Modelo bidimensional para la extracción de agua por las raíces de las plantas

• Zavala, Manuel ^[1] ; Saucedo, Heber ^[2] ; Bautista Capetillo, Carlos ^[1] ; Fuentes, Carlos ^[3]
  1. [1] Universidad Autónoma de Zacatecas
  2. [2] Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
  3. [3] Universidad Autónoma de Querétaro

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• Localización: Tecnología y Ciencias del Agua, ISSN-e 2007-2422, Vol. 3, Nº. 1 (enero-marzo de 2012), 2012, págs. 33-43
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Two-dimensional model for water uptake by root systems
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  • español

    Los modelos tradicionales para describir la extracción de agua por las plantas usan funciones mecanicistas o empíricas para representar el término de sumidero de la ecuación de transferencia de agua en el suelo, lo cual no permite representar explícitamente el efecto de la geometría del sistema de raíces sobre los patrones de extracción. Para eliminar esta limitante se desarrolla un modelo que simula la extracción, el cual considera las raíces como segmentos de frontera del dominio de solución e impone en éstos una condición tipo radiación para representar la resistencia al flujo del agua en la interfaz suelo-raíz, la cual es despreciada en los modelos reportados en la literatura que usan en las raíces una condición de frontera tipo Dirichlet. Se establece la condición tipo radiación, la cual contiene parámetros que representan las propiedades de las plantas, las características hidrodinámicas del suelo y la resistencia al flujo del agua en la interfaz suelo-raíz. Se obtiene una solución de elemento finito de la forma bidimensional de la ecuación de transferencia de agua sujeta en las raíces a la condición de radiación establecida; se aplica el modelo a un escenario de extracción, asumiendo valores medios característicos para las propiedades de las plantas y considerando un coeficiente de resistencia de la interfaz suelo-raíz variable. Se muestra que la resistencia en la interfaz suelo-raíz define el orden de magnitud del caudal de agua que extraen las raíces del suelo, por lo que esta variable no puede ser despreciada cuando se analiza el fenómeno de la extracción.

  • English

    Classical models to describe water uptake by roots use mechanistic or empirical functions to represent the sink term in the water transfer equation, which does not allow for analyzing the effect of the root system geometry on extraction patterns. A model to simulate water uptake was developed in order to eliminate this limitation. This model considers the roots to be one boundary of the domain and uses a radiation condition which allows for representing the water flow resistance at the soil-root interface. This resistance is neglected by the models reported in the literature because they use a Dirichlet boundary condition for the roots (specified pressure). The radiation condition is established, which contains parameters that represent the properties of the plants and hydraulic soil as well as the resistance to water flow at the soil-root interface. A finite element solution is obtained for the two-dimensional form of the water transfer equation subject to the radiation condition at the roots. This model is applied to the analysis of a water uptake case, with typical values for the plants' properties and considering the variability of the resistance of the soil-root interface. Since the resistance at the soil-root interface is shown to define the magnitude of the water uptake by roots, this variable cannot be neglected when analyzing the water uptake phenomenon.