aula 6 temperatura do solo

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA FARROUPILHA 
CAMPUS SÃO VICENTE DO SUL/RS 
DISCIPLINA: AGROCLIMATOLOGIA 
 
Aula 6: Temperatura do solo 
 
Prof. Ivan Carlos Maldaner 
 
OBJETIVOS 
• Discutir o aquecimento e variação diária de 
temperatura do solo; 
 
• Noções sobre propriedades térmicas do solo; 
 
• Importância agroclimática e modificação da 
temperatura do solo. 
2 
Definição 
• Temperatura é uma medida do grau de 
agitação das moléculas 
3 
Na superfície há um balanço de radiação – entre as entradas e saídas do sistema – 
resultando um saldo de radiação na superfície terrestre. 
Esse saldo de radiação será destinado, basicamente, a três processos físicos, dentre os 
quais dois estão associados à temperatura: fluxo convectivo de calor sensível (temperatura 
do ar) e o fluxo por condução de calor no solo (temperatura do solo). 
Temperatura do ar e do solo 
Superfície úmida - dia Superfície úmida - noite 
Superfície seca - dia 
Rn 
Rn 
Rn 
Aquecimento do ar 
Aquecimento do solo 
Resfriamento do ar 
Resfriamento do solo 
Elevado aquecimento 
do ar em ambiente seco 
4 
Solo 
– Suporte mecânico, fonte de nutrientes e água 
– Maior reservatório de calor 
– Dreno de calor → Dia 
– Fonte de Calor → Noite 
– Armazena calor no verão 
– Libera (↓) calor no inverno 
Importância agroclimática 
 
– Germinação de sementes 
– Crescimento e desenvolvimento dos vegetais 
– Absorção de nutrientes 
– Decomposição da matéria orgânica 
– Metabolismo microbiológico 
– Formação dos solos 
– Árvores: 
• Temperatura do ar letal = -25ºC 
• Temperatura do solo letal = -13 a -16ºC 
 
 
Introdução 
Temp. Min. (ºC) Temp. Ótima (ºC) Temp. Máx. (ºC) 
Aspargo 0 23,8 35,0 
Feijão 15,5 29,4 29,4 
Beterraba 4,4 29,4 35,0 
Couve-flor 4,4 26,6 37,7 
Pepino 15,5 35,0 40,6 
Alface 1,6 23,9 29,4 
Cebola 1,6 23,9 35,0 
Ervilha 4,4 23,9 29,4 
Rabanete 4,4 29,4 35,0 
Tomate 10,0 29,4 35,0 
Melancia 15,5 35,0 40,6 
Rosenberg et al. (1983) 
Condições de temperatura do solo para germinação de algumas espécies vegetais. 
Efeito de temperatura do solo sobre a fotossíntese líquida e transpiração de uma 
cultura de milho (Anderson & Macnaughton, 1973). 
• 
 
Aquecimento do solo 
• Diferença de temperatura entre a camada 
superficial e as camadas mais profundas de 
solo 
• Equilíbrio → Condução térmica 
 
Aquecimento do solo 
 
Repartição do balanço de radiação 
(Q*) da superfície do solo 
Balanço Positivo Balanço Negativo 
Condução térmica 
• É processo de transferência de calor 
(energia térmica) no qual a energia é 
transferida de molécula para molécula, sem 
que haja o deslocamento das mesmas de sua 
posição original. 
• Corpos mais densos apresentam maior 
capacidade de conduzir calor 
Constituintes do solo 
 
 
 
 
 
 
• M.O. seca → não conduz calor 
• M.O. úmida → conduz bem o calor 
Espaço 
poroso Água 
20-30% 
Ar 
20-30% 
Mineral 
45% 
Orgânico 5% 
Aquecimento do solo 
• Condutividade Térmica 
– Porosidade do solo 
 
Metais 
Minerais 
Água 
Solo 
seco 
Ar 
Corpos que conduzem calor 
em escala descendente 
Propriedades térmicas do solo 
• Condutividade térmica (K) 
– Capacidade que o solo apresenta em transmitir 
energia térmica. 
 
