SOL640Lab_2003

UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIOSA

DEPARTAMENTO DE SOLOS

SOL 640

FSICA DO SOLO

MTODOS DE ANLISES

FSICAS DO SOLO

Professor Hugo A. Ruiz

2003

SOL 640 Fsica do Solo UFV/DPSMtodos de Anlises Fsicas do Solo

1

CONTEDO

1. Mdulo 11.1. Amostragem do solo

1.1.1. Retirada de amostra com anel volumtrico1.1.2. Retirada de amostra para determinao da densidade do solo pelo mtodo do

torro parafinado1.1.3. Retirada de amostra para determinao da distribuio do tamanho dos agregados1.1.4. Retirada de amostra desestruturada

1.2. Determinaes preliminares1.2.1. Umidade atual1.2.2. Umidade residual e fator f

2. Mdulo 22.1. Condutividade hidrulica em meio saturado2.2. Microporosidade2.3. Densidade do solo (mtodo do anel volumtrico)2.4. Densidade das partculas (mtodo do balo volumtrico)2.5. Porosidade total2.6. Macroporosidade2.7. Mtodos adicionais para determinar a densidade do solo

2.7.1. Mtodo do torro parafinado2.7.2. Mtodo da proveta

3. Mdulo 33.1. Anlise granulomtrica (disperso total)3.2. Argila dispersa em gua3.3. ndice de disperso e ndice de floculao3.4. Relao silte/argila

4. Mdulo 44.1. Curva caracterstica da gua do solo4.2. Equivalente de umidade4.3. Capacidade de campo de Latossolos e Neossolos Quartzarnicos

5. Mdulo 55.1. Estabilidade e distribuio do tamanho dos agregados

5.1.1. Separao de agregados por via seca5.1.2. Separao de agregados por via mida

6. Literatura consultada


2

MDULO 1

1.1. Amostragem do Solo

Dependendo da anlise que ser executada, as amostras retiradas do campo devempreservar a estrutura natural do solo. Essa uma exigncia daquelas determinaes que levamem considerao o volume total do solo ou o volume do seu espao poroso, como, porexemplo, a densidade do solo, a porosidade total, a macro e microporosidade, a umidade base de volume, etc. Essas amostras tambm sero utilizadas na estimativa da distribuio dotamanho dos agregados.

Outras determinaes so realizadas com amostras desestruturadas, destacando-se aanlise granulomtrica, a densidade das partculas, a reteno de gua em baixos potenciais(elevadas tenses), a superfcie especfica, etc.

A terra fina seca ao ar (TFSA) a frao de solo utilizada, normalmente, nas anlisesfsicas e qumicas. Consiste na parte da amostra de solo que passa atravs da peneira de 2 mmde malha, aps ter sido deixada at completa dessecao ao ar. importnte que a totalidadeda amostra retirada do campo seja peneirada, para assegurar a representatividade do solosubmetido anlise.

1.1.1. Retirada de Amostra com Anel Volumtrico

A amostra ser utilizada, seqencialmente, na determinao da condutividadehidrulica em meio saturado, da microporosidade, da densidade do solo e, por ltimo, apspeneiramento, da densidade das partculas. Com esses dados sero calculadas, tambm, aporosidade total e a macroporosidade.

Procedimento:

Rotular e pesar dois anis volumtricos, com aproximao de 0,01 g;

determinar as dimenses dos cilindros, com paqumetro, e calcular seu volume (VT):

4LdLrV

22

T

== (1.1)

em que r o raio (cm); d, o dimetro (cm); e L, a altura do cilindro (cm);

no campo, limpar a rea a ser amostrada e retirar a amostra com estrutura indeformadaatravs do anel volumtrico. Acertar o solo nas extremidades do anel, de forma a ocuparexatamente o volume do cilindro, com o auxlio de faca ou canivete, evitando acompactao da amostra;

se houver compactao ou perda parcial de solo nas extremidades do cilindro, realizarnova amostragem.


3

1.1.2. Retirada de Amostra para Determinao da Densidade do Solo peloMtodo do Torro Parafinado

Procedimento:

Em local prximo ao da amostragem com anel volumtrico, retirar seis a oito torres desolo, com dimenso de aproximadamente 5 cm cada um;

no laboratrio, deix-los em local ventilado e seco at completa dessecao ao ar.

1.1.3. Retirada de Amostra para Determinao da Distribuio do Tamanhodos Agregados

Procedimento:

Em local prximo ao da amostragem com anel volumtrico, retirar bloco de solo deaproximadamente 30 x 20 x 15 cm e deixar secar ao ar;

destorro-lo com as mos cuidadosamente, quebrando os agregados maiores;

passar a amostra em peneira de 4 mm de malha e reter na de 2 mm. Nas determinaes,utilizar-se-o os agregados com tamanho entre 4 e 2 mm.

1.1.4. Retirada de Amostra Desestruturada

Procedimento:

Em local prximo ao da amostragem com anel volumtrico, retirar aproximadamente 1 kgde amostra desestruturada, at a profundidade de trabalho previamente estabelecida;

no laboratrio, destorroar manualmente, passar a totalidade da amostra por peneira de 2mm de malha e deix-la em local ventilado e seco at completa dessecao ao ar.

