Gestión Integral del Suelo y Agua en Ingeniería Civil

Este documento aborda conceptos fundamentales en la gestión del suelo y el agua, esenciales para la ingeniería civil y agrícola, cubriendo desde prácticas de cultivo hasta sistemas de drenaje y riego.

Prácticas Agrícolas para la Gestión Sostenible del Suelo

Rotaciones de Cultivos

Las rotaciones de cultivos son una práctica agrícola fundamental que ofrece múltiples beneficios:

• Mejora de la fertilidad del suelo: Al alternar cultivos con diferentes necesidades nutricionales, se evita el agotamiento de nutrientes específicos, promoviendo un equilibrio edáfico.
• Reducción de plagas y enfermedades: Rompe los ciclos biológicos de plagas y patógenos específicos de ciertos cultivos, al no ofrecerles hospedaje continuo.
• Mejor aprovechamiento del suelo: Diferentes cultivos tienen raíces de distintas profundidades, lo que permite un uso más eficiente de los nutrientes y el agua del suelo.
• Disminución de malezas: Al cambiar los cultivos, se altera el ambiente y se dificulta el establecimiento de malas hierbas adaptadas a un único cultivo.

Asociaciones de Cultivos

Las asociaciones de cultivos implican el cultivo simultáneo de dos o más especies en el mismo espacio, lo que conlleva:

• Aprovechamiento eficiente del espacio y recursos: Plantas de distinto porte y requerimientos pueden coexistir sin competencia directa, optimizando el uso de la tierra.
• Control biológico natural: Algunas plantas repelen plagas que afectan a otras, actuando como barreras naturales.
• Mejora del microclima: Las plantas pueden protegerse entre sí del sol, del viento o ayudar a mantener la humedad del suelo, creando condiciones más favorables.
• Aumento de la biodiversidad: Lo que reduce riesgos de ataques generalizados de plagas y mejora la resiliencia del sistema agrícola.

Sistemas de Drenaje en Ingeniería Agrícola

¿Por qué son necesarios los sistemas de drenaje?

Los sistemas de drenaje son cruciales para la salud del suelo y el desarrollo de los cultivos, ya que permiten:

• Evitar el encharcamiento del suelo: Previene la asfixia radicular y la compactación.
• Mejorar la estructura del suelo y su aireación: Favorece la actividad microbiana y el intercambio gaseoso.
• Favorecer el desarrollo de las raíces y mejorar el crecimiento: Las raíces pueden explorar un mayor volumen de suelo en busca de nutrientes y agua.
• Prevenir la salinización: Ayuda a lixiviar el exceso de sales del perfil del suelo.

Componentes de un Sistema de Drenaje Subterráneo y sus Funciones

Un sistema de drenaje subterráneo se compone de varios elementos clave:

• Drenes ciegos: Son conductos rellenos con grava o material filtrante. Permiten la entrada del agua del suelo al sistema sin colapsarse, actuando como colectores primarios.
• Drenes colectores: Recogen el agua de los drenes secundarios o ramales y la transportan a un punto de evacuación, como una zanja, un río o un pozo de bombeo.
• Pozos de inspección: Son puntos de control estratégicos dentro del sistema que permiten su limpieza, revisión y mantenimiento, asegurando su correcto funcionamiento.

Pendiente de las Paredes de la Zanja en Suelos

La pendiente de las paredes de una zanja es un factor crítico en su estabilidad y diseño, variando según el tipo de suelo:

• En suelo arenoso: La pendiente es más suave, típicamente de 1:1 o 45°, debido a que el suelo arenoso se desmorona fácilmente por su baja cohesión.
• En suelo arcilloso: Puede tener una pendiente más vertical, de 1:0.5 o mayor, porque el suelo arcilloso se mantiene más compacto y cohesivo.

La diferencia se debe fundamentalmente a la cohesión del suelo. El suelo arcilloso es más cohesivo y mantiene su estructura, mientras que el arenoso es suelto y propenso al desmoronamiento.

Técnicas de Laboreo del Suelo

El laboreo del suelo se refiere a las operaciones mecánicas realizadas para preparar el lecho de siembra y manejar los residuos de cultivos. Existen diferentes enfoques:

Laboreo Convencional

Consiste en múltiples pasadas de maquinaria (arado, rastra, etc.) para preparar el suelo. Implica una alta alteración del perfil del suelo. Requiere un mayor consumo de combustible y mano de obra. Aunque favorece la aireación del suelo, puede causar erosión y pérdida de materia orgánica a largo plazo.

Laboreo Mínimo

Se reduce el número de pasadas de maquinaria al mínimo necesario. Implica una menor alteración del suelo respecto al laboreo convencional. Ayuda a conservar la estructura del suelo y representa un ahorro en costos de maquinaria y combustible.

No Laboreo (Siembra Directa)

En esta técnica, no se remueve el suelo; la siembra se realiza directamente sobre los residuos del cultivo anterior. Conserva la cobertura vegetal del suelo (rastrojos), lo que reduce significativamente la erosión y conserva la humedad. Sin embargo, generalmente requiere el uso de herbicidas para el control de malezas.

Propiedades Hídricas del Suelo y Conceptos Relacionados

Capacidad de Campo

La capacidad de campo es la cantidad máxima de agua que un suelo puede retener después de haber sido saturado y dejado drenar libremente por gravedad. Representa el nivel óptimo de humedad para el desarrollo de las plantas.

Punto de Marchitez Permanente

El punto de marchitez permanente es el nivel de humedad del suelo en el cual las plantas no pueden extraer más agua y se marchitan de forma irreversible, incluso si se les proporciona agua posteriormente.