17 
Propriedades térmicas do solo 
• Condutividade térmica (K) 
– É determinada principalmente pela sua porosidade, 
umidade e conteúdo de M.O. 
– Para um determinado conteúdo de água, a 
condutividade decresce dos solos pesados para os mais 
leves, conforme a porosidade aumenta. 
– Em campos naturais, os solos tem um conteúdo de água 
maior, o que aumenta a condutividade térmica do solo. 
– A M.O. não transfere tanto calor como um solo mineral 
– Quanto maior a K menor a amplitude térmica do solo 
(reservatório de calor) 
– Unidade: cal cm-1 ºC-1 s-1 
Condutividade térmica do solo 
Propriedades térmicas do solo 
– Teor de umidade 
• Condutividade térmica da água maior do que a do ar 
• Solos secos maior espaço aéreo 
• Distribuição ≠ do tamanho de poros 
– Arenosos: macroporos 
– Argilosos: micropopros 
 
 
Variação diária da temperatura de dois tipos de solo, com 
e sem irrigação numa cultura de cebola, em condições de 
campo (Klar, 1974). 
 
0
5
10
15
20
25
30
35
20 25 30 35 40 45
P
r
o
f
u
n
d
id
a
d
e
 (
c
m
)
Temperatura (°C)
Solo Desnudo
24/01/2011
Solo seco
15 h
21 h
9 h
0
5
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15
20
25
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20 25 30 35 40 45
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c
m
)
Temperatura (°C)
Solo Desnudo
04/01/2011
Solo úmido
15 h
21 h
9 h
Tautócronas em Santa 
Maria 
0
5
10
15
20
25
30
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20 25 30 35 40 45
P
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c
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Temperatura (°C)
Cobertura morta
24/01/2011
Solo seco
15 h
21 h
9 h
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Temperatura (°C)
Cobertura morta
04/01/2011
Solo úmido
15 h
21 h
9 h
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Temperatura (°C)
Cobertura morta
24/01/2011
Solo seco
15 h
21 h
9 h
0
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c
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Temperatura (°C)
Cobertura morta
04/01/2011
Solo úmido
15 h
21 h
9 h
0
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20 25 30 35 40 45
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 (
c
m
)
Temperatura (°C)
Gramado
24/01/2011
Solo seco
15 h
21 h
9 h
0
5
10
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20
25
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20 25 30 35 40 45
P
r
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a
d
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 (
c
m
)
Temperatura (°C)
Gramado
04/01/2011
Solo úmido
15 h
21 h
9 h
23 
Propriedades térmicas do solo 
– Conteúdo de matéria orgânica (M.O.) 
• A condutividade térmica da M.O. é menor do que a 
dos minerais constituintes do solo 
• Solos com alta quantidade de M.O. possuem alta 
capacidade de retenção de água, o que aumenta a 
sua condutividade quando úmido 
Propriedades térmicas do solo 
• Calor específico (c) 
– É a quantidade de calor necessária para 
aumentar a temperatura de uma grama de 
substância em 1ºC (Ex.: Água 1 cal g-1 ºC-1 = 14,5 
→ 15,5ºC) 
– O calor específico de todos os solos minerais 
varia pouco, sendo em média de 0,18 a 0,20 cal 
g-1 ºC-1 
– Unidade: cal g-1 ºC-1; J kg-1 kg-1 
 
27 
Propriedades térmicas do solo 
– Capacidade calorífica ou calor específico 
volumétrico (cv): 
• É a quantidade de calor necessária para elevar a 
temperatura de 1cm3 de solo em 1ºC. 
• Varia de acordo com o conteúdo de água do solo 
– Quanto maior a quantidade de água, maior o calor 
específico volumétrico, devido a água ser um uma 
substância termorreguladora 
• Quando seco, devido a sua baixa densidade, os solos 
orgânicos tem uma capacidade calorífica mais baixa 
que os solos minerais. 
• Unidade: cal cm-3 ºC-1 
𝑐𝑣 = ρ. (𝑐) 
Classe Textura Umidade c cv 
Argila (%) Silte (%) Areia (%) (%) Cal g-1 ºC-1 Cal cm-3 ºC-1 
Argiloso - - - 0 0,19 - 
Arenoso - - - 0 0,17 - 
Franco 25 47 28 0 - 0,23 
Franco 25 47 28 21,6 - 0,48 
Calor específico (c) e calor específico volumétrico (cv) de alguns solos 
em função do teor da umidade. 
Schneider (1979) 
Propriedades térmicas do solo• Difusividade térmica (D) 
– É o quociente entre a condutividade térmica e o 
calor específico volumétrico 
 
