Conceptos de Ingeniería Agrónoma

• Debido al pequeño tamaño de su molécula, a la polaridad, a su capacidad para formar enlaces por puente de hidrógeno con otras sustancias iónicas y a su alta constante dieléctrica (80 a temperatura ambiente) es el líquido que más sustancias disuelve. Ello supone en los seres vivos que el agua sea un sistema de aporte de nutrientes y eliminación de desechos y sea el soporte en el que se producen la mayoría de reacciones del metabolismo.
• Debido a su gran calor específico (magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad) absorbe y almacena una importante cantidad de calor lo que hacen del agua un excelente aislante térmico, amortiguando los cambios térmicos ambientales.
• Capilaridad; es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual, a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar. Los vegetales se aprovechan de esta cualidad para facilitar la ascensión de la savia bruta (agua y nutrientes) a través del xilema.
• Mantiene la turgencia celular. La turgencia es fundamental para las plantas porque es la fuerza principal para la expansión celular de los tejidos vegetales en el proceso de crecimiento. Es gracias a la turgencia, que el peciolo, el tallo, las hojas y los frutos maduros logran firmeza y estabilidad, ayudando a la planta a conservar su forma y buen funcionamiento, Por ello, todas las plantas necesitan de la turgencia de sus células para su soporte.

En el sistema hidrodinámico formado por el suelo, la planta y la atmósfera, la planta actúa como un intermediario entre el agua que existe en el suelo y la que existe en la atmósfera. Definamos en este punto el concepto de potencial hídrico (Ψ), que viene a expresar la energía libre que poseen las moléculas de agua para realizar trabajo. Este potencial hídrico se mide en atmósferas o bares (1 bar= 0,987 atm) y va desde cero hasta valores negativos.

El movimiento del agua en el suelo y en las plantas ocurre de manera espontánea a lo largo de gradientes de energía libre (la absorción de agua es un trabajo pasivo y no activo), desde regiones donde el agua es abundante, y por lo tanto tiene alta energía libre por unidad de volumen (mayor Ψ), a zonas donde la energía libre del agua es baja por su menor presencia (menor Ψ). El agua pura tiene una energía libre muy alta debido a que todas las moléculas pueden moverse libremente. Este es el estado de referencia del potencial hídrico; a una masa de agua pura, libre, sin interacciones con otros cuerpos, y a presión normal, le corresponde un Ψ igual a 0. El Ψ está fundamentalmente determinado por el efecto osmótico, asociado con la presencia de solutos, por las fuerzas mátricas que adsorben o retienen agua en matrices sólidas o coloidales (suelos y sustratos de cultivo), por el efecto de la altura y por presiones positivas o negativas o tensiones presentes en los recipientes o conductos donde se encuentra. Estos factores tienen un efecto aditivo que típicamente disminuye el potencial hídrico del suelo o planta con respecto al potencial del agua pura. Así, en un sistema particular, el potencial hídrico total es la suma algebraica de cuatro componentes:

Ψh = Ψo + Ψm + Ψg + Ψp

donde Ψ significa potencial, y los subíndices h, o, m, g y p, significan hídrico, osmótico, mátrico, gravitatorio, y de presión, respectivamente. El Ψo representa el componente determinado por la presencia de solutos disueltos, disminuye la energía libre del agua y puede ser cero o asumir valores negativos. A medida que la concentración de soluto (es decir, el número de partículas de soluto por unidad de volumen de la disolución) aumenta, el Ψo se hace más negativo. Sin la presencia de otros factores que alteren el potencial hídrico, las moléculas de agua de las disoluciones se moverán desde lugares con poca concentración de solutos a lugares con mayor concentración de soluto. El Ψo se considera 0 para el agua pura. El Ψm representa el grado de retención del agua, debido a las interacciones con matrices sólidas o coloidales. Tales matrices la constituyen el material coloidal del suelo o sustrato y las paredes celulares. Puede tener valores nulos o negativos. Por último, el Ψg representa la influencia del campo gravitatorio y normalmente es positivo, si bien esto depende de la posición elegida para el estado de referencia. El Ψp representa la presión hidrostática y puede asumir valores positivos o negativos según el agua esté sometida a presión o tensión. Así, por ejemplo, el potencial de presión Ψp en las células es positivo y representa la presión ejercida por el protoplasto contra la pared celular, mientras que en el xilema es negativo debido a la tensión desarrollada por diferencias en el potencial hídrico originadas en la transpiración. En el sistema SUELO-PLANTA –ATMÓSFERA, el potencial hídrico puede ser medido en varios puntos de la vía del movimiento del agua desde el suelo a través de la planta hasta la atmósfera. A lo largo de ese trayecto, varían las contribuciones de los diferentes componentes en la determinación del potencial hídrico.