AGUA NO SOLO
RESERVAS DE ÁGUA DO PLANETA
Toda água
Água Doce
do todo
Superfície
do todo
De toda água doce superficialGeleiras
do mundo
Oceanos
apenas 51,8% (0,333% do total)Lagos
está
Lagos salinos
disponível, dos quais 70% são usados
Atmosfera
na Subterrânea
irrigação.
Superfície
Água
Doce
Umidade do
solo
Aquíferos
Rios e córregos
Portanto, racionalizar o uso da água na
agricultura, por meio da correta
determinação da ET da cultura é
imprescindível.
INDICADORES DE
DISPONIBILIDADE PER-CAPITA
ANUAL DE ÁGUA RENOVÁVEL
Fonte: Christofidis (2006)
UTILIZAÇÃO DE ÁGUA NOS SETORES:
DOMÉSTICO, INDUSTRIAL E PRODUÇÃO
DE ALIMENTOS (LITROS/HAB/DIA)
Fonte: Christofidis (2006)
CICLO HIDROLÓGICO
Precipitação
Transpir.
Tr + E=
ET.
Percolação
POLARIDADE DA MÓLECULA DE ÁGUA
(Lado negativo) -
105o
+
(Lado positivo)
A assimetria da molécula de água confere a bipolaridade
TENSÃO SUPERFICIAL
1. Observa-se na interface líquido-ar;
2. Atua na superfície do líquido/membrana elástica;
3. Importante no fenômeno da capilaridade.
Ar
Interface
Água
Capilaridade e Água no Solo
1. Atração da água/superfícies sólidas (adesão/adsorção) e;
2. Tensão superficial da água (atração/ coesáo mol. água).
Mecanismo da Capilaridade
Condições padrão:
0,15
h
r
= ângulo de contato característico;
h = ascensão ou depressão capilar, cm;
r = raio do capilar ou do poro, cm
ASCENSÃO CAPILAR
IMPORTÂNCIA:
Movimento de água no solo!
Fluxo ascendente
Fluxo descendente
Conceito de energia da água
Potencial total de água no solo
Energia da Água no Solo
Movimento de substâncias:
1. Estado de maior energia para outro de menor energia.
2. Movimento de água: f(níveis de energia em diferentes pontos do solo);
3. Forças que atuam no movimento de água no solo:
a) Forças de adsorção: moléculas de água/matriz → potencial mátrico
b) Forças de atração entre moléculas de água/íons → potencial osmótico
c) Força gravitacional → potencial gravitacional
Potencial da água no solo
Forças ascendentes = Forças descendentes
T * 2πr * cos α = d * h * πr2 * g
Onde:
T = tensão superficial;
2.π.r = circunferência do tubo capilar;
cos α = componente ascendente da força capilar
d = densidade da água
h.π.r2 = volume da água acima da superfície
g = aceleração da gravidade
p.52/Apostila
Potencial total da água no solo (y)
yt = yg + yos + ym +
...
Capilaridade
Capilaridade
Potencial gravitacional (yg )
yg = g h
Onde,
g = aceleração da gravidade
h = altura da ascensão da água no solo acima do nível de referência.
SOLO SATURADO: drenagem livre da água devido yg
Positivo
Y
> agua em estado padráo
(+)
Y
yg
= nível de referencia = 0
0
Negativo
Nível de referencia
Potencial de pressão (yp ) e matricial (ym )
Y
= solos salinos
yos
(-)
Y
(-)
ym
= agua atraída pelos sólidos
yp
NR
ym
(-)
LF
yp
(+)
p. 56/Apostila
Potencial osmótico (yos )
Solutos
Moléculas de água
MP somente
a água
Água pura
Solo úmido
MP a solutos
e água
Solo úmido
Solução
do solo
MP somente
a água
Água pura
Potencial osmótico
Potencial de
água no solo
Potencial de
água no solo
Hg
Potencial mátrico
Unidades dos níveis de Energia
1. Altura de uma coluna de água, cm (cmca) = h = ym em
poro capilar (h=0.15/r), cm
2. Patm. nível do mar = 760 mm Hg = 1020 cm de água
3. 1 bar  pressão atmosférica padrão
4. Energia/unidade de massa → joules kg-1
5. Energia/unidade de volume → Newton m-2
6. 1 Pascal (Pa) = 1 Newton m-2
Unidades equivalentes do Y água no solo
No Sistema Internacional (SI) a unidade kPa é equivalente a 0,01 bar.
Umidade e potencial de água no solo
qxy
→ Curva de retenção de
água no solo (CRAS)
→ Fatores: textura, estrutura, antrópicos
→ Histerese
Curva de retenção de água no solo (CRAS)
p. 60/Apostila
Medida do conteúdo de água no solo
ma
Va
3
 1kg
Volumétric o 
 1m Gravimétri co 
ms
Vs
1. Método Gravimétrico
2. Blocos de Resistência Elétrica
3. Moderação de Nêutrons
4. Reflectometria de microondas (TDR)
kg kg
kg-1-1
1. Método Gravimétrico, g g-1 ou kg
1 kg água – 1 kg solo seco
Exemplo:
100 g de solo úmido
Estufa
105oC
80 g de solo seco
mu – ms = ma, então 100-80 = 20 g de água
Então,
20 kg água – 80 kg solo seco
X kg água – 1 kg solo seco
X = 20/80 = 0,25 kg (água) kg-1 (solo seco)
2. Blocos de Resistência Elétrica
-Gesso poroso, nylon, ou fibra
de vidro incrustados com
eletrodos;
-Absorção de água em SU
proporcional ao conteúdo de
água presente no solo;
-Resistência ao fluxo de
elétrons diminui proporcionalte;
- Estimativa rápida/baixo custo;
- Irrigação/datalogger
3. Moderação de Nêutrons
Sonda
Tubo de acesso
Duas fontes de neutrons:
a) Rápidos → Rh, Be, Am;
b) Lentos → Átomos menores (H+) com os
quais os rápidos colidiram, mudando
de direção e perdendo energia.
4. Reflectometria de microondas (TDR)
Pulso eletromagnético de energia enviado por barras
paralelas de metal instaladas no solo;
Constante dielétrica do solo → Conversão em q
Medida dos Potenciais da Água no Solo
Tensiômetros
Medida dos Potenciais da Água no Solo
Tensiômetros
Calcular o potencial total dos
tensiômetros A e B
·
Tensiômetro (A):
ym (A) = (-12,6 * 20) + 10 + 30
ym (A) = - 212 cm H2O = - 212  1033 = - 0,2052 atm
ou (–) 0,2052 * 101,325 = - 20,795 kPa.
·
Tensiômetro (B):
ym (B) = (-12,6 * 30) + 30 + 30
ym (B) = - 318 cm H2O = - 318  1033 = - 0,3078 atm
ou (–) 0,3078 * 101,325 = - 31,192 kPa.
Medida dos Potenciais da Água no Solo
Câmaras de pressão
MODELOS PARA OBTENÇÃO DA CURVA
CARACTERÍSTICA DE UMIDADE DO
SOLO
qs qr
q qr 

y 
Modelo de Brooks & Corey (1964)
q  qr 
qs  q r
1  *Y  
n m
, ,den,vanmGenucthen
: parâmetros
Modelo
(1980)
qr  15atm
gerados no
programa SWRC.
DISPONIBILIDADE
DE ÁGUA NO
SOLO
ÁGUA DISPONÍVEL
q
q1
2
q3
q
Água se encontra
disponível no solo
q
entre os limites de
V umidade
AD = q –definidos
q
q
pelo ponto de murcha permanente
(PM) e capacidade de campo (CC),
V
intervalo
conhecido
como
água
disponível.
sat
cc
a
cc
pmp
pmp
s
Va = q = cm3 cm-3
ÁGUA DISPONÍVEL
Capacidade de Campo (CC):
Tensão da umidade do solo: 0,2 a 0,3 atm
[Boletim 24 (FAO)].
Ponto de Murcha Permanente (PMP):
Tensão da umidade do solo: 16 atm
[Boletim 24 (FAO)].
O SOLO COMO RESERVATÓRIO DE ÁGUA
Cálculo da água armazenada no perfil do solo:
n
A L   qi
i 1
n
Onde:
AL = água armazenada (cm);
qi = umidade do solo (cm3 cm-3).
A L   q i * Z
i 1
Onde:
AL = água armazenada (mm).
n
A L   qi  0,101  0,132  0,154  0,186  0,201  0,222
i 1
 0,263  0,300  0,358  0,399  2,316cm.
AL 
n
q
i 1
i
* Z  2,316 *10  23,16 mm de
Água Armazenada .
Exemplo 2
Profundidade
(Z cm)
Densidade do
Solo
(b – g cm-3)
Umidade
Gravimétrica (u
– g g-1 - %)
0 – 15
1,25
12,3
15 – 30
1,30
13,2
30 – 45
1,15
15,2
45 – 60
1,10
18,6
60 – 75
1,10
16,3
75 – 90
1,10
16,3
90 – 105
1,05
13,7
105 - 120
1,00
13,7
Umidade
Volumétrica
(q - cm3 cm-3 %)
q   * u%
Profundidad
eb
(Z cm)
Densidade
do Solo
(b – g cm3)
Umidade
(u – g g-1 %)
Umidade
Gravimétrica
(q - cm3 cm-3 %)
45 – 60
1,10
18,6
17,480
q ( 0 15)  1, 25 *12,3  15,375 %.
0 – 15
1,25
12,3
15,375
q15( 45–30
 20, 46 %.
1,30*18, 6013,2
17,160
60 )  1,10
– 45
1,15
15,2 13, 7017,940
q30

1
,
00
*
13
,
70
%.
(105120)
60 – 75
1,10 A LAMINA
16,3
QUAL
NA CAMADA
75 – 90 ARMAZENADA
1,10
16,3
0-45 cm?
90 – 105
1,05
13,7
20,460
105 - 120
13,700
1,00
13,7
17,930
14,385
1. Média da Ds das camadas entre 0-45cm:
Ds média = (1,25+1,30+1,15)/3 = 1,23 g cm-3
2. Média das U das camadas entre 0-45cm:
U média = (12,3+13,2+15,2)/3 = 13,57 %
3. Média das q das camadas entre 0-45cm:
q = Ds x U p/(0-45 cm) = 1,23.13,57 = 16,7% = 0,167 cm3 cm-3
Aágua(045)  Xq*Z
4. Cálculo da lâmina de água (AL) armazenada:
AL
= 0,167 x (45-0) = 7,515 cm = 75,15 mm
PERFIL DIÁRIO DE UMIDADE
Fonte: Santos (2004)
GRATO PELA ATENÇÃO
Felipe Corrêa
[email protected]