 
– É a mudança de temperatura (em ºC) que 
ocorre em 1 segundo quando o gradiente de 
temperatura muda 1ºC cm-3 
𝐷 =
𝐾
𝑐𝑣
=
𝑐𝑎𝑙 𝑐𝑚−1º𝐶−1𝑠𝑒𝑔−1
𝑐𝑎𝑙 𝑐𝑚−3º𝐶−1
= 𝑐𝑚2 𝑠𝑒𝑔−1 
Propriedades térmicas do solo 
– A difusividade térmica aumenta com o aumento do 
conteúdo de água, atingindo um máximo e decrescendo 
posteriormente. 
• Uma pequena quantidade de água no solo quebra o isolamento 
entre partículas provocado pelo ar 
• A difusividade máxima de um solo é verificada com um 
conteúdo de 15% para areia, 12 % para areno-argiloso e de 
32% para estrume 
• A compactação aumenta a difusividade do solo 
• A M.O. diminui a difusividade do solo 
• A difusividade térmica do solo encontra-se entre 10-2 e 10-3 cm2 
s-1 
Comparação do comportamento térmico dos solos 
• Rocha: K = 4 x 10-3 cal cm-1 ºC-1 seg-1 
• Água: c = 1 cal g-1 ºC-1 
• Ar: c = 3,76 x 10-4 cal g-1 ºC-1 
• “O balanço entre ar e água determina o 
comportamento térmico dos solos” 
• Argila: ↑ nº poros pequenos = ↓ 
condutividade térmica (K) em solo seco 
• Areia: poros maiores em menor nº = maior 
condutividade térmica (K) no estado seco 
Comportamento da temperatura no perfil do solo 
Comparação do comportamento térmico dos solos 
• Solo Argiloso: apresenta maior condutividade 
térmica devido a argila absorver mais água e 
armazenar mais energia em suas partículas 
• Solo Arenoso: a água se prende por força da 
gravidade, pois não há capilaridade, tornando-
o seco e mau condutor. 
• Em solo seco, o calor específico é menor e o 
aquecimento do solo é maior. 
• Com água, o calor específico é maior para o 
aquecimento do solo, pois a água é termo-
reguladora 
 
Comparação do comportamento térmico dos solos 
• Solo arenoso: aquece-se mais rapidamente e 
resfria-se mais rapidamente que o solo 
argiloso. Portanto, respondem mais 
rapidamente as mudanças do tempo. 
• Solo argiloso: atua mais eficientemente 
como reservatório de calor. 
Fluxo de calor no solo 
 
 
• F = fluxo de energia térmica em (cal seg-1) 
• K = coeficiente de condutividade térmica 
(cal cm-1 ºC-1 seg-1) 
• A = área da superfície (cm2) 
• ∆t = variação da temperatura (ºC) 
• ∆z = variação da profundidade (cm) 
𝐹 = −𝐾. 𝐴.
∆𝑡
∆𝑧
 
Fluxo de calor no solo 
 
• Dia Noite 
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A 
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A 
Ao longo do dia a temperatura 
decresce com a profundidade. 
Durante a noite a temperatura 
aumenta com a profundidade 
Medida da temperatura do solo 
• È feito por um termômetro adaptado as 
condições do solo. È por isso chamado de 
geotermômetro, pois não pode ser retirado 
toda hora. 
Termômetro de solo (geotermômetro) 
Variação diária e anual da temperatura do solo 
• O comportamento diário e anual da 
temperatura do solo é similar nas diversas 
regiões do globo 
– Variação na temperatura e na profundidade de 
extinção 
– ƒ(propriedade térmicas do solo e da variação da 
radiação solar) 
Modelo matemático 
 
 
• T(z,t) = temp. numa dada prof. e tempo 
• Tmed = temperatura média do solo 
• T0 = amplitude máxima da onda de temperatura 
(z=0) 
• D = difusividade térmica do solo 
• T = tempo em segundos 
• Z = profundidade em cm 
• w = velocidade angular da terra (7,25x10-5 rad seg-1) 
𝑇 𝑧, 𝑡 = 𝑇𝑚𝑒𝑑 + 𝑇0𝑒
−𝑧 
2𝐷
𝑤 . 𝑠𝑒𝑛
 