1.2. Determinaes Preliminares

1.2.1. Umidade Atual

o contedo de gua do solo quando da retirada da amostra no campo.

Procedimento:

Retirar amostra de solo de aproximadamente 30 g e, imediatamente, coloc-la em recipientecom tampa, previamente tarado com aproximao de 0,01 g (MR). No laboratrio, pesar oconjunto com aproximao de 0,01 g [M(R+Solo+gua)];


4

levar estufa a 100-105oC, durante 48 h. Retirar, colocar em dessecador, deixar atingir atemperatura ambiente e pesar com aproximao de 0,01 g [M(R+Solo)].

Clculos:

( ) ( )( ) ( ) Solo

gua

RSoloR

SoloRguaSoloR

M

M

MM

MMUAtual =

=

+

+++(1.2)

1.2.2. Umidade Residual e Fator f

A umidade residual (UR) a mxima quantidade de gua que o solo capaz deadsorver da atmosfera, em forma de vapor, para manter-se em equilbrio com o ambiente.

O fator f um fator de correo dos resultados de anlises de solo feitas em TFSA paraexpress-los em terra fina seca em estufa (TFSE).

Procedimento:

Pesar aproximadamente 20 g de terra fina seca ao ar, com aproximao de 0,0001 g, emrecipiente previamente tarado com aproximao de 0,0001 g;

levar estufa a 100-105oC, durante 24 h. Retirar, colocar em dessecador, deixar atingir atemperatura ambiente e pesar com aproximao de 0,0001 g.

Clculos:

TFSE

TFSETFSAM

MMUR

= (1.3)

TFSE

TFSAMM

f = (1.4)


5

MDULO 2

A apresentao das determinaes deste mdulo responde seqncia com que serorealizadas as anlises que utilizam amostras retiradas com anel volumtrico. Observe que umanica amostra permite determinar a condutividade hidrulica em meio saturado, amicroporosidade, a densidade do solo (mtodo do anel volumtrico) e a densidade daspartculas; esta ltima, aps peneiramento em malha de 2 mm. Com os dados apropriados,sero calculadas, tambm, a porosidade total e a macroporosidade.

2.1. Condutividade Hidrulica em Meio Saturado

A condutividade hidrulica do solo, em determinado contedo de gua, o quocienteentre o fluxo de gua atravs do solo e o gradiente hidrulico. Qualitativamente, acondutividade hidrulica importante para caracterizar os meios porosos em permeveis oucondutivos (baixa resistncia passagem de gua), semipermeveis (media resistncia) epouco permeveis (alta resistncia hidrulica).

Procedimento:

Antes da determinao, cada anel volumtrico receber um fragmento de tecido naextremidade inferior e um segmento de tubo de igual dimetro, de aproximadamente 5 cmde altura, na parte superior, que sero fixados por meio de anel de borracha ou fitaadesiva impermevel;

a amostra contida no anel ser saturada, de baixo para cima, para eliminar as bolhas de arpresas nos poros do solo. A saturao ser alcanada colocando-se a coluna dentro de umrecipiente com gua at aproximadamente 4/5 da altura do cilindro (L), por um perodo de48 horas. Para um solo rico em minerais de argila de elevada atividade e mdia a elevadasaturao por sdio, recomendvel usar soluo diluda de um sal de clcio como, porexemplo, cloreto de clcio. Aps a saturao, a superfcie do solo no anel ser protegidapor uma camada fina de l de vidro;

o conjunto ser fixado num suporte com auxlio de uma garra. Uma lmina de gua deespessura l ser aplicada, utilizando-se o sistema de "frasco de Mariotte" paramanuteno de carga constante. Um funil, tambm preso ao suporte por uma garra,recolhe a gua percolada para uma proveta (Figura 2.1);

to logo o escoamento permanente tenha-se estabelecido, isto , quando toda a seo dopermemetro esteja contribuindo, cronometra-se o tempo (t) para o recolhimento de umvolume de gua na proveta (V). Considerar-se-o adequados os valores de V e t queapresentarem reprodutibilidade em cinco determinaes sucessivas;

do permemetro de carga constante, depois da retirada do segmento de tubo fixado naextremidade superior e da l de vidro, o anel volumtrico ser imediatamente transferido mesa de tenso para determinar a microporosidade.


6

Clculos:

A condutividade hidrulica em meio saturado na temperatura de trabalho (Ke, cm/s) calculada pela expresso:

iqKe = (2.1)

em que q o fluxo (cm/s) e i, o gradiente hidrulico (cm/cm). Numerador e denominador daEquao 2.1 so calculados utilizando as expresses:

tdV4

AtVq 2

== (2.2)

+=

+= 1

LLLi ll (2.3)

em que A a rea transversal da coluna de solo (cm2) de dimetro d (cm).

O valor de Ke, determinado nas condies ambientais, ser recalculado na temperaturade referncia de 20oC (K0) por meio da expresso:

20

ee0 KK

= (2.4)

em que e e 20 so a viscosidade dinmica da gua na temperatura ambiente e a 20oC,respectivamente (centipoise).

