05/12/2011

1

Água no soloÁgua no soloÁgua no soloÁgua no solo

Uniersidade Federal de Santa MariaUniersidade Federal de Santa Maria

Centro de Ciências RuraisCentro de Ciências Rurais

Departamento de SolosDepartamento de Solos

Propriedades do solo, fatores de crescimento Propriedades do solo, fatores de crescimento & produção de plantas& produção de plantas

Afetam manejo e

práticas (preparo,

irrigação, etc)Afetam

diretamente

a produção

Estrutura, densidade do solo,textura, poros,

perfil e horizontes do solo, etc

Água, aeração, temperatura,

resistência mecânica

(Letey, 1985)

Interrelação fatores físicosInterrelação fatores físicos

RESISTÊNCIA MECÂNICA

TEMPERATURA AERAÇÃO

ÁGUA NO SOLO

Densidade do soloDensidade do solo

Distribuição do tamanho de poros

Densidade do solo

Distribuição do tamanho de poros

(Letey, 1985)

Água no soloÁgua no solo1) Ângulo de contato

Adesão > Coesão Coesão > Adesão

α < 90o α > 90o

2) Tensão superficial: fenômeno interfacial

3) Capilaridade: afinidade entre partículas sólidas do solo e a água. Interfaces ar-água

< diâmetro poro = > a energia da água = > ascensão capilar

Figura. Ciclo da água.

Conteúdo de água no soloConteúdo de água no solo

� Quantidade de água retirada de uma amostra de solo submetida a secagem em estufa a 105oC

� O conteúdo de água pode ser expresso pela relação entre massa de águamassa de água e massa seca de solomassa seca de solo ou pela relação entre volume de águavolume de água e o volume total do volume total do solosolo

conteúdo volumétrico de água na saturaçãoconteúdo volumétrico de água na saturação

� Solos arenosos: ≅ 0,40 a 0,50 cm3 cm-3

� Solos de textura média: ≅ 0,50 cm3 cm-3

� Solos argilosos: pode atingir até 0,60 cm3 cm-3Fonte: Carlesso & Zimmermann, 2005

05/12/2011

2

Determinação do conteúdo de água no soloDeterminação do conteúdo de água no solo

�� Método gravimétricoMétodo gravimétrico

Lata de alumínio

24 horas

Determinação do conteúdo de água no soloDeterminação do conteúdo de água no solo

�� Sonda de nêutronsSonda de nêutrons

Foto extraída de Bernardo et al., 2006

Figura estraída de Reichardt & Timm2004

�� TDR TDR –– Variações temporais da umidade volumétricaVariações temporais da umidade volumétrica

Determinação do conteúdo de água no soloDeterminação do conteúdo de água no solo

Trase & TDR 100Trase & TDR 100

Determinação do conteúdo de água no soloDeterminação do conteúdo de água no solo

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

0.3P ro f. 2 4 -4 8 c m

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

0.3P ro f. 2 4 -4 8 c m

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

0.3P ro f. 2 4 -4 8 c m

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 c mP 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 c mP D cP CP DE s c

DAE

Uv (

m3

m-3

)

Variação temporal da umidade volumétricaVariação temporal da umidade volumétrica Potencial da água no soloPotencial da água no soloPotencialPotencial totaltotal == PTPT == expressaexpressa oo graugrau dede energiaenergia livrelivre(facilidade(facilidade queque umum determinadodeterminado corpocorpo temtem emem mudarmudar dede estadoestadoouou posição)posição) queque umauma determinadadeterminada massa,massa, pesopeso ouou volumevolume temtemnumanuma dadadada situaçãosituação ee posiçãoposição nono solosolo

PT = PT = Ppressão (Ppressão (PpPp) + Pmatricial () + Pmatricial (PmPm) + Pgravitacional () + Pgravitacional (PgPg) + Posmótico () + Posmótico (PoPo) + ...) + ...

Energia da água dentro do soloEnergia da água dentro do solo

Campos de força responsáveis por:Campos de força responsáveis por:

�� RetençãoRetenção

�� MovimentoMovimento

�� Adsorção pelas plantasAdsorção pelas plantas

�� Liberação para a atmosfera Liberação para a atmosfera

05/12/2011

3

Potencial da água no soloPotencial da água no solo

Potencial osmóticoPotencial osmótico

�� QuantidadeQuantidade dede energiaenergia necessárianecessária parapara

transportartransportar umauma unidadeunidade dede águaágua purapura dodo nívelnível dede

referênciareferência atéaté umum pontoponto ondeonde aa concentraçãoconcentração dede

solutossolutos nana soluçãosolução éé diferentediferente dede águaágua purapura

�� NaNa maioriamaioria dosdos solos,solos, comocomo aa concentraçãoconcentração salinasalina

éé reduzida,reduzida, oo potencialpotencial osmóticoosmótico normalmentenormalmente éé

omitidoomitido nana determinaçãodeterminação dodo potencialpotencial totaltotal dede águaágua

nono solosolo

Potencial da água no soloPotencial da água no solo

Potencial de pressão (Pp)Potencial de pressão (Pp)

�� Pode ser tanto positivo quanto negativoPode ser tanto positivo quanto negativo

�� Água apresentar pressão hidrostática > pressão Água apresentar pressão hidrostática > pressão

atmosférica = positivo (potencial de pressão)atmosférica = positivo (potencial de pressão)

�� Água apresentar pressão hidrostática < pressão Água apresentar pressão hidrostática < pressão

subatmosférica = negativo (potencial matricial)subatmosférica = negativo (potencial matricial)

Potencial da água no soloPotencial da água no soloDeterminação:Determinação:�� Tensiômetro (0Tensiômetro (0--1bar; irrigação) 1bar; irrigação) �� Panela de pressão (Richards, >bars, PMP)Panela de pressão (Richards, >bars, PMP)�� Mesa de tensão (macroporosidade x microporosidade) Mesa de tensão (macroporosidade x microporosidade)

Disponibilidade de água às plantasDisponibilidade de água às plantas

1)1)ConceitoConceito simplessimples

�� ÁguaÁgua gravitacionalgravitacional (AG)(AG):: drenadrena rapidamenterapidamente

Capacidade de campo (CC)Capacidade de campo (CC)

��QuantidadeQuantidade dede águaágua queque umum solosolo podepode reterreter apósapós aaocorrênciaocorrência dede drenagemdrenagem naturalnatural dodo perfilperfil

��QuantidadeQuantidade dede águaágua queque permanecepermanece nana zonazona dedetransmissãotransmissão dada águaágua durantedurante aa infiltraçãoinfiltração

�� LimiteLimite superiorsuperior dede disponibilidadedisponibilidade dede águaágua àsàs plantasplantas

Figura. Capacidade de campo (Cc) em solo argiloso e arenoso. Fonte: Bernardo et al., 2006.

Disponibilidade de água às plantasDisponibilidade de água às plantas Disponibilidade de água às plantasDisponibilidade de água às plantas

MediçãoMedição dada capacidadecapacidade dede campocampo::

�� NoNo campocampo

�� NoNo laboratóriolaboratório::

ColunaColuna comcom solosolo

TensãoTensão:: solossolos arenososarenosos ((--11//1010 bar)bar)

solossolos argilososargilosos ((--11//33 bar)bar)

05/12/2011

4

Disponibilidade de água às plantasDisponibilidade de água às plantas

Ponto de murcha permanentePonto de murcha permanente

�� LimiteLimite inferiorinferior dede umidadeumidade nono qualqual aa reservareserva dede

águaágua sese esgotouesgotou ee aa plantaplanta nãonão recuperarecupera aa turgidezturgidez

mesmomesmo emem ambienteambiente dede URUR 100100%%

�� AA águaágua nono solosolo próximopróximo aoao pontoponto dede murchamentomurchamento

éé retida,retida, principalmente,principalmente, pelapela açãoação dasdas forçasforças

adsortivasadsortivas existentesexistentes entreentre asas partículaspartículas dede solosolo ee

asas moléculasmoléculas dede águaágua

Água Disponível às Plantas Água Disponível às Plantas –– Limite InferiorLimite InferiorMurcha fisiológica

‘Panela de pressão’Richards

Ponto de orvalhoWP4

Disponibilidade de água às plantasDisponibilidade de água às plantas

��ADAD == θθvCCvCC -- θθvPMPvPMP (usado(usado parapara projetoprojeto dede irrigação)irrigação)

Água disponível (AD)Água disponível (AD)

Capacidade Capacidade de campode campo

Ponto de murcha Ponto de murcha permanentepermanente

Limite superiorLimite superior Limite inferiorLimite inferior

Disponibilidade de água às plantasDisponibilidade de água às plantas22)) ConceitoConceito complexocomplexo

ContinuumContinuum solosolo--plantaplanta--atmosferaatmosfera

Movimento de águaMovimento de água

�� ∆∆PtPt

�� DrenagemDrenagem

��AscensãoAscensão capilarcapilar

�� CondutividadeCondutividade hidráulicahidráulica k(k(θθ)) (Darcy,(Darcy, França)França)

�� FatorFator dede proporcionalidadeproporcionalidade;; expressaexpressa aa transmissãotransmissão dedeáguaágua nono espaçoespaço porosoporoso

�� dependedepende:: composiçãocomposição mineralógica,mineralógica, MO,MO, textura,textura,estruturaestrutura

Disponibilidade de água às plantasDisponibilidade de água às plantas

Quanto maior k, mais facilmente a água se move no solo

V/At = q α ∆Pt/L = (PtA – PtB)/L

qk(θ)

∆Pt

LFluxo q = k(θ) x ∆Pt/L

k(θ) = q/ ∆Pt V/At x L/∆Pt cm min-1; cm h-1

L

�� RelacionaRelaciona oo potencialpotencial matricialmatricial comcom oo conteúdoconteúdo dede

águaágua nono solosolo

�� ElevadosElevados potenciaispotenciais matriciaismatriciais:: forçasforças capilarescapilares

sãosão maismais atuantes,atuantes, sendosendo aa texturatextura ee estruturaestrutura dodo

solosolo queque determinamdeterminam aa águaágua retidaretida pelospelos porosporos

�� ComCom aa reduçãoredução gradativagradativa dodo potencialpotencial matricialmatricial

aumentaaumenta aa energiaenergia dede retençãoretenção dede águaágua nono solosolo

Curva de retenção de água no soloCurva de retenção de água no solo

05/12/2011

5

Curva de retenção de água no soloCurva de retenção de água no solo Curva de retenção de água no solo Curva de retenção de água no solo –– ‘lado seco’‘lado seco’

Curva de retenção de água: efeito da textura

sucção Solo arenoso

Solo argilososucção Solo arenoso

Solo argiloso

Conteúdo de água

sucção

Solo compactado

Solo agregado

sucção

Solo compactado

Solo agregado

Solo compactado

Solo agregado

Conteúdo de água

Curva de retenção de água: efeito da estrutura

Água no soloÁgua no solo

Fluxo de água no sistema soloFluxo de água no sistema solo--plantaplanta--atmosferaatmosfera

�Enquanto o fluxo de água atender à demandaatmosférica (toda água perdida por transpiração nasfolhas é reposta pelo solo) a planta se desenvolveadequadamente, permanecendo túrgida.

�Quando o fluxo de água não atender à demandaevaporativa da atmosfera, a planta passa a perder suaprópria água e entra em murcha.

�Uma pequena murcha nas horas mais quentes do dia écomum e tolerável, não afetando sensivelmente aprodutividade agrícola. Quanto maior a perda de água emais longo o período de murcha, tanto mais irreversível oprocesso, ficando a produtividade ameaçada e, em casosextremos a planta morre.

PMP = Ponto de Murcha Permanente

Fluxo de água no sistema soloFluxo de água no sistema solo--plantaplanta--atmosferaatmosfera