 𝑤𝑡 −
𝑧
 2𝐷
𝑤 
 
Curso diário do balanço de radiação e da temperatura do solo 
 
Temperatura do solo em diferentes profundidades de um solo 
nu e com cobertura morta, no dia 27/12/79 em Santa Maria. 
Prof. 
(cm) 
Solo desnudo Solo com cobertura morta 
Tmédia Tmáxima Tmínima Tmédia Tmáxima Tmínima 
2 28,7 39,6 19,4 26,1 22,7 29,6 
5 28,6 37,6 20,3 25,9 23,4 28,2 
10 28,1 33,1 22,9 25,6 24,0 27,0 
20 27,7 30,1 25,1 25,4 24,6 26,2 
30 27,3 28,4 26,2 25,3 25,0 25,6 
Influência da cobertura sobre a temperatura do solo 
• COBERTURA VEGETAL 
– Funciona como uma superfície irradiamente 
isolada termicamente do solo. 
• MULCHING 
– Tipos de Mulching: 
• naturais: resíduos culturais, cobertura morta (palha); 
• material manufaturado: polietileno preto (opaco) ou 
polietileno transparente. 
– OBS: A cobertura morta (mulch) pode reduzir a temperatura, 
além de outros efeitos sobre a umidade e biologia do solo. A 
presença do mulch, reduzindo a perda de água, torna os 
primeiros centímetros de solo um ambiente mais adequado, 
favorecendo a proliferação de raízes nestas camadas. 
Mulching 
• Vantagens 
– modificação na temperatura do solo e do ar 
próximo ao mulching 
– conservação da umidade do solo 
– manutenção das propriedades físicas e 
químicas do solo 
– menor compactação 
– controle de invasoras e diminuição de doenças 
Cobertura do Terreno 
Este é um fator microclimático. Solos sem cobertura (desnudos) ficam sujeitos a 
grandes variações térmicas diárias nas camadas superficiais. A cobertura com 
vegetação ou resíduos vegetais (mulch) modifica o balanço de radiação e de 
energia, pois a cobertura intercepta a radiação solar, impedindo que esta atinja o 
solo. Esse fator é importante no sistema de plantio direto e nos pomares, onde as 
plantas ficam bem espaçadas. Em períodos críticos (inverno) e em locais sujeitos a 
geadas, a cobertura do terreno é um fator agravante das geadas, pois impede que 
o solo armazene calor durante o dia e liberando-o para a superfície à noite 
Sistema convencional 
solo exposto 
Sistema plantio-direto 
solo com mulch 
Mato na entrelinha 
do cafezal 55 
 
• MULCHING PRETO: Alta absorção, porém, transmite pouco devido a existência de uma camada de ar 
entre o filme e o solo. 
• MULCHING TRANSPARENTE: transmite bastante o calor recebido ao solo, e como forma uma camada de 
vapor d’água condensada, junto ao filme, dificulta as perdas. 
• COBERTURA MORTA: Absorve similar ao solo desnudo mas transmite pouco a energia recebida. 
 
Curvas representativas da variação da 
temperatura do solo à diferentes 
profundidades (cm) e sob distintas situações 
de cobertura, obtidas por Vianello e 
Sandanielo (1984), durante 24 horas, a partir 
de 7h horas (tempo legal local) de 25/02/83, 
em Viçosa (20º45'S, 42º51'W). 
 
Solarização 
• Método de desinfestação do solo para o controle 
de fitopatógenos, plantas daninhas e pragas. 
• Consiste na cobertura, com um plástico 
transparente, do solo em pré-plantio, 
preferencialmente úmido, durante o período de 
maior radiação solar. 
– quanto maior a profundidade, menores temperaturas 
são atingidas 
– quatro a seis semanas no campo 
– tempo menor em estufas 
 
 
Ricci et al. (1997) 
 
Ricci et al. (1997) 
Ricci et al. (1997) 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA FARROUPILHA 
CAMPUS SÃO VICENTE DO SUL/RS 
DISCIPLINA: AGROCLIMATOLOGIA 
Obrigado pela 
atenção! 
Ivan.maldaner@iffarroupilha.edu.br