Post on 15-Aug-2020
D.J. ReinertJ.M. ReichertR. Carlesso
PPGSolos - UFSM
Água em
Sistemas de Manejo
Propriedades do solo, fatores de crescimento & produção de plantas
Afetam manejo e práticas (preparo,
irrigação, etc)Afetam diretamentea produção
Estrutura, densidade do solo,textura, poros,
perfil e horizontes do solo, etc
Água, aeração, temperatura,
resistência mecânica(Letey, 1985)
Interrelação fatores físicosTEMPERATURA AERAÇÃO
ÁGUA NO SOLO
Densidade do soloDensidade do soloDistribuição do tamanho
de poros
Densidade do soloDistribuição do tamanho
de poros
RESISTÊNCIA MECÂNICA
(Letey, 1985)
Água no solo
Curva de retenção de água no solo
Curva de retenção de água no solo –‘lado úmido’
Curva de retenção de água no solo –‘lado seco’
Curva de retenção de água no solo –van Genuchten
0.1 1 10 100 1000 10000POTENCIAL MATRICIAL, kPa
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
UM
IDADE
VOLU
MÉT
RIC
A, m
3 m
-3
SPD Ajuste V. SPDPCAjuste V. PCEsc.2002Ajuste V. Esc.2002Esc.2001Ajuste V. Esc.2001
a) Profundidade de 0 - 0,05 m
θ = θr + (θs - θr)/(1 + ( α Ψ)n )m
Água Disponível às Plantas –Limite Superior
Drenagem Uv x Pm, no tempo
Uv à dado Pm
0 24 48 72 96 120 144Time, hours
0.37
0.38
0.39
0.40
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
Volu
met
ric W
ater
Con
tent
, cm
3 cm
-3
No-Tillage - Compacted5 cm
Água Disponível às Plantas –Limite Superior
Métodos
Um
idad
e do
solo
(kg
kg-1
)
0,24
0,28
0,32
0,36
0,40
0,44
0,48
CC 0,006 MPa CC 0,008 MPa CC 0,01 MPa CC 0,033 MPa CC drenagem
99%1%75%25%Mediana
Água Disponível às Plantas –Limite Inferior
Murcha fisiológica
‘Panela de pressão’Richards
Ponto de orvalhoWP4
Métodos
Um
idad
e do
solo
(kg
kg-1
)
0,17
0,19
0,21
0,23
0,25
0,27
Richards Fisiológico girassol Fisiológico milho WP4
99%1%75%25%MedianaOutliers
Água Disponível às Plantas –Limite Inferior
Condutividade hidráulica e CC no campo
Método do perfil instantâneoInfiltrômetro de tensão e de Guelph
Condutividade hidráulica e CC no campo
CC Drenagem interna
Tensiômetro PmTDR Uv
0 24 48 72 96 120 144Time, hours
0.37
0.38
0.39
0.40
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
Volu
met
ric W
ater
Con
tent
, cm
3 cm
-3No-Tillage - Compacted
5 cm
Ksat – Infiltrômetro de Guelph
24 DAE
b
a a
b
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
SPD PC Esc. Ano2002
Esc. Ano2001
K SAT
URAD
O,cm
h -1
(b)
TRATAMENTOPD-soja Esc-soja CM-crot SP-desc
CO
ND
UTI
VID
AD
E H
IDR
ÁU
LIC
A IN
SATU
RA
DA
, mm
h-1
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
(a)
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
b
ab
ab
a
aa
a
a
Solução do Solo & Fluxo de Água
TDR –Variações temporais Uv
Trase & TDR 100
Confecção de hastes
Custo: R$ 10,00 x U$ 110,00
Análise da onda do TDR
Calibração do TDR
0 10 20 30 40Ka
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
θ (m
3 m-3
)
ToppLedieuPolinomial ajustada
a)
0 5 10 15 20 25Ka
0
0.1
0.2
0.3
0.4
θ (m
3 m-3
)ToppLedieuPolinomial ajustada
b)Latossolo Argissolo
Eq. de Topp
Variação Temporal Uv
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 800
0,1
0,2
0,3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3 Prof. 24-48 cm
