Las curvas de retención de humedad y su estimación mediante funciones de pedotransferencia en suelos agrícolas de Artemisa y Mayabeque

Abstract

La curva de retención de humedad del suelo (CRHS) es una propiedad indispensable para el adecuado manejo agrícola, hidrológico y medioambiental. Sin embargo, factores como la elevada variabilidad espacial y el alto costo de su determinación limitan severamente la disponibilidad de información vinculada con esta propiedad. Los objetivos de este trabajo de tesis son: (i) caracterizar la variabilidad de las curvas de retención de humedad de suelos agrícolas de Artemisa y Mayabeque y la influencia que sobre ella tienen las principales propiedades físicas, químicas y físico-químicas; (ii) desarrollar nuevas funciones de pedotransferencia para la estimación de las curvas de retención de humedad a partir de otras propiedades de suelos disponibles o más fácilmente medibles y (iii) demostrar la importancia de las curvas de retención de humedad en el manejo hidrológico de un suelo Ferralítico de la región. Con esos fines se desarrolló una campaña de muestro intensivo siguiendo un diseño estratificado, aleatorizado, no alineado, a partir del cual se obtuvieron valores de la curva de retención de humedad, y otras propiedades fundamentales del suelo en 116 puntos, distribuidos en ambas provincias, a dos profundidades, 10-15 y 35-40 cm. El seguimiento de la variabilidad del potencial hídrico en un suelo Ferralítico de la región y un análisis estadístico matemático, basado en la modelación del efecto de la variabilidad en la frecuencia y la intensidad de las precipitaciones, permitió demostrar la importancia práctica de las CRHS. En el estudio se logran identificar cinco agrupamientos de curvas en la región, tres de ellos asociados a los suelos Ferralíticos. Se encuentra que la densidad aparente, el contenido de calcio y los porcentajes de agregados menores de 2 mm son las variables más fuertemente relacionadas con la propiedad hidráulica en la región de estudio. La textura y la materia orgánica, tradicionalmente utilizadas en PTFs a nivel internacional, poseen escasa influencia. Se obtiene una elevada gama de PTFs que permiten estimar la CRHS en un espectro amplio de circunstancias. Por lo general estas proporcionan mejores estimaciones de la humedad en el rango de potenciales cercanos a la saturación (0.97<R2>0.8 y 0.012<RECM<0.042), y por ende los más útiles en el manejo, que para los menores a -30kPa (0.84<R2>0.6 y 0.032<RECM<0.062). Se demuestra, no obstante, que el uso del patrón espacial de los residuos puede mejorar las estimaciones de las PTFs en puntos no medidos con hasta un 16 % de reducción de la varianza no explicada. Por último, la modelación del efecto de la variabilidad de la frecuencia e intensidad de las precipitaciones en la dinámica de la humedad de un suelo Ferralítico Rojo de Bainoa, refleja el grado de sensibilidad de los términos del balance hídrico a la curva de retención de humedad y al valor umbral de potencial para el inicio del riego. The soil moisture retention curve (CRHS) is an essential property for proper agricultural, hydrological and environmental management. However, factors such as the high spatial variability and the high cost of its determination severely limit the availability of information related to this property. The objectives of this thesis work are: (i) to characterize the variability of moisture retention curves of agricultural soils of Artemisa and Mayabeque and the influence of the main physical, chemical and physico-chemical properties on it; (ii) develop new pedotransfer functions for the estimation of moisture retention curves from other properties of available or more easily measurable soils and (iii) demonstrate the importance of moisture retention curves in the hydrological management of a Ferralitic soil of the region. For these purposes, an intensive sampling campaign was developed following a stratified, randomized, non-aligned design, from which values of the humidity retention curve, and other fundamental properties of the soil were obtained in 116 points, distributed in both provinces, at two depths, 10-15 and 35-40 cm. The monitoring of the variability of the hydrologic potential in a Ferralitic soil of the region and a mathematical statistical analysis, based on the modeling of the effect of the variability in the frequency and the intensity of the precipitations, allowed demonstrating the practical importance of the CRHS. In the study, five groups of curves in the region were identified, three of them associated with Ferralitic soils. It is found that the apparent density, the calcium content and the percentages of aggregates smaller than 2 mm are the variables most strongly related to the hydraulic property in the study region. The texture and organic matter, traditionally used in PTFs internationally, have little influence. A high range of PTFs is obtained that allow to estimate the CRHS in a wide spectrum of circumstances. In general, these provide better estimates of humidity in the range of potentials close to saturation (0.97 <R2> 0.8 and 0.012 <RECM <0.042), and therefore the most useful in handling, than for those under -30kPa (0.84 <R2> 0.6 and 0.032 <RECM <0.062). It is demonstrated, however, that the use of the spatial pattern of the residues can improve the estimates of the PTFs in points not measured with up to 16% of variance reduction not explained. Finally, the modeling of the effect of the variability of the frequency and intensity of rainfall on the moisture dynamics of a Ferralitic Red soil of Bainoa, reflects the degree of sensitivity of the terms of the water balance to the humidity retention curve and the potential threshold value for the start of irrigation.( traducción automática)