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NNÚÚCLEO DE ENGENHARIA DE CLEO DE ENGENHARIA DE ÁÁGUA E SOLOGUA E SOLO

Vital Pedro da Silva [email protected]

Francisco A. C. [email protected]

Aureo Silva de [email protected]

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIACentro de Ciências Agrárias, Biológicas e Ambientais

mailto:[email protected]



RELARELAÇÇÃO SOLOÃO SOLO--ÁÁGUAGUA

NEASNEAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIACentro de Ciências Agrárias, Biológicas e Ambientais

AGR 182 AGR 182 –– IRRIGAIRRIGAÇÇÃO E DRENAGEMÃO E DRENAGEM

Prof. Vital Pedro da Silva PazProf. Vital Pedro da Silva [email protected]@ufba.br

Prof. Prof. AureoAureo Silva de OliveiraSilva de [email protected]@ufba.br

www.neas.ufba.brwww.neas.ufba.br



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DEFINIDEFINIÇÇÃO E COMPOSIÃO E COMPOSIÇÇÃO DO SOLOÃO DO SOLO

Material poroso, constituMaterial poroso, constituíído de 3 fases: sdo de 3 fases: sóólidas, lidas, llííquida e gasosa.quida e gasosa.

Originado de rochas por processos de Originado de rochas por processos de intemperizaintemperizaççãoão..

Serve de apoio fServe de apoio fíísico (sustentasico (sustentaçção), quão), quíímico e mico e biolbiolóógico para o crescimento vegetal.gico para o crescimento vegetal.

Funciona como reservatFunciona como reservatóório de rio de áágua, essencial gua, essencial para o desenvolvimento vegetal e produpara o desenvolvimento vegetal e produçção ão agragríícola.cola.

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COMPOSICOMPOSIÇÇÃO VOLUMÃO VOLUMÉÉTRICA DO SOLOTRICA DO SOLO

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Sólidos45%

Ar15%

Água35%

MO5%

FRAFRAÇÇÃO SÃO SÓÓLIDALIDA

Constitui de partConstitui de partíículas classificadas de acordo com culas classificadas de acordo com o tamanho mo tamanho méédio dos grãos (partdio dos grãos (partíículas).culas).

Areia: 2 Areia: 2 –– 0,02 mm0,02 mm

Limo (Limo (SilteSilte): 0,02 ): 0,02 –– 0,002 mm0,002 mm

Argila: < 0,002 mmArgila: < 0,002 mm

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FRAFRAÇÇÃO SÃO SÓÓLIDALIDA

TEXTURA DO SOLO = proporTEXTURA DO SOLO = proporçções de areia, limo ões de areia, limo e argila. e argila.

ESTRUTURA DO SOLO = arranjo das diversas ESTRUTURA DO SOLO = arranjo das diversas partpartíículas, juntamente com os efeitos culas, juntamente com os efeitos cimentantescimentantesde materiais orgânicos e inorgânicos.de materiais orgânicos e inorgânicos.

Os materiais orgânicos sOs materiais orgânicos sóólidos se constituem de lidos se constituem de resresííduos vegetais e animais, vivos e em duos vegetais e animais, vivos e em decomposidecomposiçção, por exemplo, (hão, por exemplo, (húúmus).mus).

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FRAFRAÇÇÃO LÃO LÍÍQUIDAQUIDA

ConstituiConstitui--se essencialmente de se essencialmente de áágua, contendo gua, contendo minerais dissolvidos e materiais orgânicos solminerais dissolvidos e materiais orgânicos solúúveis.veis.

Ocupa parte (ou quase o todo) do espaOcupa parte (ou quase o todo) do espaçço vazio o vazio entre as partentre as partíículas sculas sóólidas, dependendo da lidas, dependendo da umidade do solo.umidade do solo.

A A áágua gua éé absorvida pelas plantas ou absorvida pelas plantas ou éé drenada drenada para camadas mais profundas. para camadas mais profundas.

Por isso precisa ser periodicamente reposta pela Por isso precisa ser periodicamente reposta pela chuva ou pela chuva ou pela ““irrigairrigaççãoão””, para garantir uma , para garantir uma produproduçção vegetal adequada.ão vegetal adequada.

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FRAFRAÇÇÃO GASOSAÃO GASOSA

ConstituiConstitui--se do ar do solo ou da atmosfera do solo, se do ar do solo ou da atmosfera do solo, ocupando o espaocupando o espaçço poroso não ocupado pela o poroso não ocupado pela áágua. gua.

