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Curso: Agronomia
Semestre: VI
ÁGUA NO SOLO PROF.: César Antônio da Silva Ms. em Agronomia (Fitotecnia) - UFU Dr. Irrigação e Drenagem - ESALQ/USP
Confresa – MT 2012
PROPRIEDADES FÍSICAS E ÁGUA NO SOLO Composição do solo: •
Matriz: parte sólida (partículas minerais e matéria orgânica)
•
Poros: espaços vazios (micro, meso e macroporos), água + ar
COMPOSIÇÃO DO SOLO
Var - Volume de ar Va - Volume de água Vs - Volume de sólidos Vv - Volume de vazios (poros) = Var + Va V - Volume total
Mar - Massa de ar Ma - Massa de água Ms - Massa de sólidos M - Massa total
COMPOSIÇÃO TEÓRICA DOS SOLOS 25%
Minerais 45%
25%
Matéria Orgânica Ar Água
5% Esquema de composição do horizonte A de um solo em boas condições para o crescimento das plantas
Fonte: BORGES, 2004.
ÁGUA NO SOLO Dois processos explicam a retenção de água nos poros:
Capilaridade: a água é retida nos microporos por forças de adesão entre a água e as partículas. Ex: A água sobe por capilaridade em solo argiloso seco (retém mais água que solo arenoso).
Adsorção: água higroscópica, de difícil absorção pelas plantas (fortemente retida nos sólidos do solo); filme ou película de água presa às partículas. Forças de retenção (mátricas)
água capilar água higroscópica
=
forças capilares + forças de adsorção
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO 1. Densidade de partículas (dp): É a razão da massa de sólidos (Ms) pelo volume de sólidos (Vs).
Ms dp = Vs
g cm-3, kg m-3
dp = 2,65 g cm-3
Reflete a densidade dos constituintes mineralógicos
Depende do material de origem (rocha): Quartzo, basalto Argila, silte, areia Matéria orgânica (dp = 1,3 a 1,5 g cm-3)
A estrutura não é importante
1. Densidade de partículas (dp):
Partículas
Diâmetro (mm)
Areia
0,02 - 2,0
Silte
0,002 - 0,02
Argila
< 0,002
• Utiliza-se a TFSE
TFSA - terra fina seca ao ar TFSE - terra fina seca em estufa
Partículas peneiradas em malha de 2,0 mm
1. Densidade de partículas (dp): Determinação: método da proveta, do balão volumétrico ou picnômetro (frasco de vidro), . Coletar amostra de solo Secar em estufa a 105ºC Medir Ms em balança de precisão Medir a variação de volume
(Vs) ao colocar o solo seco no balão com água
Balão volumétrico (100 mL) e tubo adicional
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO 2. Densidade do solo (ds): É a razão da massa de sólidos (Ms) pelo volume total (V) de uma amostra de solo, sem destruir sua estrutura.
Ms ds = V
g cm-3, kg m-3
É função: da textura, estrutura e grau de compactação Textura do solo
ds (g cm-3)
Grossa
1,3 - 1,8
Fina
1,0 - 1,4
Orgânica
0,2 - 0,6
2. Densidade do solo (ds): Tabela - Limites médios de densidade do solo (ds). Tipo de solo Arenosos Argilosos Humíferos Turfosos
ds (g cm-3) 1,2 a 1,6 1,0 a 1,4 0,7 a 1,0 0,2 a 0,5
Determinação: Coletar amostra indeformada em anel volumétrico
biselado ou cilindro de Uhland Secar em estufa à 105ºC, e obter Ms Dividir Ms pelo V do cilindro.
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO Exercício: 1) Coletou-se uma amostra indeformada de solo num anel volumétrico de 7,5 cm de diâmetro e 7,5 cm de altura. A amostra foi colocada numa estufa à 105ºC até atingir massa constante, de 0,458 kg. Qual é a densidade do solo? Resposta: ds = 1,382 g/cm3
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO 3. Umidade do solo com base em massa (U): É o quociente da massa de água (Ma) pela massa de sólidos (Ms).