Suelo Saturado

El suelo saturado es el estado del suelo en el que todos sus poros están completamente llenos de agua, sin espacio para el aire. Ocurre típicamente tras lluvias intensas o un riego excesivo.

Erosión por Cárcavas

La erosión por cárcavas es un tipo de erosión hídrica severa donde se forman surcos profundos y amplios en el suelo por la acción concentrada del agua, lo que dificulta o imposibilita el uso agrícola del terreno.

Diques

Los diques son estructuras diseñadas para retener o desviar el flujo de agua, previniendo la erosión o inundaciones en zonas agrícolas o urbanas. Pueden ser de tierra, hormigón u otros materiales.

Muro de Gaviones

Un muro de gaviones es una estructura formada por jaulas metálicas (gaviones) rellenas de piedras, comúnmente utilizada para contener tierras, estabilizar taludes y prevenir la erosión en riberas de ríos o laderas.

Terrazas y Bancales

Las terrazas (o bancales) son superficies planas o escalonadas construidas en pendientes mediante muros o taludes. Su objetivo es facilitar el cultivo en terrenos inclinados y reducir la erosión del suelo al disminuir la velocidad del flujo de agua.

Movimiento de Tierras

El movimiento de tierras es el conjunto de operaciones que modifican el relieve natural del terreno (excavaciones, rellenos, nivelaciones) para adaptarlo a cultivos, infraestructuras o edificaciones.

Entutorado

El entutorado es una técnica agrícola que consiste en colocar soportes (tutores) para guiar el crecimiento de las plantas, protegerlas del viento o del peso excesivo de sus frutos, y mejorar la exposición a la luz.

Replanteo

El replanteo es el proceso de trasladar al terreno las medidas y dimensiones exactas de un proyecto (ingeniería civil o agrícola), marcando la ubicación precisa de elementos como surcos, caminos, estructuras o instalaciones.

Gestión del Agua en el Suelo: Conceptos Adicionales

Nivel de Agotamiento Permisible (NAP)

El nivel de agotamiento permisible (NAP) es el porcentaje máximo de agua que puede extraerse del suelo por las plantas sin afectar negativamente su crecimiento y rendimiento. Es un parámetro clave para la programación del riego.

Agua Disponible

La agua disponible es la cantidad de agua que las plantas pueden absorber del suelo. Se define como la diferencia entre el contenido de agua a capacidad de campo y el contenido de agua en el punto de marchitez permanente.

Agua Sobrante

El agua sobrante es el exceso de agua en el suelo que no puede ser retenido por la matriz del suelo y se pierde por escorrentía superficial o por drenaje profundo (percolación).

Desmonte

El desmonte es la eliminación de la vegetación natural (bosques, matorrales) para habilitar terrenos para uso agrícola, urbano, industrial o de otro tipo. Puede tener impactos ambientales significativos.

Umbráculo

Un umbráculo es una estructura que proporciona sombra parcial a los cultivos, protegiéndolos del sol excesivo, reduciendo el estrés hídrico y mejorando las condiciones de crecimiento en climas cálidos.

Acolchado (Mulching)

El acolchado (o mulching) es la aplicación de una capa de material (orgánico o inorgánico) sobre la superficie del suelo. Su objetivo es conservar la humedad, reducir el crecimiento de malas hierbas, moderar la temperatura del suelo y proteger las raíces de las plantas.

Desertificación

La desertificación es la degradación de tierras en zonas áridas, semiáridas y subhúmedas secas, causada principalmente por actividades humanas (sobrepastoreo, deforestación, malas prácticas agrícolas) y variaciones climáticas, resultando en la pérdida de productividad biológica.

Sistemas de Riego: Selección y Características

Factores para la Selección de un Sistema de Riego en una Parcela

La elección del sistema de riego más adecuado para una parcela depende de múltiples factores:

• Tipo de suelo: Determina la capacidad de retención de agua y la velocidad de infiltración.
• Tipo de cultivo: Las necesidades hídricas y la sensibilidad al estrés hídrico varían entre especies.
• Clima: Temperatura, humedad relativa, viento y precipitación influyen en la demanda de agua.
• Disponibilidad de agua: Cantidad y calidad del recurso hídrico.
• Topografía del terreno: Pendientes y uniformidad del terreno.
• Coste de instalación y mantenimiento: Inversión inicial y gastos operativos.
• Recursos energéticos disponibles: Acceso a electricidad o combustibles para bombeo.
• Mano de obra disponible: Requerimientos de personal para operación y mantenimiento.

Tipos Comunes de Sistemas de Riego

Riego Localizado (Goteo o Microaspersión)

Este sistema aplica el agua directamente a la zona radicular de las plantas mediante goteros o microaspersores. Es ideal para cultivos intensivos, zonas con escasez de agua y suelos bien nivelados. Se caracteriza por su alta eficiencia en el uso del agua.

Riego por Aspersión

El riego por aspersión lanza agua al aire en forma de lluvia mediante aspersores. Es apto para terrenos con poca pendiente y cultivos extensivos. Permite una distribución relativamente uniforme del agua.

Riego por Superficie (Surcos, Inundación)

Consiste en distribuir el agua por gravedad sobre la superficie del terreno, ya sea por inundación total o a través de surcos. Se usa en suelos con buena infiltración, presenta un bajo coste de instalación y requiere suficiente disponibilidad de agua.

Comparativa de Sistemas de Riego

A continuación, se presenta una tabla comparativa de las características clave de los principales sistemas de riego: