Prueba de sustratos a través de la medición del tamaño de los poros
Dado que la mayoría de las mezclas utilizadas en la producción en contenedores es ≥ 80% de poros por volumen, parece justificado un análisis más detallado de fracciones de poro. Teniendo en cuenta las propiedades hidráulicas y los parámetros de riego, hemos separado las curvas de distribución del tamaño de los poros en cuatro rangos.
- I. Le llamamos macroporo a los poros de tamaño > 416 μ. Los tamaños de los poros dentro del rango de macroporos no pueden retener el agua bajo la tensión inducida por la gravedad cuando se les permite drenar después de la saturación.
- II. Los mesoporos se seleccionaron en el rango de tamaño de poro de ≤ 416 a ≥ 10 μ.
- III. Los microporos se categorizaron en el rango de tamaño de poro de 0.2 a 10 μ. Esto sería equivalente a volúmenes de agua mantenidos entre 30 kPa y 1.5 MPa. El agua en estos poros se puede ver como un tipo de «buffer» del estrés hídrico que no se usa comúnmente bajo riegos normales, sino que se extrae por las raíces de las plantas cuando las succiones exceden los 30 kPa.
- IV. Los ultramicroporos retienen agua a succiones> 1.5 MPa y se pueden encontrar en poros con diámetros <0.2 μ. Esta agua se consideraría no disponible para las plantas. Los datos derivados de este análisis concuerdan con las medidas tradicionales del espacio poroso y la distribución del tamaño de partícula para los sustratos a base de turba, corteza y suelo.
La medición de las propiedades físicas del sustrato generalmente describe las características de capacidad y transporte. Las mediciones de capacidad incluyen la capacidad de mantener y liberar el espacio de agua y aire disponible bajo diversas condiciones. Hay muchos métodos y características que describen estos parámetros. Las características de transporte involucran aspectos del movimiento del agua, como el drenaje y la conductividad hidráulica. Los métodos disponibles para medir el movimiento del agua dan mediciones indirectas de la estructura del sustrato. Las mediciones directas están limitadas a la densidad aparente, la densidad de partículas y la distribución del tamaño de partícula.
La medición de la estructura se complica por el hecho de que la estructura no se crea en el momento de la combinación de componentes. La estructura se crea a través de un proceso de tres pasos: mezcla de componentes, llenado de contenedores y riego/sedimentación inicial del sustrato en el contenedor. Factores tales como la densidad aparente y el contenido de humedad del sustrato durante la mezcla y el llenado pueden alterar la estructura de manera significativa. Por lo tanto, la estructura no viene ya en la bolsa, sino que se crea en el punto de uso.
Las medidas más comunes de la estructura del sustrato son la densidad aparente y la distribución del tamaño de partícula. Ambos parámetros miden las fracciones de peso y volumen de las partículas sólidas en el sustrato. Sin embargo, la mayoría de los sustratos que no contienen suelo mineral tienen fracciones sólidas entre 10 y 20 por ciento (en volumen). Estos dos parámetros no describen el 80 a 90 por ciento del volumen de sustrato que contiene poros. Se necesita una técnica para describir de manera precisa y adecuada la naturaleza física de la fracción de poro en los sustratos. Se ha definido que los macroporos consisten principalmente en cavidades combinadas que sirven como vías principales para la infiltración y el drenaje del agua y para la aireación, y a los microporos como los espacios responsables de la retención de agua. Aunque útiles, estas designaciones son algo arbitrarias ya que un macroporo lo suficientemente grande como para drenar cuando está en la parte superior de un contenedor de 15 cm de alto no puede drenarse cuando se encuentra en el medio de una celda de 2 cm de cavidad.
Se puede obtener un análisis más detallado desarrollando una curva de distribución del tamaño de poro. La distribución del tamaño de los poros está directamente correlacionada con las curvas de retención de humedad. Las curvas de distribución del tamaño de poro pueden permitir que uno visualice la estructura ‘interna’ del sustrato.
De esta manera a través de este análisis podemos:
- I. Determinar las propiedades físicas de sustratos a base de turba, a base de corteza o a base de suelo
- II. determinar las curvas de distribución de tamaño de poro para estos sustratos a partir de datos de propiedades físicas
- III. Desarrollar un perfil de fracción de poros para cada sustrato
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Mediciones en mezclas de sustratos
a) Sustrato a base de turba (mezcla de turba) con 1 turba de peat moss canadiense: 1 vermiculita de grado hortícola.
b) Sustrato a base de corteza (mezcla de corteza) con corteza de pino envejecida: 1 turba de peat moss canadiense: 1 arena de grado concreto.
c) Sustrato a base de suelo (mezcla de suelo) con 1 franco arenoso: 1 turba de peat moss canadiense: 1 arena de grado concreto.
Retención de humedad del sustrato
Grandes diferencias se presentan en las curvas de retención de humedad. La mezcla de turba ofrece la mayor cantidad de agua liberada (232 ml) entre 0 kPa y 1.5 MPa seguido por la mezcla de suelo (180 ml) y la mezcla de corteza (172 ml), respectivamente. Las curvas de retención de humedad para la corteza y las mezclas de suelo tienen menores contenidos de agua que la mezcla de turba a medida que aumenta la tensión. Esto es particularmente importante ya que el contenido de humedad se ha descrito como una variable reguladora del crecimiento. Hay menos agua disponible para el crecimiento de la planta en la corteza y en las mezclas de suelo.
Características de la capacidad del agua y del aire
Las mezclas de turba y corteza presentan una mayor porosidad total, seguida de la mezcla de suelo. La capacidad del contenedor y el agua disponible son mayores en la mezcla de turba, seguidas por las mezclas de tierra y corteza, respectivamente. El agua no disponible para las mezclas de turba y corteza son similares pero mucho mayores que en la mezcla de suelo. El espacio de aire en la mezcla de suelo es menor que las mezclas de turba y corteza.
Tamaño de partícula
La mezcla de turba consiste principalmente de partículas de tamaño mediano (entre 0.5 y 2.0 mm) que retienen grandes cantidades de agua y contribuyen a los grandes valores de porosidad total, capacidad del contenedor, aireación y agua disponible. Esta combinación de tamaños de partículas y baja densidad aparente crea un sustrato con una gran capacidad de retención de agua. La mezcla de corteza tiene la textura más gruesa pero proporciones de partículas de un tamaño más fino (<0.5 mm) similar a la mezcla de suelo. Las partículas más pequeñas anidadas en los espacios de poro más grandes reducen la porosidad total, la capacidad del contenedor y la aireación.
Análisis de fracciones de poros
Macroporos – La mezcla de turba presenta la mayor fracción de poros (11%) en este rango. El espacio total de macroporos en la mezcla de corteza (7%) es menor que la mezcla de turba, y la mezcla de suelo tiene el porcentaje más bajo de macroporos (3%). Esto indica que la mezcla de turba tiene el mayor espacio de aire después del drenaje, seguido por la corteza y las mezclas de suelo, respectivamente.
Mesoporos – Las porciones más grandes de espacio de poro para el suelo (37%), corteza (36%) y mezclas de turba (47%) se encuentran en este rango de mesoporos. Las capacidades de almacenamiento de agua pueden estar más influenciadas por el rango de mesoporos. Este rango medio de poros cambia de estar lleno de agua a contener más aire y menos agua a medida que aumentan las tensiones. Los mesoporos se llenan, drenan y vuelven a llenar continuamente durante la producción de la planta.
Microporos – Las mezclas de turba y suelo tienen 9% y 6% de sus volúmenes totales ocupados por microporos, respectivamente. El porcentaje de agua restante en la mezcla de corteza en los microporos es ≤ 1% del volumen del contenedor, como es evidente por las cantidades extremadamente pequeñas de agua disponibles en las succiones. La marchitez y la muerte del tejido pueden ocurrir más rápidamente bajo estrés hídrico en la mezcla de corteza.
Los microporos llenos de agua pueden proporcionar cierta protección contra el estrés hídrico de la planta en condiciones de succión extrema en los sustratos durante la producción del cultivo. El agua en estos poros se puede ver como un tipo de «buffer» de estrés hídrico que no se usa bajo riegos normales sino que se extrae por las raíces de las plantas cuando las succiones exceden los 30 kPa.
Ultramicroporos – Dado que estos valores se derivan del agua mantenida a tensiones ≥ 1,5 Mpa, estos son los mismos que los valores de agua no disponible.
Análisis de las fracciones de poros en las 3 mezclas
Al comparar las distribuciones de fracciones de los tres sustratos en la figura que se muestra, se destacan las siguientes conclusiones:
• El sustrato a base de suelo tiene un gran volumen de sólidos en comparación con los sustratos sin suelo.
• La fracción de microporos en el sustrato a base de corteza es muy pequeña, lo que indica que casi no hay reserva de agua disponible para la planta.
• El volumen de cada sustrato disponible para contener y diseminar agua para producción (mesoporos) es menor que la fracción de volumen generalmente asociada con la capacidad de retención de agua.
Podemos concluir que los porcentajes de microporos parecen depender de las propiedades del sustrato y los parámetros de riego, mientras que los macroporos y los mesoporos dependen de las propiedades del sustrato, los parámetros de riego y la geometría del recipiente. A medida que los sistemas de riego se vuelven más sofisticados, los sustratos deben ser más eficientes en la captura, retención y transporte de agua al sistema de raíces. El análisis de la fracción de poros puede ser una herramienta útil en la alteración de sustratos, al proporcionar un método para refinar estas estructuras en situaciones específicas de riego y producción en contenedores.
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