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Sequía y estrés hídrico

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La sequía es la ruptura del equilibrio hídrico del SPAC (E1) cuando la demanda evaporativa (VPD elevado, E8) supera la capacidad de suministro del suelo (k_suelo caída, E5). El descenso de _hoja desencadena una cascada de respuestas: cierre estomático, reducción del crecimiento (pérdida de turgor, antes que la fotosíntesis), embolismo del xilema (cavitación) y finalmente daño celular irreversible o muerte. La estrategia isohídrica o anisohídrica de la especie determina la secuencia y la intensidad de estas respuestas.

>Modelo

ID:('ky', 18)


Conductividad suelo

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$k_{soil}=k_{sat}(\theta/\theta_{sat})^{n_{soil}}$

$\theta_{sat}$
Contenido de agua a saturación
$m³/m³$
$\theta$
Contenido volumétrico de agua del suelo
$m³/m³$
$n_{soil}$
Exponente hidráulico del suelo
$1$
$k_{soil}$
Conductividad hidráulica suelo-raíz
$kg/MPa·s$
$k_{sat}$
Conductividad saturada
$kg/MPa·s$



>Modelo

ID:('gm', 144)


Potencial suelo

Storyboard



$\Psi_{soil}=\Psi_{sat}-\Psi_{scale}(1-\theta/\theta_{sat})^{2.2}$

$\theta_{sat}$
Contenido de agua a saturación
$m³/m³$
$\theta$
Contenido volumétrico de agua del suelo
$m³/m³$
$Psi_{scale}$
Escala de secado del suelo
$MPa$
$Psi_{sat}$
Potencial del suelo saturado
$MPa$
$Psi_{soil}$
Potencial hídrico del suelo
$MPa$



>Modelo

ID:('gm', 145)


Flujo SPAC

Storyboard



$Q=\min(E_{demand},K_{eff}(\Psi_{soil}-\Psi_{min}))$

$Psi_{soil}$
Potencial hídrico del suelo
$MPa$
$Q$
Flujo hídrico SPAC
$kg/s$
$K_{eff}$
Conductancia hidráulica efectiva
$kg/MPa·s$



>Modelo

ID:('gm', 146)


Conductancia efectiva

Storyboard



$K_{eff}=\left(1/k_{soil}+1/(k_{xylem}A/L)\right)^{-1}$

$L$
Longitud hidráulica
$m$
$K_{eff}$
Conductancia hidráulica efectiva
$kg/MPa·s$
$k_{xylem}$
Conductividad del xilema
$kg/MPa·s$
$k_{soil}$
Conductividad hidráulica suelo-raíz
$kg/MPa·s$
$A$
Área conductora
$m²$



>Modelo

ID:('gm', 147)


Transpiración potencial

Storyboard



$E_{pot}=\beta g_{s,max}VPD$

$VPD$
Déficit de presión de vapor
$kPa$
$E_{pot}$
Transpiración potencial
$kg/s$



>Modelo

ID:('gm', 148)


Cierre estomático

Storyboard



$g_s=\frac{g_{s,max}}{1+\exp[-a_s(\Psi_{soil}-\Psi_{crit})]}$

$Psi_{soil}$
Potencial hídrico del suelo
$MPa$
$g_s$
Conductancia estomática
$mol/m²·s$



>Modelo

ID:('gm', 149)


Potencial hoja

Storyboard



$\Psi_{leaf}=\Psi_{soil}-Q/K_{eff}$

$Psi_{soil}$
Potencial hídrico del suelo
$MPa$
$Psi_{leaf}$
Potencial hídrico foliar
$MPa$
$Q$
Flujo hídrico SPAC
$kg/s$
$K_{eff}$
Conductancia hidráulica efectiva
$kg/MPa·s$



>Modelo

ID:('gm', 150)


Punto pérdida turgor ajustado

Storyboard



$TLP=TLP_0-\Delta\Psi_{osm}$

$TLP$
Punto de pérdida de turgor
$MPa$



>Modelo

ID:('gm', 151)


Cavitación PLC

Storyboard



$PLC=\frac{100}{1+\exp[(\Psi_{leaf}-P_{50})/s_{vuln}]}$

$PLC$
Pérdida porcentual de conductividad
$%$
$Psi_{leaf}$
Potencial hídrico foliar
$MPa$
$P_{50}$
Potencial para 50% de cavitación
$MPa$



>Modelo

ID:('gm', 152)


Índice estrés ET

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$ET_{ratio}=E_{real}/E_{pot}$

$ET_{ratio}$
Razón ET real/potencial
$1$
$E_{pot}$
Transpiración potencial
$kg/s$
$E_{real}$
Transpiración real
$kg/s$



>Modelo

ID:('gm', 153)


Balance hídrico suelo

Storyboard



$\frac{d\theta}{dt}=\frac{rain-E_{real}}{rootStore}$

$E_{real}$
Transpiración real
$kg/s$



>Modelo

ID:('gm', 154)


Carbono relativo

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$\frac{dC}{dt}=\alpha_c ET_{ratio}(g_s/g_{s,max})-c_{Resp}$

$ET_{ratio}$
Razón ET real/potencial
$1$
$g_s$
Conductancia estomática
$mol/m²·s$



>Modelo

ID:('gm', 155)


Daño acumulado

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$\frac{dD}{dt}=k_D[\max(0,(PLC-50)/38)^2+0.5\max(0,0.5-ET_{ratio})^2/0.5^2]$

$PLC$
Pérdida porcentual de conductividad
$%$
$ET_{ratio}$
Razón ET real/potencial
$1$



>Modelo

ID:('gm', 156)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$\theta_{sat}$
theta_sat
Contenido de agua a saturación
m³/m³
$\theta$
theta
Contenido volumétrico de agua del suelo
m³/m³
$n_{soil}$
n_soil
Exponente hidráulico del suelo
1
$PLC$
PLC
Pérdida porcentual de conductividad
%
$ET_{ratio}$
ET_ratio
Razón ET real/potencial
1
$VPD$
VPD
Déficit de presión de vapor
kPa
$Psi_{scale}$
psi_scale
Escala de secado del suelo
MPa
$Psi_{sat}$
psi_sat
Potencial del suelo saturado
MPa
$Psi_{soil}$
psi_soil
Potencial hídrico del suelo
MPa
$Psi_{leaf}$
psi_leaf
Potencial hídrico foliar
MPa
$P_{50}$
P50
Potencial para 50% de cavitación
MPa
$TLP$
TLP
Punto de pérdida de turgor
MPa
$Q$
Q
Flujo hídrico SPAC
kg/s
$E_{pot}$
E_pot
Transpiración potencial
kg/s
$E_{real}$
E_real
Transpiración real
kg/s
$L$
L
Longitud hidráulica
m
$K_{eff}$
K_eff
Conductancia hidráulica efectiva
kg/MPa·s
$k_{xylem}$
k_xylem
Conductividad del xilema
kg/MPa·s
$k_{soil}$
k_soil
Conductividad hidráulica suelo-raíz
kg/MPa·s
$k_{sat}$
k_sat
Conductividad saturada
kg/MPa·s
$A$
A
Área conductora
$g_s$
g_s
Conductancia estomática
mol/m²·s

ID:(0, 18)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile