Aulas de Física do solo até DS

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1. Física do solo
1. Física do solo
Definição:
Ramo da ciência do solo que trata das características e
propriedades físicas do solo, bem como da medição,
predição e controle dos processos físicos e que
ocorrem no solo;
Características: Atributos intrínseco (independente do
meio ambiente). Ex: textura;
Propriedades: Atributos relativos ao comportamento
(depende do meio). Ex: retenção de água no solo
1. Física do solo
Ciências inter-relacionadas:
Ecologia, Hidrologia, Climatologia, Geologia,
Sedimentologia, Botânica e Agronomia;Sedimentologia, Botânica e Agronomia;
1. Física do solo
O papel da física do solo:
Solo: substrato básico da vida terrestre (crescimento
das plantas e reciclagem de nutrientes);
Manejo sustentável do solo e da água.Manejo sustentável do solo e da água.
O solo como sistema trifásico disperso:
Solo: sistema heterôgenio, polifásico, particulado,
disperso e poroso, onde a área interfacial por unidade
de volume pode ser muito grande;
1. Física do solo
O solo como sistema trifásico disperso:
OBS: A natureza dispersa do solo e sua consequente
atividade interfacial dá lugar a fenômenos tais como
adsorção de água e químicos, troca iônica, adesão,
expansão e contração, dispesão e floculação eexpansão e contração, dispesão e floculação e
capilaridade.
Fases do solo:
Sólida: matriz do solo inclui partículas de diferentes
composição química e mineralógica, tamanho, forma e
orientação;
1. Física do solo
Fases do solo:
Sólida: Constituída de 2 partes.
Mineral: partículas provenientes do intemperismo que
variam quanto a forma (cúbica, esférica, laminar etc),
composição (rocha) e tamanho (Tabela 1).
Orgânicas: Substâncias amorfas (MOS) unem aos
grãos minerais (organização dos componentes sólidos /
estruturação).
1. Física do solo
Tabela 1. Classificação quanto ao tamanho.
1. Física do solo
Fases do solo:
Líquida: solução do solo.
Gasosa: semelhante ao ar atmosférico, porém,
apresenta maior [CO2] e menor [O2].
Relações matemática entre os constituintes do solo.
2. Textura do solo
Definição:
Representa a distribuição quantitativa das partículas
sólidas minerais, menores que 2 mm, quanto ao
tamanho.
Sistemas de classificação do tamanho das 
partículas:
•Sistema Norte-Americano – USDA (U.S. Department of 
Agriculture)
•Sistema Internacional – ISSS (Atterberg) Inst. Soil 
Science Society
2. Textura do solo
Outros sistemas de classificação do tamanho das 
partículas:
2. Textura do solo
Sistemas de classificação do tamanho das
partículas mais adotados no Brasil:
• Ajustar a metodologia de determinação da textura.
• Teste de Campo:
• Utilizado em Pedologia, onde procura-se
correlacionar a sensibilidade ao tato com o
tamanho das partículas: Areia (sensação de aspereza);
2. Textura do solo
Determinação da textura do solo:
tamanho das partículas: Areia (sensação de aspereza);
Silte (sedosidade); Argila (plasticidade e pegajosidade)
• Análise Textural: No Laboratório: Análise Textural ou
Análise Granulométrica (distribuição quantitativa das
partículas menores que 2 mm de diâmetro).
2. Textura do solo
Fases da análise textural do solo:
1ª Fase – Pré- Tratamento: consiste na eliminação dos
agentes cimentantes, íons floculante e sais solúveis,
que podem comprometer a dispersão e estabilizaçãoque podem comprometer a dispersão e estabilização
da suspensão.
Matéria Orgânica: principal agente cimentante.
Eliminação com peróxido de hidrogênio (H2O2), quando
o solo apresentar mais que 5%.
Carbonatos e Sais:compostos floculantes
Carbonatos - eliminação com ácidos diluídos. 
2. Textura do solo
Fases da análise textural do solo:
Carbonatos - eliminação com ácidos diluídos. 
Sais solúveis – eliminados pela diálise.
Nota: Como a maioria dos nossos solos são pobres em
MO e distróficos, não se faz o pré-tratamento
rotineiramente.
2. Textura do solo
Fases da análise textural do solo:
2ª Fase - Dispersão: tem por finalidade a destruição
dos agregados do solo, transformando-os em partículas
individualizadas.individualizadas.
Dispersão Mecânica: agitação
Suave e demorada (60rpm/4hs)
Violenta e rápida (12000rpm/15min)
2. Textura do solo
Dispersão Química : Hidratação da argila – NaOH
A eficiência dispersante dos íons segue a Série
liotrópica de Hofmeister:
Li+ > Na+ > K+ > Cs+ > Ca++ > Mg++ > >Al+++
Aumenta o tamanho do íon e diminui o grau de
hidratação.
OBS: O Al tem elevado poder floculante. Embora o Na+
não seja o íon mais eficiente, seus compostos (NaOH)
são mais utilizados com base na relação
custo/benefício.
2. Textura do solo
2. Textura do solo
Fases da análise textural do solo:
[ ] mmol/dm3 Espessura 
(monovalente A)
Espessura 
(divalente A
0,01 1000 500
Espessura da dupla camada difusa.
0,01 1000 500
1,0 100 50
100 10 5
OBS: Quanto maior a espessura, maior a disperssão.
2. Textura do solo
Fases da análise textural do solo:
3ª Fase - Separação das frações:
• Peneiras: separação das partículas maiores que 0,05
mm (areias).mm (areias).
• Sedimentação: separação do silte e argila (Lei de
Stokes)
2. Textura do solo
3ª Fase - Separação das frações:
2. Textura do solo
3ª Fase - Separação das frações:
Métodos de Análise Textural:
2. Textura do solo
De acordo com a técnica de quantificação da fração 
argila: 
• Método da Pipeta
• Método do Hidrômetro de Bouyoucos
Classificação Textural
2. Textura do solo
Em função do percentual de cada fração obtido,
determina-se a classe textural do solo.
2. Textura do solo
Importância da Textura
• Gênese, morfologia e classificação do solo:
� Detecção de gradiente textural entre horizontes 
diagnósticos; 
� Relação com o material de origem;
• Fertilidade do solo:
� Interpretação da disponibilidade de P; 
� Definição das doses de calcário (método de MG) e 
gesso agrícola.
2. Textura do solo
Importância da Textura
• Conservação do solo:
� Dimensionamento de terraços (permeabilidade de � Dimensionamento de terraços (permeabilidade de 
água no solo e resistência a erosão);
2. Densidade de partículas (Dp) ou 
densidade real ou densidade 
específica real
Definição: representa a relação entre a massa de solo 
seco em estufa a 105 – 110 oC (Ms) e o seu respectivo 
volume de partículas (Vs).
Vs
MsDp =
Unidades: g.cm-3
Kg.m-3
ton.m-3
Mg.m-3
2. Densidade de partículas (Dp)
Fatores que interferem (determinam) os valores de Dp 
de um solo:
Composição da fração 
sólida do solo: 
Matéria Orgânica
Parte mineral 
(Composição 
mineralógica)mineralógica)
A Dp dos diversos solos varia de 2,6 a 2,7 g.cm-3,
sendo o valor 2,65 g.cm-3 considerado modal, devido à
predominância do quartzo, que apresenta esse valor
para o seu peso específico.
Matéria Orgânica – P.E. ≈ 1,4 g.cm-3
Magnetita – P.E. ≈ 5,2 g.cm-3
2. Densidade de partículas (Dp)
Nota: Solos ou camadas de solos ricos em MO
apresentam Dp < 2,65 g.cm-3 e solos ricos em óxidos de
Fe apresentam valores de Dp > 2,65 g.cm-3.
Determinação da Dp:
• Método do Picnômetro: usando água destilada,
desaerada sob vácuo.
2. Densidade de partículas (Dp)
• Método do Balão Volumétrico: usando álcool etílico
(aula prática)
Aplicações de Dp:
- Cálculo da Porosidade Total
2. Densidade de partículas (Dp)
- Cálculo do tempo de sedimentação das partículas
- Mineralogia da Fração Grosseira: separação de
minerais leves e pesados.
3. Densidade do solo (Ds)
(Densidade Aparente ou Densidade 
Global)
Definição: representa a relação entre a massa de
solo seco em estufa (105 – 110oC) e o seu respectivo
volume total, isto é, volume do solo incluindo osvolume total, isto é, volume do solo incluindo os
espaços ocupados pela água e ar (Vporos).
Vt
MsDs= Unidades: g.cm
-3
Kg.m-3
Ton.m-3
Mg.m-3
3. Densidade do solo (Ds)
OBS: Os valores de Ds refletem o arranjamento
das partículas do solo (Ds = 0,9 a 1,5 g/dm3).
Fatores que interferem nos valores de Ds de
determinado solo:
• Estrutura do solo• Estrutura do solo
• Compactação do solo
• Umidade do solo (solos com argila expansiva) –
época de amostragem – época seca x época úmida
• Matéria Orgânica 
• Textura do solo
3. Densidade do solo (Ds)
Determinação da Ds:
• Método do Anel volumétrico ou do cilindro de
Uhland (aula prática)
•Método do Torrão Impermeabilizado com parafina•Método do Torrão Impermeabilizado com parafina
(exemplo de cálculo))
• Método da Absorção de Raios Gama
• Método da Moderação de Nêutrons
• Método da Tomografia Computadorizada
Não 
destrutivo
3. Densidade do solo (Ds)
Importância (Aplicações) da Ds:
•Avaliação da compactação do solo;
•Cálculo da Porosidade total;
•Conversão de resultados analíticos expressos em
peso para volume.peso para volume.
Exemplo: Umidade do Solo
U = umidade em base peso (g de água/g solo seco): 
g.g-1
Ө = umidade em base volume (cm3 de água/ cm3
solo seco): cm3.cm-3
Ө = Ds x U
Nota: Em muitas situações há necessidade de
determinar a umidade em base volume:
Condutividade hidráulica (K): K(Ө);
3. Densidade do solo (Ds)
Armazenamento de água no solo:
(Exemplo de cálculo)
∫ Θ
L
dz
0
.AL = 
4. Porosidade do solo (PT)
Definição: representa a porção do solo em volume
não ocupada por sólidos.
Vt
VáguaVar +
Vt
Vporos
=
Vt Vt
Determinação da Porosidade Total:
• Porosidade Total Calculada
VTP = 1001 x
Dp
Ds






−
4. Porosidade do solo (PT)
• Porosidade Total Determinada
Umidade de Saturação (umidade em volume) - Өs
P.T. Calculada ≠ P. T. Determinada
(>) (<)
Poros Bloqueados ou Porosidade Livre de Água
Nota: A Porosidade Livre de Água é importante na 
aeração do solo.