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 800
0,1
0,2
0,3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3 Prof. 24-48 cm
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 800
0,1
0,2
0,3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3 Prof. 24-48 cm0
0,1
0,2
0,3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3 P ro f. 0 -6 cmP D cP CP DE s c
0
0,1
0,2
0,3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0,1
0,2
0,3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3
0
0.1
0.2
0.3 P ro f. 0 -6 cmP D cP CP DE s c
DAE
Uv
(m3
m-3
)
Variação Diária Uv
Tempo
Uv
Obtenção do IHO: Delimitação
RP PMP
IHO
CC ArDs baixa
IHO
ArCC
RPPMP
Umidade do solo
Ds alta
Obtenção do IHOIHO é construído a partir das relações
da CC, PMP, RP e EA, com a Ds.CC & PMP
RP
Relações IHO
Porosidade total PT = (1-Ds/2.65) 1.00
Espaço Aéreo 10% Θa10 = (1-Ds/2.65) - 0.1 1.00
Variável Relação R2
Uv saturação Θsat = -0.354*Ds + 0.939 0.86
Capacidade campoΘfc = 0.113*Ds + 0.263, for Ds ≤ 1.45 g cm
-3
, for BD>1.45 g cm-3Θfc =Θsat 0.25
PMP ΘPMP = 0.12*Ds 1.00
RP(kPa)=exp(3.99–1.407*ln(Uv)+5.173*ln(Ds)) 0.60Resistência
IHO
1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80Densidade do Solo, g cm-3
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Cont
eúdo
deÁ g
ua,c
m3cm
- 3
Capacidade de CampoPonto de Murcha PermanenteResistancia à PenetraçãoPorosidade TotalPorosidade de Aeração
IHO
Crítico ?
IHO & Classes de solo
1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.90.1
0.2
0.3
0.4
0.5
���������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������
θar = 10%θ0,01 = 0,01MPaθrp = 2 MPaθ1,5 = 1,5 MPa
0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
��������������������������������������������
��������������������������������������������
��������������������������������������������
��������������������������������������������
��������������������������������������������
��������������������������������������������
Latossolo, 70% de argilaArgissolo, 12% de argila
0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25ArgissoloLatosolo, 45 % de argilaLatossolo, 70 % de argila
IHO
, m3
m-3
Um
idid
ade
volu
mét
rica,
m3
m-3
Latossolo, 45% de argila
0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.80.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Densidade do Solo, Mg m-3
1,25 a 1,3
1,3 a 1,4
1,4 a 1,5
1,7 a 1,8
Ds quando IHO=0
0
10
2
0
30
40
5
0
60
70
80
90
100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Silte, %
Argi
la, %
Areia, %0102030405060708090100
Franco Arenoso
FrancoArgiloso
Franco Siltoso
Argila
MuitoArgiloso
(5 autores e 11 solos)
Mg m-3
1,56
Monitoramento da umidade x IHO
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
Um
idad
e vo
lum
étric
a, m
3 m
-3 18 dias
LI
LS
0-5 cm5-10 cm10-20 cm20-30 cm
Argissolo Vermelho Amarelo
12 % de argila - SPD
Dias após a semeadura
Ds
Rp
Uv
Raízes & Rendimento
Relação Solo-Água-Planta
CompressibilidadePrensa de adensamento uniaxial
Compressibilidade
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
Índi
ce d
e va
zios
0 1 10 100
