3ª aula - Água no solo - propriedades físicas do solo
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ÁGUA NO SOLOPROF.: César Antônio da Silva
Ms. em Agronomia (Fitotecnia) - UFUDr. Irrigação e Drenagem - ESALQ/USP
Confresa – MT2012
Curso: Agronomia Semestre: VI
PROPRIEDADES FÍSICAS E ÁGUA NO SOLO
• Matriz: parte sólida (partículas minerais e matéria orgânica)
• Poros: espaços vazios (micro, meso e macroporos), água + ar
Composição do solo:
Var - Volume de arVa - Volume de águaVs - Volume de sólidosVv - Volume de vazios (poros) = V ar + VaV - Volume total
Mar - Massa de arMa - Massa de águaMs - Massa de sólidosM - Massa total
COMPOSIÇÃO DO SOLO
COMPOSIÇÃO TEÓRICA DOS SOLOS
Fonte: BORGES, 2004.
Esquema de composição do horizonte A de um solo em boas condições para o crescimento das plantas
25%
25%
5%
45%Minerais
Matéria Orgânica
Ar
Água
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 capilares+
forças de adsorção
Forças de retenção (mátricas) =
água higroscópica
água capilar
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO
1. Densidade de partículas (dp):
É a razão da massa de sólidos (Ms) pelo volume de sólidos (Vs).
s
s
V
Mdp = g cm-3, kg m-3 dp = 2,65 g cm-3
�� RReflete a densidade dos constituintes mineraleflete a densidade dos constituintes mineralóógicosgicos
�� Depende do material de origem (rocha):Depende do material de origem (rocha):�� Quartzo, basaltoQuartzo, basalto�� Argila, silte, areiaArgila, silte, areia�� MatMatééria orgânicaria orgânica (dp (dp = 1,3 a 1,5 g cm= 1,3 a 1,5 g cm--33))
� A estrutura não é importante
1. Densidade de partículas (dp):
Partículas peneiradas em malha de 2,0 mm
< 0,002Argila
0,002 - 0,02Silte
0,02 - 2,0Areia
Diâmetro (mm)Partículas
TFSA - terra fina seca ao arTFSE - terra fina seca em estufa
• Utiliza-se a TFSE
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
Balão volumétrico (100 mL) e tubo adicional
� Medir a variação de volume(Vs) ao colocar o solo seco no balão com água
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.
V
Mds s= g cm-3, kg m-3
� É função: da textura, estrutura e grau de compactação
0,2 - 0,6Orgânica
1,0 - 1,4Fina
1,3 - 1,8Grossa
ds (g cm -3)Textura do solo
2. Densidade do solo (ds):
0,7 a 1,0Humíferos
0,2 a 0,5Turfosos
1,0 a 1,4Argilosos
1,2 a 1,6Arenosos
ds (g cm -3)Tipo de solo
Tabela - Limites médios de densidade do solo (ds).
� 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 à105ºC até atingir massa constante, de 0,458 kg. Qual é a densidade do solo?
Resposta: ds = 1,382 g/cm 3
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).
s
a
M
MU = g g-1, kg kg-1
seco solo de grama
água de gramas
100M
M-MU
s
s ⋅
= %
� 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
3. Umidade do solo com base em massa (U):
� A umidade “U” independe da estrutura do solo, pois depende apenas de massa.
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO
É a fração que diz quanto do volume de solo (V) é volume de água (Va).
V
Vθ
a= cm3 cm-3
solo de cm
água de cm3
3
100V
VV-Vθ
ars ⋅
−= %
Obs: É mais fácil determinar “U” do que “θ”.
4. Umidade do solo com base em volume ( θ):
4. Umidade do solo com base em volume ( θ):
Como a densidade da água (da) é igual a Ma/Va:
(eq.2) V
Vθ
a=
(eq.1) d
M- MV
d
MV
V
Md
a
sa
a
aa
a
aa
=
=
=
Substituindo (1) em (2):
Vd
M-Mθ
a
s
⋅=
Para casa: deduzir a equação
U
dθds a⋅=
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 cm-
3. Determine: Ms, U, Va, ds e θ.
Respostas:Ms = 212 gU = 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).
100V
V1P
100V
V-VP
V
V
V
VVP
s
s
vaar
⋅
−=
⋅
=
=+=cm3 cm-3
%
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO
5.1 Porosidade de aeração (P ar) ou porosidade drenável:
100V
VP ar
ar ⋅
=
Somando-se todas as frações do volume do solo (V), em cm3 cm-3, o valor é igual a 1.
1V
V
V
V
V
V aras =++
θ Par
%
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO
6. Umidade de saturação do solo ( θsat):
É quando todos os poros estão ocupados por água.
arccsat Pθθ +=
PV
Vvθsat == cm3 cm-3
Solo saturado em área de milhoSolo hidromórfico saturado
θcc - Umidade na capacidade de campo (cm3 cm-3)
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO
7. Saturação relativa (Sr):
É a fração do volume de poros ou de vazios (Vv) ocupada por água (Va).
v
a
V
VSr = cm3 cm-3
poros de cm
água de cm3
3
Dividindo-se o numerador e o denominador por V, teremos:
100Sr
VV
VVSr
v
a
⋅
=
÷÷=
P
θ%
PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO
Para casa: deduzir a equação
100dp
ds1P ⋅
−=
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.
Soloz
h
VθVV
Vθ
a
a
⋅=
=
zθhÁrea
zÁreaθh
Área
Vθh
Área
Vh a
⋅=
⋅⋅=
⋅=
=
( ) zθθ inicialfinal ⋅−=h
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
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