

0

10

20

30

40

50

60

1-en

e-09

1-m

ar-0

9

1-m

ay-0

9

1-ju

l-09

1-se

p-09

1-no

v-09

1-en

e-10

1-m

ar-1

0

1-m

ay-1

0

1-ju

l-10

1-se

p-10

1-no

v-10

1-en

e-11

1-m

ar-1

1

1-m

ay-1

1

1-ju

l-11

1-se

p-11

1-no

v-11

1-en

e-12

1-m

ar-1

2

1-m

ay-1

2

1-ju

l-12

1-se

p-12

1-no

v-12

AD

en

mm


Figura VI. 7 – Reserva de AD medida con equipo TDR TRIME T3 y estimada del BHS exponencial diario para un ADT de 32 mm (0 a 25 cm de profundidad, estimación B), de 2009 a 2012 en Radiosondeo

0

10

20

30

40

50

60

1-en

e-09

1-m

ar-0

9

1-m

ay-0

9

1-ju

l-09

1-se

p-09

1-no

v-09

1-en

e-10

1-m

ar-1

0

1-m

ay-1

0

1-ju

l-10

1-se

p-10

1-no

v-10

1-en

e-11

1-m

ar-1

1

1-m

ay-1

1

1-ju

l-11

1-se

p-11

1-no

v-11

1-en

e-12

1-m

ar-1

2

1-m

ay-1

2

1-ju

l-12

1-se

p-12

1-no

v-12

AD

en

mm

AD del BHexp (ADT 62 mm) AD a partir de medidas TDR de 0 a 45 cm proundidad

Figura VI. 8 - Reserva de AD medida con equipo TDR TRIME T3 y estimada del BHS exponencial diario para un ADT de 62 mm (0 a 45 cm de profundidad, estimación B), de 2009 a 2012 en Radiosondeo


265

0

20

40

60

80

1001-

ene-

09

1-m

ar-0

9

1-m

ay-0

9

1-ju

l-09

1-se

p-09

1-no

v-09

1-en

e-10

1-m

ar-1

0

1-m

ay-1

0

1-ju

l-10

1-se

p-10

1-no

v-10

1-en

e-11

1-m

ar-1

1

1-m

ay-1

1

1-ju

l-11

1-se

p-11

1-no

v-11

1-en

e-12

1-m

ar-1

2

1-m

ay-1

2

1-ju

l-12

1-se

p-12

1-no

v-12

AD

en

mm

AD del BHSexp (ADT 84 mm) AD a partir de medidas de TDR de 0 a 65 cm profundidad

Figura VI. 9 - Reserva de AD medida con equipo TDR TRIME T3 y estimada del BHS exponencial diario para un ADT de 84 mm (0 a 65 cm de profundidad, estimación B), de 2009 a 2012 en Radiosondeo.

0

20

40

60

80

100

1-en

e-09

1-m

ar-0

9

1-m

ay-0

9

1-ju

l-09

1-se

p-09

1-no

v-09

1-en

e-10

1-m

ar-1

0

1-m

ay-1

0

1-ju

l-10

1-se

p-10

1-no

v-10

1-en

e-11

1-m

ar-1

1

1-m

ay-1

1

1-ju

l-11

1-se

p-11

1-no

v-11

1-en

e-12

1-m

ar-1

2

1-m

ay-1

2

1-ju

l-12

1-se

p-12

1-no

v-12

AD

en

mm

AD del BHSexp (ADT 104 mm) AD a partir de medidas TDR de 0 a 85 cm profundidad

Figura VI. 10 - Reserva de AD medida con equipo TDR TRIME T3 y estimada del BHS exponencial diario para un ADT de 104 mm (0 a 85 cm de profundidad, estimación B), de 2009 a 2012 en Radiosondeo


266

ANEXO VII. Índice de Precipitación Estandarizado (S.P.I.)

267

ANEXO VII ÍNDICE DE PRECIPITACIÓN ESTANDARIZADO ( S.P.I.)

ANEXO VII. Índice de Precipitación Estandarizado (S.P.I.)

268

ANEXO VII. Indice de precipitación estandarizado

269

ANEXO VII – Índice de Precipitación Estandarizado (S.P.I.)

VII.1. Metodología del Índice de Precipitación Estandarizado. Para una mejor comprensión de los datos que se aportan del Índice de Precipitación Estandarizado se explica de forma resumida el método de cálculo, que está ampliamente documentado en la bibliografía (McKee et al. (1993, 1995), Hayes et al. (1999), Guttman (1999), Edwards et al. (1997)).

Thom (1966) encontró que la distribución gamma se ajustaba bien a las series climatológicas de precipitación. Para las series climatológicas de precipitación mensual de estaciones de referencia en España se comprobó que se ajustaban bien a la distribución gamma, pero que para la época del verano en la que podían existir registros de precipitación cero en algunos meses se debía emplear una función de distribución mixta que comprendía a los ceros por una parte, y a los valores distintos de cero por otra.