Pressão aplicada, log kPa
Cc
Curva recompressão
Curva compressão secundáriaσp
Capacidade de Suporte x Água no Solo
0 100 200 300Tensão, (kPa)
0
50
100
150
200
250
300
350
Pres
são
de P
reco
nsol
idaç
ão, k
Pa
*
*
*
Profundidade 0-2cmESC01ESC02ESC04PC03PC04PD
σp = 20,26 * ln(X) + 28,80 R2=0,97σp = 29,14 * ln(X) - 2,82 R2=0,99σp = 32,63 * ln(X) - 8,81 R2=0,99σp = 20,27 * ln(X) + 46,43 R2=0,99σp = 22,27 * ln(X) - 2,99 R2=0,99σp = 19,45 * ln(X) + 79,17 R2=0,89
0 100 200 300Tensão, (kPa)
0
50
100
150
200
250
300
350
*
ns
*
Profundidade 10-12cmESC01ESC02ESC04PC03PC04PD
σp = 27,49 * ln(X) + 15,24 R2=0,96σp = 22,86 * ln(X) + 50,95 R2=0,95σp = 16,88 * ln(X) + 46,25 R2=0,99σp = 17,62 * ln(X) + 56,13 R2=0,99σp = 21,24 * ln(X) + 28,40 R2=0,96σp = 16,57 * ln(X) + 78,16 R2=0,99
Compressibilidade vs. Potencial de Água
0 50 100 150 200 250 300 350Time, min
-80
-60
-40
-20
0
20
mat
ric p
oten
cial
, hPa
0 50 100 150 200 250 300 350Time, min
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
settl
emen
t, m
m
0.5 min1 min5 min15 min30 min
1 10 100 1000
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Pressão aplicada, kPa
Volu
me
de v
azio
s
Pote
ncia
l mat
ricia
l ,hP
a
Compressibilidade vs. Potencial de Água
Relaxação vs. Água
Grau de saturação - Gs (%)0 30 40 50 60 70 80 90
Índice
de re
laxaç
ão - I
r (%)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Grau de saturação - Gs (%)0 30 40 50 60 70 80 90
Coef.
de de
scom
press
ão - C
d
0,000
0,002
0,004
0,006
0,008
0,010
0,012
0,014
0,016
Ir = -1,26 + 0,24(Gs)r2 = 0,34**
Cd = -0,0038 + 0,00016(Gs)r2 = 0,64**
a) b)
Ir = -1,11 + 0,28(Gs)r2 = 0,39**
Cd = -0,0035 + 0,00012(Gs)r2 = 0,59**
Ds < 1,06 Mg m-3 Ds > 1,06 Mg m-3
CisalhamentoPrensa de cisalhamento direto
τ = c + ϕ tg σ
Tensão normal (σ), kPa
Tens
ão c
isal
hant
e (τ
), kP
a
c
ϕ
τ = c + ϕ tg σ
Tensão normal (σ), kPa
Tens
ão c
isal
hant
e (τ
), kP
a
c
ϕ
Cisalhamento
Coesão vs. Água
Umidade gravimétrica - Ug (g g-1)
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Coes
ão -
c (kP
a)
0
4
8
12
16
20
Grau de saturação - Gs (%)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
4
8
12
16
20
c = 36e-20,3(Ug)
r2 = 0,40**c = 33e-0,07(Gs)
r2 = 0,32**
Cisalhamento –Deformação estrutural
25 kPa 75 kPa 300 kPa 450 kPa 750 kPa
Permeabilidade de ar
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
�����������
����������
����������
����������
����������
����������
����������0 .00
0 .05
0 .10
0 .15
0 .20
0 .25
0 .30
0 .35
10 kP a 60 kP a 100 kP a 200 kP a 400 kP a 0.5m in 1 m in 5m in 15 m in 30 m in
antes depo is
Cisalhamento Compressibilidade
Penetrômetro UFSM
Penetrometria –Concreções
Resistência do Solo à Penetração, kPa 0 1000 2000 3000 4000
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Prof
undi
dade
, cm
Fx 3, Ponto 7Fx 3, Ponto 8Fx 3, Ponto 9
0 2000 4000 6000
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Fx 4, Ponto 1Fx 4, Ponto 2Fx 4, Ponto 3
0 1000 2000 3000 4000
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Fx 5, Ponto 3Fx 5, Ponto 4Fx 5, Ponto 5
Faixa 3 Faixa 4 Faixa 5
Penetrometria –Camadas compactadas
0 1000 2000 3000 4000