Figura 2.1. Esquema de um permemetro de coluna vertical e carga constante (Ferreira,2002).


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2.2. Microporosidade

Refere-se aos pequenos poros que permanecem com gua em uma amostra de solo,que, aps saturao, foi submetida a uma tenso equivalente a 60 cm de coluna de gua.

Procedimento:

Aps a determinao da condutividade hidrulica em meio saturado, transferir os anisvolumtricos para a mesa de tenso, preparada para trabalhar com tenso de 60 cm decoluna de gua;

aps 48 h, retirar os cilindros da mesa de tenso, retirar o pano e o elstico e transferir atotalidade da amostra mida para recipiente com tampa, previamente tarado. Pesar oconjunto com aproximao de 0,01 g;

levar estufa a 100-105oC, por 48 h. Retirar o conjunto, colocar a tampa, deixar atingir atemperatura ambiente e pesar com aproximao de 0,01 g.

Clculos:

( ) ( ) ( )Ld

4D

MM

V

VP 2

gua

SoloRguaSoloR

T

guaMicro

cm60

==

+++ (2.5)

em que Dgua, a densidade da gua, sempre considerada igual a 1,00 g/cm3.

2.3. Densidade do Solo (Mtodo do Anel Volumtrico)

A densidade do solo (DS) corresponde massa de solo seco por unidade de volume, ouseja, o volume do solo ao natural, incluindo o espao poroso.

Clculos:

( ) ( )[ ]Ld

MM4V

MD 2

RSoloR

T

SoloS

== + (2.6)

2.4. Densidade das Partculas (Mtodo do Balo Volumtrico)

A densidade das partculas (DP) corresponde massa por unidade de volume departculas de solo seco. Considera-se somente o espao ocupado pela matria slida do solo,independente da estrutura e compactao. A maioria dos constituintes minerais do soloapresenta densidade de partculas na faixa de 2,4 a 2,8 g/cm3. Valores maiores, da ordem de4,0 a 5,0 g/cm3, verificam-se para os xidos de ferro. A densidade das partculas de matriaorgnica do solo aproxima-se de 1,5 g/cm3.


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Procedimento:

Destorroar a amostra de solo retirada do anel volumtrico, aps secagem em estufa a100-105oC, tritur-la em gral de porcelana e pass-la integralmente por peneira de 2 mm;

aferir um balo volumtrico de 50 mL, de forma a determinar exatamente seu volume at 0,05 mL (VB);

transferir, para o balo volumtrico, aproximadamente 20 g da amostra peneirada, pesandocom aproximao de 0,01 g (MS);

adicionar volume conhecido de lcool etlico, de forma a cobrir a amostra de solo(aproximadamente 1 cm) e agitar cuidadosamente para eliminar as bolhas de ar queocupam o sistema poroso;

deixar aproximadamente 30 min em repouso e agitar, peridica e vagarosamente, paraeliminar possveis bolhas de ar remanescente nos prximos 30 min. Completar o volumedo balo, registrando o volume total de lcool gasto (VG);

realizar as mesmas operaes, utilizando gua deionizada em substituio do lcool etlico.

Clculos:

GB

S

S

SP VV

MVM

D

== (2.7)

em que VS o volume das partculas de solo (cm3).

2.5. Porosidade Total

a proporo do volume do solo no ocupado por partculas slidas. A denominaode porosidade total (PTotal), ou simplesmente porosidade, reserva-se para indicar a totalidadedo volume de vazios, sem diferenciao quanto a seu tamanho e geometria.

Clculos:

P

S

T

PorosTotal D

D1

VV

P == (2.8)

2.6. Macroporosidade

Refere-se aos grandes poros que perdem gua em uma amostra de solo, que, apssaturao, foi submetida a uma tenso equivalente a 60 cm de coluna de gua.

Clculos:

MicroTotalMacro PPP = (2.9)


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2.7. Mtodos Adicionais para Determinar a Densidade do Solo

2.7.1. Mtodo do Torro Parafinado

baseado na impermeabilizao de um torro, feita com parafina fundida ou resinaSARAN, de maneira a permitir mergulh-lo em gua e determinar seu volume.

Procedimento:

Pesar o torro seco ao ar, com aproximao de 0,01 g [M(Torro + UR)];

mergulhar o torro em parafina fundida at que se obtenha uma perfeita impermeabilizao.Esta etapa crtica. Para conseguir valores adequados de densidade do solo, a parafinadeve encontrar-se em temperatura muito prxima daquela de fuso/solidificao. O torrodeve ser mergulhado repetidamente, por brevssimos perodos, at sua completaimpermeabilizao. Assim, evita-se a penetrao da parafina no interior do torro, atravsdos grandes poros;

pesar o torro parafinado, com aproximao de 0,01 g [M(Torro + UR + Par)];

aferir bquer de 50 mL, utilizando bureta do mesmo volume. Deve-se tomar a precauode colocar o bquer na base do suporte da bureta, sempre na mesma posio, e acrescentargua deionizada, at que se elimine a primeira gota pelo bico do bquer (VB);

secar o bquer, colocar o torro parafinado, localizar o bquer na posio de trabalho edespejar gua deionizada at completar seu volume, registrando esse valor (VG);

determinar o volume da parafina (VPar), considerando que sua densidade (DPar) de 0,90 g/cm3;

utilizar outro torro da mesma amostra, mantido em condies semelhantes s do torroparafinado, para determinar o fator f, conforme indicado no Mdulo 1.

Clculos:

T

SoloS V

MD = (2.10)

( )f

MM URTorroSolo

+= (2.11)

( ) ( )Par

URTorroParURTorroGBParGBT D

MMVVVVVV +++

== (2.12)


10

2.7.2. Mtodo da Proveta

Este mtodo utilizado na determinao da densidade de solos muito poucoestruturados, com dificuldade de retirada de amostras com anel volumtrico ou de torres doperfil.

Procedimento:

Tarar uma proveta de 100 mL, com aproximao de 0,1 g [M(Proveta)];

acrescentar aproximadamente 30-35 cm3 de TFSA, deixando cair de uma s vez, e, emseguida, compactar o solo batendo a proveta cinco vezes sobre superfcie de borracha,com distncia de queda de aproximadamente 5 cm;

repetir esta operao por mais duas vezes, at que o nvel da amostra fique nivelado como trao do aferimento da proveta. Pesar a proveta com a mostra, com aproximao de 0,1 g[M(TFSA + Proveta)].

Clculos:

( ) ( )[ ]( )ovetaPr

ovetaProvetaPrTFSA

T

SoloS V

f1MM

VM

D

==+ (2.13)


11

MDULO 3

3.1. Anlise Granulomtrica (Disperso Total)

A anlise granulomtrica realizada em trs etapas: aplicao de pr-tratamentos pararemoo de agentes cimentantes e floculantes, disperso da amostra de solo e quantificaodas fraes texturais.

A primeira etapa, normalmente pouco utilizada nas anlises de rotina, visa remoode matria orgnica, xidos de ferro, carbonatos e sais solveis. Considerandoespecificamente os xidos de ferro, o tratamento com soluo de ditionito-citrato-bicarbonato,proposto por Mehra & Jackson (1960), no deveria ser utilizado em solos caractersticos deregies tropicais e midas. Esse pr-tratamento pode dissolver partculas de xidos de ferrodo tamanho das argilas, influenciando os resultados da anlise textural. Nesses solos, sugere-se a realizao de pr-tratamentos menos drsticos, como o que utiliza soluo de cidoclordrico a 0,05 mol/L (Barreto, 1986).

A disperso da amostra de solos fundamental na anlise textural. Esta etapa realizada mediante a utilizao de uma combinao de processos qumicos e desagregaomecnica. A disperso qumica baseada, fundamentalmente, no incremento da repulso daspartculas em resposta elevao do seu potencial zeta. Este processo normalmenterealizado pela saturao do complexo de troca catinica com sdio, pelo incremento dascargas negativas em resposta ao aumento do pH e pela diminuio da concentrao deeletrlitos na soluo, provocando a precipitao de compostos de alumnio ou clcio,segundo o ction predominante no complexo de troca - esta ltima caracterstica leva escolha do dispersante qumico a ser utilizado: hidrxido de sdio ou hexametafosfato desdio, respectivamente. A disperso fsica pode ser realizada por agitao rpida, agitaolenta ou ultra-som.

Para quantificar as fraes texturais, h necessidade de separ-las previamente.Dependendo do tamanho, utilizam-se o peneiramento, para as partculas de areia grossa e deareia fina, e a sedimentao, para as partculas de silte e de argila. Em se tratando daestimativa do tempo de sedimentao do silte, restringindo a poro superior da suspenso spartculas de argila, utiliza-se a Lei de Stokes, com algumas aproximaes que permitem suautilizao para o caso especfico das partculas de solo. A separao por peneiramento leva aresultados de maior confiabilidade, porm a separao por sedimentao se impe nadiferenciao de silte e argila, por no haver peneiras de 0,002 mm.

Procedimento:

Pesar aproximadamente 10 g de terra fina seca ao ar, com aproximao de 0,01 g, embquer de 250 mL;

acrescentar 50 mL de soluo de NaOH 0,1 mol/L e 150 mL de gua deionizada; agitarcom basto de vidro e deixar em repouso por um perodo mnimo de 6 h;

dependendo do tipo de disperso mecnica indicada, agitar durante 15 min, a 12.000 rpm,ou durante 16 h, a 50 rpm;


12

passar a suspenso para proveta de 500 mL atravs de peneira de malha de 0,053 mm,forando a passagem do material (silte + argila) com jatos de gua (pisseta). Completar ovolume da proveta at o aferimento, com o auxlio da pisseta;

agitar a suspenso durante 20 s com um basto e, imediatamente, coletar um volume de 25mL utilizando pipeta aferida. Colocar a suspenso (silte + argila) em bquer de 50 mL,previamente tarado com aproximao de 0,0001 g, e levar estufa a 100-105oC, durante 48 h.Retirar, colocar em dessecador, deixar atingir a temperatura ambiente e pesar comaproximao de 0,0001 g;

determinar a temperatura da suspenso remanescente (475 mL) e, por meio da Lei deStokes, calcular o tempo necessrio para a sedimentao do silte nos 5 cm superiores daproveta, utilizando o valor da densidade das partculas determinada com lcool. Agitar asuspenso durante 20 s com um basto e deixar em repouso;

decorrido o tempo calculado, introduzir cuidadosamente uma pipeta aferida de 25 mL, ata profundidade de 5 cm, e coletar a suspenso (argila). Transferir para bquer de 50 mL,previamente tarado com aproximao de 0,0001 g, e levar estufa a 100-105oC, durante 48 h.Retirar, colocar em dessecador, deixar atingir a temperatura ambiente e pesar comaproximao de 0,0001 g;

Passar, com auxlio de jato de gua, o material retido na peneira de malha de 0,053 mm(areia) atravs de peneira de malha de 0,210 mm, separando a areia grossa (2,00-0,210mm) da areia fina (0,210-0,053 mm). Transferir cada uma dessas fraes para bquerpreviamente tarado com aproximao de 0,01 g, e levar estufa a 100-105oC, durante 48 h.Retirar, colocar em dessecador, deixar atingir a temperatura ambiente e pesar comaproximao de 0,01 g.

Clculos:

As propores de areia grossa (AG), areia fina (AF), argila (Arg) e silte (S) (xi), emkg/kg, so calculadas utilizando as expresses:

fM

1MxTFSA

AGAG = (3.1)

fM

1MxTFSA

AFAF = (3.2)

( )[ ]{ } fM1

VVMMMx

TFSAC

TDDArgS)ArgS( += ++ (3.3)

( )[ ] fM

1VVMMMx

TFSAC

TDDArgArg += (3.4)

( ) ArgArgSS xxx = + (3.5)


13

em que M a massa (g) das fraes texturais, da terra final seca ao ar (TFSA) e dodispersante (D); VT, o volume total da disperso (mL); e VC, o volume coletado (mL). Comoas propores calculadas devem levar em considerao a umidade residual da TFSA, osresultados obtidos so multiplicados pelo fator f de modo a referi-los TFSE.

A somatria das propores de todos os componentes de um sistema deve ser,necessariamente, igual unidade (xi = 1). No entanto, por diversas razes, o valor exato dificilmente alcanado. Consideram-se aceitveis as determinaes nas quais a soma dessaspropores se localiza no intervalo 0,92 xi 1,02. Assim, recalculam-se as propores deforma a atingir o valor unitrio, utilizando as expresses:

i

AGAG x

x'x

= (3.6)

i

AFAF x

x'x

= (3.7)

i

SS x

x'x

= (3.8)

i

ArgArg x

x'x

= (3.9)

3.2. Argila Dispersa em gua

aquela determinada em anlise granulomtrica, utilizando-se apenas a gua comodispersante.

Procedimento:

Pesar aproximadamente 10 g de terra fina seca ao ar, com aproximao de 0,01 g, embquer de 250 mL;

acrescentar 200 mL de gua deionizada, agitar com basto de vidro e deixar em repousopor um perodo mnimo de 6 h;

dependendo do tipo de disperso mecnica indicada, agitar durante 15 min, a 12.000 rpm,ou durante 16 h, a 50 rpm;

passar a suspenso para proveta de 500 mL e completar o volume da proveta at oaferimento, com o auxlio de uma pisseta;

determinar a temperatura da suspenso e, por meio da Lei de Stokes, calcular o temponecessrio para a sedimentao do silte nos 5 cm superiores da proveta, utilizando o valorda densidade das partculas determinada com lcool. Agitar a suspenso durante 20 s comum basto e deixar em repouso;


14

decorrido o tempo calculado, introduzir cuidadosamente uma pipeta aferida de 25 mL, ata profundidade de 5 cm, e coletar a suspenso (argila). Transferir para bquer de 50 mL,previamente tarado com aproximao de 0,0001 g, e levar estufa a 100-105oC, durante 48 h.Retirar, colocar em dessecador, deixar atingir a temperatura ambiente e pesar comaproximao de 0,0001 g.

Clculos:

A proporo da argila dispersa em gua (xADA), em kg/kg, calculada utilizando aexpresso:

fM

1VVMx

TFSAC

TADAADA = (3.10)

3.3. ndice de Disperso e ndice de Floculao

O ndice de disperso (ID) a proporo da argila dispersa em gua em relao argila total. O ndice de floculao (IF), seu complemento, representa a proporo de argilanaturalmente floculada em relao argila total.

Clculos:

Arg

ADA'x

xID = (3.11)

ID1'x

x'xIF

Arg

ADAArg == (3.12)

3.4. Relao Silte/Argila

utilizada como indicativo do grau de intemperismo do solo e da movimentaoeventual de argila no perfil.

Clculos:

Arg

S'x'x

)Argila/Silte(laoRe = (3.13)


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MDULO 4

4.1. Curva Caracterstica da gua do Solo

Aplicando-se uma pequena suco (tambm denominada tenso ou pressosubatmosfrica) gua num solo inicialmente saturado, esvaziar-se-o os poros maiores.Incrementando a tenso, o solo perder mais gua, correspondendo quela que ocupava osgrandes poros, incapazes de ret-la contra a suco aplicada.

Um incremento gradual na tenso provocar o esvaziamento de poros cada vezmenores at que, com valores elevados de tenso (valores baixos de potencial), somente osporos muito pequenos tenham gua. Paralelamente, com o incremento da tenso, diminuir aespessura do filme de gua em torno da superfcie das partculas do solo.

A quantidade de gua retida pelo solo (), em equilbrio com determinado potencial, funo do tamanho e volume dos poros e da superfcie especfica das partculas da faseslida, isto , funo do potencial matricial (m). Essa funo denominada curvacaracterstica da gua do solo e representada por uma destas duas formas:

)(fm = (4.1)

)(f m= (4.2)

No existe uma teoria satisfatria para predizer a relao entre o potencial matricial eo contedo de gua, baseando-se nas propriedades bsicas do solo. Os efeitos de adsoro egeometria dos poros so, freqentemente, de complexidade excessiva para serem descritos porum modelo matemtico simples. Assim, as funes representadas pelas Equaes 4.1 ou 4.2 sogeralmente determinadas de forma experimental, utilizando extratores de placa ou membranaporosa.

A gua retida a valores relativamente elevados de potencial (intervalo entre 0 e -100 kPa)depende da geometria da amostra, isto , do arranjo e das dimenses dos poros. Nesta faixa depotencial, o efeito capilar proporcionalmente mais importante.

Pelo contrrio, a reteno de gua a baixos valores de potencial respondefundamentalmente adsoro e, em conseqncia, praticamente independe de fatoresgeomtricos, sendo a densidade do solo e a porosidade de pouca importncia. Nesta faixapredomina o efeito de adsoro, associado textura e superfcie especfica dos constituintesslidos do solo.

Essas colocaes indicam a convenincia de utilizar amostras com estruturapreservada para valores de potencial elevados e amostras desestruturadas para baixos valoresde potencial. Porm, pela dificuldade de obteno das amostras com estrutura natural,normalmente, na rotina, trabalha-se com amostras peneiradas em todo o intervalo analisado.Essa aproximao no interfere nas curvas caractersticas da gua do solo daqueles materiaisnaturalmente pouco estruturados e dos Latossolos quando se considera a umidade base depeso, como mostrado por Gomes et al. (1994).


16

Procedimento:

Na determinao, deve-se escolher, dentre as placas disponveis, aquela que apresentapresso de borbulhamento mais prxima da presso de trabalho. Assim, a amostra atingiro equilbrio com a presso aplicada com menos tempo de permanncia no extrator. Otrabalho ser executado de acordo com esta seqncia:

distribuir os anis de borracha na placa porosa e colocar, por duplicado, amostrapeneirada por malha de 2 mm. Adicionar gua na placa de presso at que o nvelfique prximo da borda superior do anel e deixar por um perodo mnimo de 12 h, parapermitir a saturao da placa e da amostra de solo;

fechar o extrator e abrir os reguladores de presso, acompanhando as instruesespecficas do manual do extrator at atingir a presso de trabalho;

deixar nessas condies durante 72 h, observando ausncia de drenagem provenientedas amostras no extrator;

descarregar a presso, abrir o extrator, retirar as placas e transferir cada amostra pararecipiente com tampa previamente tarado, com aproximao de 0,01 g (MR). Pesar oconjunto com aproximao de 0,01 g [M(R+Solo+gua)];

levar estufa a 100-105oC, durante 48 h. Retirar, colocar em dessecador, deixar atingir atemperatura ambiente e pesar com aproximao de 0,01 g [M(R+Solo)];

as presses de trabalho sero estabelecidas segundo cada caso especfico. Sugere-setrabalhar, como rotina, com extraes aos valores de potencial de -10, -30, -60, -100, -800e -1.500 kPa.

Clculos:

( ) ( )( ) ( ) Solo

gua

RSoloR

SoloRguaSoloR

M

M

MM

MMU =

=

+

+++(4.3)

gua

SD

DU= (4.4)

( ) ( )kPaP10guacmH (4.5)

== logHlogpF (4.6)

A curva caracterstica da gua do solo ser construda representando graficamente osdiferentes pontos experimentais. Esses pontos devem ser acrescidos do contedo de gua noestado de referncia. Para o potencial matricial zero:

P

STotal0 D

D1P == = (4.7)


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4.2. Equivalente de Umidade

Por este mtodo, amostras peneiradas de solo, previamente saturadas com gua, sosubmetidas a uma fora centrfuga de mil vezes a gravidade, durante 30 min. Essa fora, emcentrfuga com rotor especfico, equivale a um valor de potencial de -33 kPa.

A quantidade de gua retida no solo determinada pelo equivalente de umidadeaproxima-se da capacidade de campo em solos de regies temperadas, com presenapredominante de argilas de atividade alta.

Procedimento:

O Laboratrio de Fsica do Solo do DPS/UFV possui uma centrfuga marca International,modelo M.E, com rotor especfico, para a determinao do equivalente de umidade. Asamostras de solo, peneiradas em peneira de malha de 2 mm, sero colocadas em caixasespecficas, prprias do equipamento. Essas caixas possuem fina tela de arame numaextremidade, para permitir a retirada de gua da amostra. Na determinao executar-se-oos seguintes passos:

recobrir a tela da caixa com papel de filtro e, sobre este, colocar uma camada de solode aproximadamente 1 cm de espessura;

saturar as amostras por um perodo mnimo de 6 h e coloc-las no rotor paracentrifugar, a 2.440 rpm, por 30 min;

transferir cada amostra para recipiente com tampa previamente tarado, comaproximao de 0,01 g (MR). Pesar o conjunto com aproximao de 0,01 g[M(R+Solo+gua)];

levar estufa a 100-105oC, durante 48 h. Retirar, colocar em dessecador, deixar atingir atemperatura ambiente e pesar com aproximao de 0,01 g [M(R+Solo)].

Clculos:

( ) ( )( ) ( ) Solo

gua

RSoloR

SoloRguaSoloR

M

M

MM

MMU =

=

+

+++(4.8)

4.3. Capacidade de Campo de Latossolos e Neossolos Quartzarnicos

A capacidade de campo pode ser definida como a mxima quantidade de gua queum solo capaz de reter, em condies normais, quando diminui significativamente a aogravitacional. Como conseqncia do dinamismo do sistema e da dependncia de diversosfatores, a capacidade de campo deveria ser considerada uma caracterstica do solo a serdeterminada no campo.

Entretanto, testes de laboratrio apresentam valores prximos aos dos medidos nocampo, quando essa caracterstica avaliada em Latossolos e Neossolos Quartzarnicos. Ruizet al. (2003) propuseram equao para estimar a capacidade de campo (CC) desses solos pela


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determinao do equivalente de umidade (EU). Quando as variveis so expressas em kg/kg,utiliza-se a relao:

EU888,0081,0CC += R2 = 0,910 (4.9)

O intercepto da equao, diferente de zero e positivo, confirma que nos Latossolos eNeossolos Quartzarnicos o critrio clssico, que fixa o potencial matricial da capacidade decampo em -33 kPa deve ser alterado. Nesses solos, a capacidade de campo situa-se,normalmente, na faixa de -10 a -6 kPa. Assim, a determinao do equivalente de umidadeexige a utilizao da equao apresentada na estimativa da capacidade de campo.


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MDULO 5

5.1. Estabilidade e Distribuio do Tamanho dos Agregados

A agregao pode ser conceituada como a unio de partculas primrias do solo(areia, silte e argila) para formar partculas secundrias ou agregadas. Em conseqncia, oagregado pode ser definido como um conjunto coerente de partculas primrias, caracterizadopor apresentar foras de coeso diferenciadas, maiores entre suas partculas constitutivas queaquelas que as ligam s partculas adjacentes.

Por essa razo, a desintegrao de uma massa de solo em agregados exige aimposio de uma fora para separ-los. A estabilidade dos agregados indica a capacidade deresistncia diante da fora imposta, isto , avalia a fora de coeso entre as partculas.

Para comparar a distribuio do tamanho ou a estabilidade dos agregados do solo, necessrio aplicar uma fora-padro. Para essa medida apresentar resultados de maioraplicabilidade, as foras que provocam a desintegrao deveriam assemelhar-se quelasesperadas no campo. No Brasil, em geral, utilizam-se mtodos padronizados para soloscaractersticos de regies temperadas. Intentos para adequ-los s condies dos solosbrasileiros so pouco freqentes, devendo destacar-se, entre outros, trabalhos realizados noDPS/UFV (Jucksch, 1987).

5.1.1. Separao de Agregados por Via Seca

Este mtodo tende a reproduzir a desintegrao de agregados provocada por ao dovento sobre a superfcie do solo seco. O vento tem condies de separar, somente, proporopequena de partculas que, naturalmente, apresentam-se muito soltas, isto , com foras decoeso muito fracas.Essas partculas, porm, uma vez movimentadas, sofrem acelerao, comsubstancial incremento da sua energia cintica. Ao colidir novamente com a superfcie dosolo, a abraso provoca a separao de novas partculas, multiplicando o processo.

Procedimento:

Pesar 100 g de agregados de 4-2 mm de dimetro, com aproximao de 0,01 g;

colocar os agregados em peneira de malha de 2 mm, integrante de um conjunto que incluipeneiras de 1; 0,5; 0,25; e 0,105 mm. Colocar o conjunto em agitador tipo Rotap, develocidade controlada e movimentos rotatrios com vibrao, durante 15 min;

transferir os agregados retidos em cada peneira e no fundo do conjunto para recipientespreviamente tarados, com aproximao de 0,01 g. Levar estufa a 100-105oC, durante 24h. Retirar, colocar em dessecador, deixar atingir a temperatura ambiente e pesar comaproximao de 0,01 g.


