Cámara de presión por TDR para la medida de la curva de retención de agua en muestras inalteradas de suelo

Abstract

[EN] The water retention curve (θ(ψ)), which defines the relationship between soil volumetric water content (θ) and matric potential (ψ), is of paramount importance in characterizing the hydraulic behavior of soils. We present a design of TDR-pressure cell (TDRCell) for estimating θ(ψ) in undisturbed soil samples. The TDR-Cell consists of a 50-mm-long and 50-mm internal diameter stainless steel cylinder attached to a porous ceramic disc and closed at the ends with two aluminum lids. A 49-mm-long and 3-mm-diameter stainless steel rod, which runs longitudinally through the centre of the cylinder, constitutes the inner rod of a coaxial TDR probe. The TDR-Cell was used to determine the θ(ψ) curves of packed sand and seven undisturbed soil samples from three profiles of agricultural soils. These θ(ψ) curves were subsequently compared to those obtained from the corresponding 2-mm sieved soils using the pressure plate method. An excellent correlation (R2 = 0.988) was found between the θ values measured by TDR on the different undisturbed soils and the corresponding θ obtained from the soil gravimetric water content. A typical bimodal θ(ψ) function was found for most of the undisturbed soil samples. Comparison between the θ(ψ) curves measured with the TDR-Cell and those obtained from the 2-mm sieved soils showed that the pressure plate method overestimates θ at low ψ values.

[ES] La curva de retención de agua en el suelo, θ(ψ), definida como la relación entre el contenido volumétrico de agua en el suelo (θ) y el potencial mátrico (ψ), es una propiedad fundamental para caracterizar el comportamiento hidráulico del suelo. Este trabajo presenta un diseño de cámara de presión por TDR (Celda-TDR) para la medida de θ(ψ) en muestras intactas de suelo. Esta cámara consiste en un cilindro de acero inoxidable de 50 mm de longitud y 50 mm diámetro interno, que reposa sobre un disco cerámico y cerrado por los dos extremos con dos tapas de aluminio perforadas. La tapa superior tiene insertada una varilla de acero inoxidable de 49 mm de longitud y 3 mm de diámetro que cruza longitudinalmente el centro del cilindro. Ambos elementos, cilindro y varilla, conforman una sonda coaxial cilíndrica que permite medir la humedad del suelo contenido en la cámara de presión. Se efectuó un primer experimento de laboratorio para comprobar la fiabilidad el método TDR para la medida de θ. Posteriormente se estimó, utilizando la Celda-TDR, la curva de retención de siete muestras de suelo inalterado procedentes de los horizontes genéticos de tres calicatas. Las curvas θ(ψ) obtenidas con la Celda-TDR fueron posteriormente comparadas con las obtenidas sobre las mismas muestras de suelo tamizadas a 2 mm de diámetro utilizando el método clásico de las ollas de presión. La correlación entre θ medida por TDR y el método gravimétrico fue excelente (R2 = 0.988). Las curvas θ(ψ) obtenidas con la Celda-TDR en las muestras de suelo inalterado muestran un claro comportamiento bimodal. Sin embargo, se observaron grandes diferencias entre θ(ψ) medida en las muestras inalteradas de suelo y las obtenidas en el suelo tamizado, dando estas últimas una clara sobreestimación de θ en condiciones próximas a saturación.