Resistência do Solo à Penetração, kPa
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Prof
undi
dade
, cm
Sem Compactação AdicionalDuas PassadasQuatro passadas
0 1000 2000 3000 4000
Soil Resistance to Penetration, kPa
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Dep
th, m
m
No-tillageChiselNo-CompactionCompacted
0 1000 2000 3000 4000
Soil Resistance to Penetration, kPa
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
Dep
th, m
m 6/22/2000 7/20/2000
Penetrometria0 1 20.5 1.5 2.5
Resistência a Penetração (MPa)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Profun
dida
de (c
m)
*
*
*
*
*
ns
*
*
ns
ns
Tratamentos (Epoca 1)CapoeiraQueimadoGradeadoTriturado
0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Umidade gravimétrica (g g-1)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Profun
dida
de (c
m)
Tratamentos (Epoca 1)CapoeiraQueimadoGradeadoTriturado
0 1 20.5 1.5 2.5
Resistência a Penetração (MPa)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0Pr
ofun
dida
de (c
m)
*
*
*
*
*
ns
*
ns
*
*
Tratamentos (Epoca 2)CapoeiraQueimadoGradeadoTriturado
0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Umidade gravimétrica (g g-1)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Profun
dida
de (c
m)
Tratamentos (Epoca 2)CapoeiraQueimadoGradeadoTriturado
0 1 20.5 1.5 2.5
Resistência a Penetração (MPa)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Profun
dida
de (c
m)
*
*
*
*
*
ns
ns
ns
ns
ns
Tratamentos (Epoca 3)CapoeiraQueimadoGradeadoTriturado
0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Umidade gravimétrica (g g-1)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Profun
dida
de (c
m)
Tratamentos (Epoca 3)CapoeiraQueimadoGradeadoTriturado
Curva de Resistência do SoloRP = 0,29*Uv-0,623*DS2,712 (r2 = 0,49)
0 1 2 3 40.5 1.5 2.5 3.5
Resistência do solo à penetração calculada, MPa
0
1
2
3
4
0.5
1.5
2.5
3.5
Res
istê
ncia
do
solo
à p
enet
raçã
o ob
serv
ada, M
Pa
Penetrometria profunda (3-D)
300
15.9 mm
20.3 mm
Penetrometria 3-D
Classes de Erosão / Profundidade de Horizontes
Bt1
Ap
Bt1
Ap
Ap
Bt1
Classes de Penetração
0 4000 8000 12000 16000Cone Index (kPa)
100
80
60
40
20
0
Dep
th (c
m)
Cluster # 2(n = 22)
Ap
Bt1
0 4000 8000 12000 16000Cone Index (kPa)
100
80
60
40
20
0
Dep
th (c
m)
Cluster # 3(n = 18)
Ap
Bt1
2Bt2
0 4000 8000 12000 16000Cone Index (kPa)
100
80
60
40
20
0
Dep
th (c
m)
Cluster # 1(n = 32)
Ap
Bt1
Mapa 3-D Horizontes/Erosão
Southwest side(looking upslope)
Equações de PedotransferênciaPot Inter. Areia Arg Ar/arg Sil/Arg Pt Micro R2 θ 6 0,066 0,000294 -0,0049 -0,00058 0,00917 0,86 θ 33 0,073 0,000415 -0,0060 -0,00215 0,00973 0,79 θ 100 0,112 -0,00055 -0,0059 -0,00277 0,00995 0,80 θ 500 0,126 -0,00094 -0,0141 -0,00183 0,00667 0,60 θ 1500 0,123 -0,00108 -0,0204 -0,00171 0,05710 0,67
Pot Inter. Areia Silte Ar/Arg Sil/arg Ds R2 θ6 0,513 -0,00153 -0,00757 -0,0470 0,54 θ33 0,412 -0,00169 -0,00885 0,50 θ100 0,360 -0,00189 -0,00943 0,0284 0,53 θ500 0,312 -0,00172 -0,00447 0,45 θ1500 0,246 -0,00174 0,00007 -0,040 0,0190 0,55
Grupo de Pesquisa“Dinâmica da água e estrutura do solo em sistemas agrícolas”