Esta Esta éé uma poruma porçção importante do sistema solo, ão importante do sistema solo, pois a maioria das plantas exige certa aerapois a maioria das plantas exige certa aeraçção do ão do sistema radicular (excesistema radicular (exceçção de plantas aquão de plantas aquááticas, ticas, como o arroz).como o arroz).

Na composiNa composiçção quão quíímica mica éé semelhante semelhante àà da da atmosfera livre, junto atmosfera livre, junto àà superfsuperfíície do solo, cie do solo, apresentando diferenapresentando diferençças quanto aos teores de Oas quanto aos teores de O22e COe CO22. .

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TEXTURATEXTURA

ESTRUTURAESTRUTURA

CARACTERCARACTERÍÍSTICA FSTICA FÍÍSICOSICO--HHÍÍDRICASDRICAS

CARACTERCARACTERÍÍSTICAS FSTICAS FÍÍSICAS DO SOLOSICAS DO SOLO

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TEXTURA DO SOLOTEXTURA DO SOLO

DistribuiDistribuiçção das partão das partíículas de acordo com o culas de acordo com o tamanho.tamanho.

Envolve as proporEnvolve as proporçções relativas dos vões relativas dos váários rios tamanhos de parttamanhos de partíículas num dado solo: areia, limo culas num dado solo: areia, limo ((siltesilte) e argila. ) e argila.

A textura adquire importância nas relaA textura adquire importância nas relaçções soloões solo--ááguagua--planta por interferir na infiltraplanta por interferir na infiltraçção, na ão, na evaporaevaporaçção e no suprimento de nutrientes. ão e no suprimento de nutrientes.

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TEXTURA DO SOLOTEXTURA DO SOLO

A textura pode dar uma idA textura pode dar uma idééia a respeito da ia a respeito da quantidade de quantidade de áágua a ser armazenada no solo. gua a ser armazenada no solo.

Solos com partSolos com partíículas grosseiras apresentam culas grosseiras apresentam propriedades propriedades óótimas quanto timas quanto àà permeabilidade e permeabilidade e arejamento, mas apresentam baixa capacidade de arejamento, mas apresentam baixa capacidade de retenretençção de ão de áágua. gua.

Solos com partSolos com partíículas finas tem boa ou satisfatculas finas tem boa ou satisfatóória ria capacidade de retencapacidade de retençção, porão, poréém a permeabilidade e m a permeabilidade e o arejamento podem ser reduzidos, prejudicando, o arejamento podem ser reduzidos, prejudicando, o desenvolvimento das plantas.o desenvolvimento das plantas.

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TRIÂNGULO TEXTURALTRIÂNGULO TEXTURAL

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ESTRUTURA DO SOLOESTRUTURA DO SOLO

Arranjo das partArranjo das partíículas e culas e àà adesão de partadesão de partíículas culas menores na formamenores na formaçção de agregados; ão de agregados; arranjamentoarranjamentommúútuo, orientatuo, orientaçção ou organizaão ou organizaçção das partão das partíículas. culas.

SOLTA = partSOLTA = partíículas se encontram completamente culas se encontram completamente livres umas das outras.livres umas das outras.

MACIMACIÇÇA = partA = partíículas reunidas em grande nculas reunidas em grande núúmero, mero, formando grandes torrões, formando grandes torrões,

AGREGADOS = condiAGREGADOS = condiçção intermedião intermediáária, em que as ria, em que as partpartíículas estão reunidas em grânulos conhecidos culas estão reunidas em grânulos conhecidos por aglomerados. por aglomerados.

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COMPACTACOMPACTAÇÇÃO DO SOLOÃO DO SOLO

Indiretamente ligada Indiretamente ligada àà estrutura. Como o estrutura. Como o solo solo éé um material poroso, por um material poroso, por compactacompactaçção, a mesma massa de material ão, a mesma massa de material ssóólido pode ocupar um volume menor,lido pode ocupar um volume menor,

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ESTRUTURA DO SOLOESTRUTURA DO SOLOAltamente dinâmica, podendo variar muito no Altamente dinâmica, podendo variar muito no tempo, em resposta a mudantempo, em resposta a mudançças nas condias nas condiçções ões naturais ou nas prnaturais ou nas prááticas de manejo do solo.ticas de manejo do solo.

