Aula_2_Relação Solo-Água_UESC

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ – UESC 
Departamento de Engenharia Agrícola e Ambiental - DCAA
Disciplina: Irrigação e Drenagem
Adriana Ramos Mendes
RELAÇÃO SOLO-ÁGUA
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Elaboração de projetos de irrigação
A elaboração de projetos de irrigação
devem ser seguida de informações importantes,
dentre elas:
Caracterização do solo: infiltração, retenção e movimento da água;
A quantidade de água a aplicar: dependerá da capacidade de armazenamento de água do solo. 
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DEFINIÇÃO E COMPOSIÇÃO DO SOLO
Material poroso, constituído de 3 fases: sólidas, líquida e gasosa.
Originado de rochas por processos de intemperização.
Serve de apoio físico (sustentação), químico e biológico para o crescimento vegetal.
Funciona como reservatório de água, essencial para o desenvolvimento vegetal e produção agrícola.
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COMPOSIÇÃO VOLUMÉTRICA DO SOLO
A relação ideal estaria em torno de 50% de espaço poroso e 50% de componentes sólidos.
Gráf4
		45
		15
		35
		5
Gráf1
		50
		15
		35
Plan1
		
		Sólidos		45
		Ar		15
		Água		35
		MO		5
Plan1
		
Plan2
		
Plan3
		
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FRAÇÃO SÓLIDA
Constitui de partículas classificadas de acordo com o tamanho médio dos grãos (partículas).
Areia: 2 – 0,02 mm
Limo (Silte): 0,02 – 0,002 mm
Argila: < 0,002 mm
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FRAÇÃO SÓLIDA
Composta de partículas minerais, orgânicas e substâncias solúveis e insolúveis. 
Partículas minerais: originadas do intemperismo das rochas. 
Minerais primários são originados da fragmentação simples das rochas (exemplo: quartzo, mica).
Minerais secundários: são sintetizados no próprio local, a partir do intemperismo dos minerais primários (exemplo: argilas).
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FRAÇÃO SÓLIDA
As partículas orgânicas são originadas de restos vegetais e animais e funcionam como fonte de nutrientes bem como sítios de reações químicas e físico-químicas do solo (húmus).
Substâncias solúveis e insolúveis: sais de cloreto de sódio, nitratos e carbonatos, sulfatos de cálcio e os carbonatos de cálcio e magnésio.
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FRAÇÃO LÍQUIDA
Constitui-se essencialmente de água, contendo minerais dissolvidos e materiais orgânicos solúveis.
A água é absorvida pelas plantas ou drenada para as camadas mais profundas, por isso necessita ser periodicamente reposta pela chuva ou irrigação.
Em função de sua capacidade de armazenamento no solo, a água pode ser classificada em: gravitacional, capilar e higroscópica.
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FRAÇÃO GASOSA
Constitui-se do ar do solo ou da atmosfera do solo, ocupando os macroporos.
Porção importante devido a aeração do sistema radicular.
Composição química semelhante a atmosfera, junto à superfície do solo, apresentando diferenças quanto aos teores.
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO SOLO
TEXTURA
ESTRUTURA
CURVA CARACTERÍSTICA DE ÁGUA NO SOLO
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COMPACTAÇÃO DO SOLO
Indiretamente ligada à estrutura. Como o solo é um material poroso, por compactação, a mesma massa de material sólido pode ocupar um volume menor
ESTRUTURA DO SOLO
Altamente dinâmica, podendo variar muito no tempo, em resposta a mudanças nas condições naturais ou nas práticas de manejo do solo.
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Amostragem
Objetivo: “coletar uma pequena quantidade de terra que represente toda uma área a ser amostrada”.
Tipos de amostras: as amostras podem ser: deformadas, indeformadas, simples (porção coletada em cada ponto do terreno) ou compostas (é a mistura homogênea de varias amostras simples).
Fertilidade: geralmente são deformadas e compostas.
Físico-hídricas: indeformadas e simples.
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Amostras deformadas: refere-se ao solo solto podendo ser coletada com pá ou trado.
Amostras indeformadas: porção do solo extraída com equipamento especial e que representa a estrutura original da área estudada. Amostragem para análises física e físico-hídricas do solo.
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Determinações a serem obtidas:
* - Análise granulométrica - classe textural.
* - Densidade de partículas do solo.
 - Densidade do solo.
 - Porosidade total do solo.
 - Porosidade drenável do solo.
 - Umidade do solo na capacidade de campo.
 - Umidade do solo no ponto de murcha permanente.
 - Curva completa de retenção de água no solo
 (*) Amostras deformadas.
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Amostragem propriamente dita
Coleta de amostras de acordo com as características do solo, podendo conter diferenças de tipo de solo, fertilidade e relevo.
Número de amostras: 3 amostras por profundidade sendo estabelecidos no mínimo 3 locais de amostragem no terreno.
Cultivos em estufas ou em áreas com irrigação localizada: a principal preocupação passa a ser o monitoramento da salinização, onde a amostragem irá requerer alguns cuidados especiais (Figura 2).
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Figura 2 – Ponto correto de amostragem em estufa, para análise de salinização.
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Escolha da ferramenta de coleta
Existem vários métodos de coleta de amostras. Porém vamos nos fixar nos métodos do cilindro.
a) Método do anel direto (anel de Kopeck): são anéis com bordas cortantes enterrados diretamente no solo com um martelo ou com utilização de “castelo”.
b) Amostradores + anel volumétrico: Existem vários modelos como o de Uhland, Bravifer AI100, com vários tamanhos de anéis e formas de introdução no solo (martelo, peso, etc).
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RELAÇÕES MASSA-VOLUME
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DENSIDADE DAS PARTÍCULAS OU DOS SÓLIDOS: 
útil para avaliação indireta da porosidade do solo.
 Pequena variação entre os solos pois apresenta como constituintes os minerais predominantes: quartzo, feldspatos e os silicatos.
 Valor médio: 2,65 g.cm-3 Para a M.O. 0,6 a 1,2 g.cm-3
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RELAÇÕES MASSA-VOLUME
Determinação da densidade das partículas
Picnômetro com água: método mais clássico e de maior precisão.
Balão volumétrico: não é muito preciso, entretanto apresenta maior facilidade de realização.
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DENSIDADE DO SOLO
Bastante variável dada a sua dependência da textura, estrutura e compactação. 
Solos arenosos  1,3 - 1,8 g.cm-3
Solos argilosos  1,1 - 1,5 g.cm-3
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POROSIDADE
Maior porosidade indica maior capacidade do solo em armazenar água.
A porosidade total ou volume total de poros não dá indicação da distribuição de tamanho de poros.
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RELAÇÕES MASSA-VOLUME
DENSIDADE DO SOLO E POROSIDADE
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RELAÇÕES MASSA-VOLUME
Determinação da densidade do solo:
Anel volumétrico: um dos mais utilizados, apresentando como limitações a presença de raízes, alteração do volume dos poros e a variabilidade espacial.
Torrão impermeabilizado: indicado para solos onde se torna difícil cravar o anel (solos com conglomerados – litossolos).
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RELAÇÕES MASSA-VOLUME
UMIDADE
Umidade à base de peso ou gravimétrica (U): é quantidade de água que contém o solo com relação ao peso de solo seco.
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RELAÇÕES MASSA-VOLUME
UMIDADE
Umidade à base de volume ou volumétrica (): é a porcentagem de água que contém o solo com relação ao volume de solo. 
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RELAÇÕES MASSA-VOLUME
UMIDADE
Umidade à base de volume
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RELAÇÕES MASSA-VOLUME
Na área de irrigação alguns laboratórios possam nos fornecer a umidade em base úmida. Para calcularmos a partir da umidade com base úmida utilizamos para transformação:
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POROSIDADE LIVRE DA ÁGUA: Refere-se ao espaço poroso total que é ocupado pelo ar Também chamado de porosidade drenável.
GRAU DE SATURAÇÃO: Refere-se quanto em relação ao espaço poroso total é ocupado pela água.
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CICLO DA ÁGUA NA AGRICULTURA
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ARMAZENAMENTO DE ÁGUA
É dada por sua umidade e pode ser medida por uma “altura de água”.
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ARMAZENAMENTO DE ÁGUA
(Sólidos +Ar)
Água
Z
h
X
Y
Sólidos
Ar
Água
θ = ?
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ARMAZENAMENTO DE ÁGUA
Como o solo é um reservatório, quanto maior a profundidade maior a quantidade de água armazenada.
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ARMAZENAMENTO DE ÁGUA
A quantidade de água que se deve adicionar ao solo (h) para elevar
sua umidade de i a f, será:
 É possível estimar a altura de água consumida pela cultura ou a variação de umidade no perfil do solo.
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DISPONIBILIDADE DE ÁGUA DO SOLO
PARA AS PLANTAS
CAPACIDADE DE CAMPO
	Marca o limite superior de água no solo, pronta-mente disponível às plantas
PONTO DE MURCHA: Marca o limite inferior de aproveitamento da água do solo pelas plantas.
LIMITES DE UMIDADE
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DISPONIBILIDADE DE ÁGUA DO SOLO PARA AS PLANTAS
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DISPONIBILIDADE DE ÁGUA DO SOLO PARA AS PLANTAS
SATURAÇÃO: Um solo está saturado quando todos os seus poros estão ocupados pela água.
CAPACIDADE DE CAMPO: A água ocupa e está retida nos poros pequenos do solo e o ar ocupa grande parte do espaço dos poros maiores. É o limite superior de umidade
 Energia de retenção de água na CC = -10 e -33 KPa para solos de textura grossa e fina e
 PMP =-1,5MPa.
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DISPONIBILIDADE DE ÁGUA DO SOLO PARA AS PLANTAS
CAPACIDADE DE CAMPO:
	Marca o limite superior de água no solo, prontamente disponível às plantas 
PONTO DE MURCHA:
 Marca o limite inferior de aproveitamento da água do solo pelas plantas 
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DISPONIBILIDADE DE ÁGUA
(LIMITES DE UMIDADE)
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ÁGUA DISPONÍVEL
Considerando os conceitos de capacidade de campo e ponto de murcha e, principalmente, entendo ser o solo um reservatório de água para as plantas, pode-se expressar a quantidade de água disponível para uma dada profundidade corresponde à profundidade efetiva do sistema radicular da cultura.
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DISPONIBILIDADE REAL DE ÁGUA (DRA)
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DISPONIBILIDADE TOTAL DE ÁGUA (DTA)
Água disponível é a quantidade de água que o solo pode armazenar, entre CC e o PM.
em que:
DTa – disponibilidade total de água, mm/cm de solo;
Ucc – umidade do solo à capacidade de campo, g.g-1;
Upm – umidade do solo ao ponto de murcha, g.g-1;
ds – densidade do solo, g.cm-3
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DISPONIBILIDADE REAL DE ÁGUA NO SOLO
Corresponde a uma reserva de água disponível que pode ser consumida sem que as plantas exerçam esforço excessivo, sem que se configure déficit hídrico capaz de afetar a produção.
em que:
DRA – água disponível útil, cm;
p – fração da disponibilidade total de água que a planta pode utilizar, antes que se configure déficit hídrico.
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CAPACIDADE TOTAL DE ÁGUA NO SOLO (CTA)
A capacidade total de água no solo somente deve ser calculada até a profundidade do solo correspondente à profundidade efetiva do sistema radicular da cultura a ser irrigada, ou seja:
em que CTA = capacidade total de água no solo, em cm; e 
Z = profundidade efetiva do sistema radicular, em cm.
A profundidade efetiva do sistema radicular deve ser tal que, pelo menos 80% do sistema radicular da cultura esteja nele contido.
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CAPACIDADE REAL DE ÁGUA NO SOLO (CrA)
Em irrigação, nunca se deve permitir que o teor de umidade do solo atinja o ponto de murchamento, isto é, deve-se usar somente entre duas irrigações sucessivas, uma fração da capacidade total de água no solo, ou seja:
em que CRA = capacidade real de água no solo, em mm. 
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CAPACIDADE TOTAL DE ÁGUA (DTA)
Capacidade total e água no solo pode também ser expressa em volume de água.
em que:
DTA – disponibilidade total de água, cm;
cc – umidade do solo à capacidade de campo, cm3.cm-3;
pm – umidade do solo ao ponto de murcha, cm3.cm-3;
Z - profundidade efetiva do sistema radicular, cm
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DISPONIBILIDADE REAL DE ÁGUA (DRA)
Fator/fração de disponibilidade - p
A fração de disponibilidade ou de esgotamento de água disponível, depende:
tipo de cultura
tipo de solo
magnitude da demanda evapotranspiro-métrica da planta (clima).
Doorenbos e Kassan (1979) sugerem valores de “p” em função do grupo ao qual pertence a cultura e da evapotranspiração máxima diária. 
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Grupo 1: cebola, arroz, alho, folhosas;
Grupo 2: feijão, trigo, ervilha;
Grupo 3: milho, girassol, tomate, batata;
Grupo 4: algodão, amendoim, sorgo, soja, cana-de-açúcar.
DISPONIBILIDADE REAL DE ÁGUA (DRA) Fator/fração de disponibilidade – p
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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 recomendada
RELAÇÃO SOLO-ÁGUA