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Clculos:

A proporo de agregados de cada uma das seis classes (xi) ser calculada pelaexpresso:

i

ii M

Mx

= (5.1)

em que Mi a massa de agregados da classe i (g).

Com os valores das propores de agregados, calcular-se-o o dimetro mdioponderado (DMP) e o dimetro mdio geomtrico (DMG) utilizando as expresses:

iiDMxDMP = (5.2)

( )ii DMlogx10DMG = (5.3)

em que DMi o dimetro mdio da classe i (mm).

5.1.2. Separao de Agregados por Via mida

Este mtodo tende a reproduzir a desintegrao de agregados provocada por ao dachuva sobre a superfcie do solo. O processo de umedecimento pode ser marcadamentedestrutivo. A hidratao de ons, a expanso de alguns constituintes do solo e o escape sobpresso, de forma repentina, do ar aprisionado quando ocorre o umedecimento rpido do solopodem levar imploso dos agregados. Esses efeitos so mais significativos quanto menor fora umidade inicial do solo.

Procedimento:

Pesar duas amostras de 25 g de agregados de 4-2 mm de dimetro, com aproximao de0,01 g; umedec-las por meio de atomizador e deix-las em repouso por 2 h;

colocar os agregados em peneira de malha de 2 mm, integrante de um conjunto que incluipeneiras de 1; 0,5; 0,25; e 0,105 mm. Colocar o conjunto em agitador de Yoder, regulado commovimento de oscilao vertical de 5 cm de amplitude e 26 oscilaes/min, durante 15 min;

transferir os agregados retidos em cada peneira para recipientes previamente tarados, comaproximao de 0,01 g; levar estufa a 100-105oC, durante 48 h.; retirar, colocar emdessecador, deixar atingir a temperatura ambiente e pesar, com aproximao de 0,01 g.

Clculos:

As propores dos agregados de 4-2; 2-1; 1-0,5; 0,5-0,25; e 0,25-0,105 mm serocalculadas de conformidade com a Equao 5.1, com a Mi calculada pela expresso:


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fM

M Agregadosi = (5.4)

em que MAgregados a massa de agregados secos ao ar (g).

A proporo de agregados da classe


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LITERATURA CONSULTADA

BARRETO, W. Eletroqumica de solos tropicais de carga varivel: capacidade da duplacamada eltrica. Itagua, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, 1986. 273p.(Tese de Doutorado)

CURI, N.; LARACH, J.O.I.; KMPF, N.; MONIZ, A.C. & FONTES, L.E.F. Vocabulrio decincia do solo. Campinas, Sociedade Brasileira de Cincia do Solo, 1993. 89p.

EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECURIA - EMBRAPA. Manual demtodos de anlise de solo. Rio de Janeiro, Servio Nacional de Levantamento eConservao de Solos, 1979. no paginado.

EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECURIA - EMBRAPA. Manual demtodos de anlise de solo. 2.ed. Rio de Janeiro, Centro Nacional de Pesquisa de Solos,1997. 212p.

FERREIRA, P.A. Drenagem de terras agrcolas. Viosa, Departamento de EngenhariaAgrcola, Universidade Federal de Viosa, 2002. 211p.

FORSYTHE, W. Fsica de suelos. Manual de laboratorio. San Jos, Instituto Interamericanode Ciencias Agrcolas, 1975. 212p.

GOMES, T.C.A.; DE MUNER, L.H. & RUIZ, H.A. Reteno de gua at -100 kPa emamostras indeformadas e deformadas do horizonte B de um LV e de um PV. In:REUNIO BRASILEIRA DE MANEJO E CONSERVAO DO SOLO E DA GUA,10., Florianpolis, 1994. Resumos. Florianpolis, Sociedade Brasileira de Cincia do Solo,1994. p.320-321.

JUCKSCH, I. Calagem e disperso de argila em amostra de um Latossolo Vermelho-Escuro.Viosa, Universidade Federal de Viosa, 1987. 37p. (Tese de Mestrado)

KLUTE, A., ed. Methods of soil analysis. Part 1. Physical and mineralogical methods. 2.ed.Madison, American Society of Agronomy, Soil Science Society of America, 1986.1188p. (Agronomy Series, 9)

McKEAGUE, J.A., ed. Manual on soil sampling and methods of analysis. 2.ed. Ottawa,Canadian Society of Soil Science, 1978. 212p.

MEHRA, O.P. & JACKSON, M.L. Iron oxide removal from clays by dithionite-citrate-bicarbonate system buffered with sodium bicarbonate. Clays Clay Miner., 7:.317-327,1960.

RUIZ, H.A.; FERREIRA, G.B. & PEREIRA, J.B. Estimativa da capacidade de campo deLatossolos e Neossolos Quartzarnicos pela determinao do equivalente de umidade.R. Bras. Ci. Solo, 27:389-393, 2003.

VETTORI, L. Mtodos de anlise de solo. Rio de Janeiro, Equipe de Pedologia e Fertilidadedo Solo do Ministrio da Agricultura, 1969. 24p. (Boletim Tcnico, 7)

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