Na superfNa superfíície, a estrutura cie, a estrutura éé afetada pelo preparo afetada pelo preparo do solo e nos horizontes mais profundos, ela do solo e nos horizontes mais profundos, ela ééttíípica para cada solo. pica para cada solo.

Boa estrutura melhora a permeabilidade do solo Boa estrutura melhora a permeabilidade do solo ààáágua, dgua, dáá melhores condimelhores condiçções de aeraões de aeraçção e ão e penetrapenetraçção de raão de raíízes. zes.

Solo sem estrutura Solo sem estrutura éé massivo, pesado para ser massivo, pesado para ser trabalhado, com problemas de penetratrabalhado, com problemas de penetraçção de ão de áágua gua e de rae de raíízes. zes.

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RELARELAÇÇÕES MASSAÕES MASSA--VOLUMEVOLUME

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DENSIDADE DAS PARTDENSIDADE DAS PARTÍÍCULASCULAS

)( 3−= cmgVMds

sp

Pequena variaPequena variaçção entre os solosão entre os solos

Valor mValor méédio: 2,65 g.cmdio: 2,65 g.cm--33

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DENSIDADEDENSIDADE GLOBALGLOBAL

Bastante variBastante variáável dada a sua dependência da vel dada a sua dependência da textura, estrutura e grau de compacidade textura, estrutura e grau de compacidade

Solos arenosos Solos arenosos ⇒⇒ 1,3 1,3 -- 1,8 g.cm1,8 g.cm--33

Solos argilosos Solos argilosos ⇒⇒ 1,1 1,1 -- 1,5 g.cm1,5 g.cm--33

)( 3−= cmgVM

dt

sg

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POROSIDADEPOROSIDADE

Maior porosidade indica maior capacidade do Maior porosidade indica maior capacidade do solo em armazenar solo em armazenar áágua.gua.

A porosidade total ou volume total de poros A porosidade total ou volume total de poros não dnão dáá indicaindicaçção da distribuião da distribuiçção de tamanho ão de tamanho de poros.de poros.

t

aw

t VVV

VVporos +

==αt

st

VVV −

=α 1001 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

p

g

dd

α

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Classe Textural dg (g cm-3) α (%)

ArgilaFrancoAreia

1,00 – 1,251,25 – 1,401,40 – 1,80

61,5 – 52,852,8 – 47,247,2 – 32,1

DENSIDADE GLOBAL E POROSIDADEDENSIDADE GLOBAL E POROSIDADE


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Determinação da densidade

Amostra Indeformada.avi.avi


UMIDADEUMIDADE

Umidade Umidade àà base de massa ou gravimbase de massa ou graviméétrica (U): trica (U): éé quantidade de quantidade de áágua que contgua que contéém o solo em m o solo em relarelaçção a massa de solo seco.ão a massa de solo seco.

%),( 1−= ggMMU

s

w

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UMIDADEUMIDADE

Umidade Umidade àà base de volume ou volumbase de volume ou voluméétrica (trica (θθ)): : ééa porcentagem de a porcentagem de áágua que contgua que contéém o solo com m o solo com relarelaçção ao volume de solo ão ao volume de solo

%),( 33 −= cmcmVV

t

wθ

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UMIDADEUMIDADEUmidade Umidade àà base de volumebase de volume

)( 3−= cmgVM

dt

sg

g

st dM

V =s

gw

g

s

w

Md

V

dMV

==θ

gs

w dMM

=θ gdU=θ

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POROSIDADE LIVRE DA POROSIDADE LIVRE DA ÁÁGUA: RefereGUA: Refere--se ao se ao espaespaçço poroso total que o poroso total que éé ocupado pelo ar ocupado pelo ar TambTambéém chamado de porosidade m chamado de porosidade drendrenáávelvel..

θαα −='GRAU DE SATURAGRAU DE SATURAÇÇÃO: RefereÃO: Refere--se quanto em se quanto em relarelaçção ao espaão ao espaçço poroso total o poroso total éé ocupado pela ocupado pela áágua.gua.

αθ

=SNEASNEAS

CICLO DA CICLO DA ÁÁGUA NA AGRICULTURAGUA NA AGRICULTURA

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ARMAZENAMENTO DE ARMAZENAMENTO DE ÁÁGUAGUA

ÉÉ dada por sua umidade e dada por sua umidade e pode ser medida por uma pode ser medida por uma ““altura de altura de ááguagua””..

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(Sólidos +Ar)

Água

Z

h

XY

hyxVw =zyxVt =

Água

SólidosAr

Água θ = ?


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(Sólidos +Ar)

Água hyxVw =

zh

zyxhyx

VV

t

w ===θ

zh θ=

zyxVt =

Z

h

XY

Água

SólidosAr

Água

Como o solo é um reservatório, quanto maior a profundidade (Z) maior a quantidade de água armazenada (h).


A quantidade de A quantidade de áágua que se deve adicionar ao gua que se deve adicionar ao solo (solo (ΔΔh) para elevar sua umidade de h) para elevar sua umidade de θθi a i a θθf, f, serseráá::

ÉÉ posspossíível estimar a altura de vel estimar a altura de áágua consumida pela gua consumida pela cultura ou a variacultura ou a variaçção de umidade no perfil do solo.ão de umidade no perfil do solo.

inicialfinal hhh −=Δ ( )ifzh θθ −=Δ

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DISPONIBILIDADE DE DISPONIBILIDADE DE ÁÁGUA DO SOLO PARA GUA DO SOLO PARA AS PLANTASAS PLANTAS

SATURASATURAÇÇÃO: Um solo estÃO: Um solo estáá saturado quando todos saturado quando todos os seus poros estão ocupados pela os seus poros estão ocupados pela áágua.gua.

CAPACIDADE DE CAMPO: A CAPACIDADE DE CAMPO: A áágua ocupa e estgua ocupa e estááretida nos poros pequenos do solo e o ar ocupa retida nos poros pequenos do solo e o ar ocupa grande parte do espagrande parte do espaçço dos poros maiores. o dos poros maiores. ÉÉ o o limite superior de umidade.limite superior de umidade.

A quantidade de A quantidade de áágua que pode reter um solo gua que pode reter um solo ààcapacidade de campo depende da quantidade de capacidade de campo depende da quantidade de microporosmicroporos ⇒⇒ texturatextura..

Energia de retenEnergia de retençção de ão de áágua na CC = gua na CC = --1/3atm.1/3atm.NEASNEAS

DISPONIBILIDADE DE DISPONIBILIDADE DE ÁÁGUA DO SOLOGUA DO SOLOPARA AS PLANTASPARA AS PLANTAS

CAPACIDADE DE CAMPO:CAPACIDADE DE CAMPO:Marca o limite superior de Marca o limite superior de áágua no solo, prontagua no solo, pronta--mente mente dispondisponíível vel ààs plantass plantas

PONTO DE MURCHA: PONTO DE MURCHA: Marca o limite inferior de Marca o limite inferior de aproveitamento da aproveitamento da áágua do gua do solo pelas plantas.solo pelas plantas.

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LIMITES DE UMIDADE

LimiteInferior

LimiteCrítico

LimiteSuperiorR

ESERVATÓRIO


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Limite inferior

Limite Crítico

Limite SuperiorRESERVATÓRIO


CAPACIDADE DE CAMPO:CAPACIDADE DE CAMPO:Marca o limite superior de Marca o limite superior de áágua no solo, gua no solo, prontamente disponprontamente disponíível vel ààs plantass plantas

CC.CC.aviaviPONTO DE MURCHA:PONTO DE MURCHA:’’

Marca o limite inferior de aproveitamento da Marca o limite inferior de aproveitamento da áágua gua do solo pelas plantasdo solo pelas plantas

PMP.PMP.aviavi

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DISPONIBILIDADE DE DISPONIBILIDADE DE ÁÁGUAGUA(LIMITES DE UMIDADE)(LIMITES DE UMIDADE)

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TOTAL

Limite inferior

Limite Crítico


ÁÁGUA DISPONGUA DISPONÍÍVELVEL

Considerando os conceitos de capacidade de Considerando os conceitos de capacidade de campo e ponto de murcha e, principalmente, campo e ponto de murcha e, principalmente, entendendo ser o solo um reservatentendendo ser o solo um reservatóório de rio de áágua gua para as plantas, podepara as plantas, pode--se expressar a quantidade se expressar a quantidade de de áágua dispongua disponíível para uma dada profundidade vel para uma dada profundidade corresponde corresponde àà profundidade efetiva do sistema profundidade efetiva do sistema radicular da cultura.radicular da cultura.

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DISPONIBILIDADE TOTAL DE DISPONIBILIDADE TOTAL DE ÁÁGUA (DTA)GUA (DTA)

ÁÁgua dispongua disponíível (AD), quantidade de vel (AD), quantidade de áágua que o gua que o solo pode armazenar, entre CC e PM, na camada de solo pode armazenar, entre CC e PM, na camada de solo explorada pelas rasolo explorada pelas raíízes da cultura (Z).zes da cultura (Z).

( ) ZDTA pmCC θθ −=

em que:em que:DTA DTA –– disponibilidade total de disponibilidade total de áágua, Cm;gua, Cm;θθcccc –– umidade do solo umidade do solo àà capacidade de campo, cmcapacidade de campo, cm3.3.cmcm--33;;θθpm pm –– umidade do solo ao ponto de murcha, cmumidade do solo ao ponto de murcha, cm3.3.cmcm--33;;Z Z -- profundidade efetiva do sistema radicular, cmprofundidade efetiva do sistema radicular, cm

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DISPONIBILIDADE REAL DE DISPONIBILIDADE REAL DE ÁÁGUA (DRA)GUA (DRA)

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RESERVA

REAL

Limite inferior

Limite Crítico


DISPONIBILIDADE REAL DE DISPONIBILIDADE REAL DE ÁÁGUA (DRA)GUA (DRA)

Corresponde a uma reserva de Corresponde a uma reserva de áágua dispongua disponíível que vel que pode ser consumida sem que as plantas exerpode ser consumida sem que as plantas exerççam am esforesforçço excessivo, sem que se configure do excessivo, sem que se configure dééficit ficit hhíídrico capaz de afetar a produdrico capaz de afetar a produçção.ão.

em que:em que:DRA DRA –– disponibilidade real de disponibilidade real de áágua, cm;gua, cm;ff –– frafraçção da disponibilidade total de ão da disponibilidade total de áágua que a planta gua que a planta pode utilizar, antes que se configure dpode utilizar, antes que se configure dééficit hficit híídrico,drico,

( ) ZfDTAfDRA pmCC θθ −==

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DISPONIBILIDADE REAL DE DISPONIBILIDADE REAL DE ÁÁGUA (DRA)GUA (DRA)Fator/fraFator/fraçção de disponibilidade ão de disponibilidade -- ff

A fraA fraçção de disponibilidade ou de esgotamento de ão de disponibilidade ou de esgotamento de áágua dispongua disponíível, depende:vel, depende:

tipo de culturatipo de culturatipo de solotipo de solomagnitude da demanda magnitude da demanda evapotranspiroevapotranspiro--mméétricatricada planta (clima).da planta (clima).

DoorenbosDoorenbos e e KassanKassan (1979) sugerem valores de (1979) sugerem valores de ““ff””em funem funçção do grupo ao qual pertence a cultura e da ão do grupo ao qual pertence a cultura e da evapotranspiraevapotranspiraççãoão mmááxima dixima diáária. ria.

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Grupo 1: cebola, arroz, alho, folhosas;Grupo 1: cebola, arroz, alho, folhosas;Grupo 2: feijão, trigo, ervilha;Grupo 2: feijão, trigo, ervilha;Grupo 3: milho, girassol, tomate, batata;Grupo 3: milho, girassol, tomate, batata;Grupo 4: algodão, amendoim, sorgo, soja, canaGrupo 4: algodão, amendoim, sorgo, soja, cana--dede--aaçúçúcar.car.

Evapotranspiração máxima – ETm (mm dia-1)Grupo de culturas

2 3 4 5 6 7 8 9 10

1234

0,500,680,800,88

0,420,560,700,80

0,350,480,600,70

0,300,400,500,60

0,250,350,450,55

0,220,320,420,50

0,220,280,380,45

0,200,250,350,42

0,180,220,300,40

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DISPONIBILIDADE REAL DE DISPONIBILIDADE REAL DE ÁÁGUA (DRA)GUA (DRA)Fator/fraFator/fraçção de disponibilidade ão de disponibilidade -- ff

ospgmt ψψψψψ +++=

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• Bernardo, S. Manual de irrigação

• Klar, A. Água no sistema solo-planta-atmosfera

• Reichardt, K. Processos de transferência no sistema solo-planta-atmosfera

• Reichardt, K. A água em sistemas agrícolas

Bibliografia consultada e recomendadaBibliografia consultada e recomendada

RELARELAÇÇÃO SOLOÃO SOLO--ÁÁGUAGUA

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