Ma U= Ms
gramas de água grama de solo seco
g g-1, kg kg-1
M - Ms ⋅100 U = Ms
%
3. Umidade do solo com base em massa (U): Determinação: método gravimétrico Coletar amostra de solo (deformada ou não): por
meio de trado, pá de corte, enxadão Secar em estufa (105 a 110ºC) por 24 a 48 horas Fazer pesagem antes e após secar a amostra
A umidade “U” independe da estrutura do solo, pois depende apenas de massa.
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO 4. Umidade do solo com base em volume (θ): É a fração que diz quanto do volume de solo (V) é volume de água (Va).
Va θ= V
cm3 cm-3
V - Vs − Var θ= ⋅100 V Obs: É mais fácil determinar “U” do que “θ”.
cm 3 de água cm 3 de solo
%
4. Umidade do solo com base em volume (θ): Como a densidade da água (da) é igual a Ma/Va:
Ma da = Va
Va θ= V
(eq.2)
Ma Va = da
Substituindo (1) em (2):
M - Ms Va = da
M - Ms θ= da ⋅ V
(eq.1)
Para casa: deduzir a equação
θ ⋅ da ds = U
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO Exercício: 1) Um anel volumétrico de 150 cm3 de solo não-saturado tem densidade de partículas de 2650 kg m-3 e volume de sólidos de 80 cm3. A massa de água após a secagem da amostra em estufa foi de 60 gramas. Dado: da = 1,0 g cm3. Determine: M , U, V , ds e θ. s a Respostas: Ms = 212 g U = 28,3% Va = 60 cm3 ds = 1,41 g cm-3 θ = 0,4 cm3 cm-3
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO 5. Porosidade (P): É a fração do volume de solo (V) ocupada por ar e água (Var + Va).
Var + Va Vv P= = V V V - Vs P= ⋅100 V Vs P = 1 − ⋅100 V
cm3 cm-3
%
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO 5.1 Porosidade de aeração (Par) ou porosidade drenável:
Var Par = V
⋅100
%
Somando-se todas as frações do volume do solo (V), em cm3 cm-3, o valor é igual a 1.
Vs Va Var + + =1 V V V θ
Par
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO 6. Umidade de saturação do solo (θsat): É quando todos os poros estão ocupados por água.
θ sat = θ cc + Par
θ sat
Vv = =P V
Solo hidromórfico saturado
θcc - Umidade na capacidade de campo (cm3 cm-3)
cm3 cm-3
Solo saturado em área de milho
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO 7. Saturação relativa (Sr): É a fração do volume de poros ou de vazios (Vv) ocupada por água (Va).
Va Sr = Vv
cm3
cm-3
cm 3 de água cm 3 de poros
Dividindo-se o numerador e o denominador por V, teremos:
Sr =
Va ÷ V Vv ÷ V
θ Sr = ⋅100 P
%
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO
Para casa: deduzir a equação
ds P = 1 − ⋅100 dp
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO 8. Armazenagem de água no solo (h): É a lâmina de água (chuva ou irrigação), necessária para alterar a umidade do solo de θinicial para θfinal, numa profundidade z.
h z
Solo
Va θ= V Va = θ ⋅ V
h = (θ final − θ inicial ) ⋅ z
Va h= Área θ⋅V h= Área θ ⋅ Área ⋅ z h= Área h = θ⋅z
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO 8. Armazenagem de água no solo (h): Exercícios: 1) Uma camada de solo arável apresenta 40 cm de profundidade. Quanto de água (lâmina de irrigação) deve ser aplicado para que a umidade θ passe de 0,18 cm3 cm-3 para 0,32 cm3 cm-3? Resposta: h = 5,6 cm
2) Após ocorrer uma chuva de 15 mm numa lavoura de soja (z = 30 cm), para quanto se eleva a umidade “θ” do solo, sabendo-se que a umidade inicial era de 0,22 cm3 cm-3? Resposta: θfinal = 0,27 cm3 cm-3