La distribución gamma se define mediante su función de densidad de probabilidad g(x):

g(x) = )(.

1

αβ α Γ . 1−αx . β/xe− (Ec. VII.1)

donde:

α >0 α es el parámetro de forma β >0 β es el parámetro de escala x> 0 x es el valor de la precipitación

Γ (α ) = ∫∞

−−

0

1 .. dyey yα Γ (α ) es la función gamma

Los parámetros α y β de la distribución de la población son desconocidos, no obstante, según Thom (1966) mediante el método de máxima verosimilitud, se obtienen buenas estimaciones de dichos parámetros con las ecuaciones:

α = A4

1 .

++

3

411

A (Ec.VII.2)

β =αx

(Ec. VII.3)


270

siendo A = ln (x) - n

x∑ )ln( (Ec. VII.4)

y n= número de datos de precipitación. Con la serie histórica de precipitación (>50 años) de cada estación meteorológica se calculan los parámetros α y β de la función de densidad gamma para cada escala temporal (desde 1 hasta 72 meses) y para cada mes del año. No obstante, los valores de SPI que se han seleccionado para los tres observatorios y para cada mes, corresponden a las escalas temporales más cortas de 1, 3, 6, 9 y 12 meses, por ser las que mejor pueden representar una sequía agrícola, en la que la mayor influencia parte del contenido de humedad del suelo.

Los valores obtenidos de los parámetros α y β permiten obtener la probabilidad acumulada que corresponde a un valor de precipitación de un determinado mes y escala temporal. Para tener en cuenta los valores cero de precipitación se crea una función mixta y se calcula una nueva probabilidad acumulada.

Esta probabilidad acumulada se transforma a una variable aleatoria normal estandarizada Z con media cero y varianza uno, que es lo que proporciona el valor del SPI. Conceptualmente el SPI, es el número de desviaciones con que un evento se aleja por encima o por debajo de la media. El SPI está normalizado en cada lugar puesto que tiene en cuenta la distribución de frecuencias de la precipitación y su variación asociada a ese lugar, y está normalizado en el tiempo puesto que se calcula para un número diferente de escalas temporales.

El SPI representa la probabilidad acumulada en relación al periodo base para el cual se hizo el ajuste de los parámetros α y β de la distribución gamma. A continuación se presenta una tabla con los valores del SPI y su correspondiente probabilidad acumulada.

Tabla VII. 1 – Probabilidad acumulada y valores del SPI

SPI Probabilidad acumulada -3.0 0.0014 -2.5 0.0062 -2.0 0.0228 -1.5 0.0668 -1.0 0.1587 -0.5 0.3085 0.0 0.5000 0.5 0.6915 1.0 0.8413 1.5 0.9332 2.0 0.9772 2.5 0.9938 3.0 0.9986


271

Valores positivos del SPI indican una precipitación superior a la media, y valores negativos indican una precipitación inferior. Cuando el SPI tienen un valor cercano a cero se consideraría un periodo normal, si está cercano al uno sería moderadamente húmedo y cercano al dos sería muy húmedo, y a la inversa ocurrirá con los valores negativos del SPI.


272

ANEXO VIII. Publicaciones asociadas a la tesis

273

ANEXO VIII PUBLICACIONES ASOCIADAS A LA TESIS


274


275

ANEXO VIII – Publicaciones asociadas a la tesis

• Botey, R.; Moreno, J.V.; Pérez-Arias, J. 2009. Monitorización de la humedad del suelo en tres observatorios meteorológicos (Campaña 2007-2008). AEMET. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino. 102 pp.

• Botey, R.; Moreno, J.V.; Pérez, J. 2010. Comparing different instrumentati-

on for measuring soil water content in a Typic Haploxeralf in central Spain. The third International Symposium on Soil Water Measurement Using Capa-citance, Impedance and Time Domain Transmission. April 2010. Murcia (Spain)

• Botey, R.; Perez-Arias, J.; Moreno, J.V.. 2011. Estimación del contenido de

agua en del suelo mediante Balance Hídrico Exponencial diario y comparación con medidas in situ en un Typic Haploxeralf en la zona centro (Madrid-España). Jornadas de Investigación en la Zona no Saturada del Suelo (ZNS’2011). Salamanca del 19 al 21 de Octubre de 2011

• Botey, R.; Moreno, J.V.; Pérez-Arias, J. 2014. Balance hídrico con mayor re-

solución en AEMET. XXXIII Jornadas científicas de la Asociación Meteoro-lógica Española (AME). 7-9 de abril de 2014. Oviedo.

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