Agua no Solo

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Irrigação e Drenagem 
 
 
 Água no Solo 
 
O solo é constituído de partículas sólidas, líquidas e gasosas. Os gases e a 
solução do solo dividem o espaço poroso do solo. 
Macroporos: Ar do solo 
Microporos: Água do solo 
Solo saturado com água: solo com macroporos e microporos saturados com 
água. 
 
1. Determinação da Umidade do Solo 
 A umidade do solo influencia diretamente o volume de água nele 
armazenado, bem como a sua resistência e a compactação. É de grande 
importância o conhecimento da umidade do solo para estudos do movimento da 
água no solo, disponibilidade de água, erosão, época e quantidade de água a ser 
aplicada em irrigação e muitas outras questões. 
 Há vários métodos para determinar a umidade do solo, sendo os 
gravimétricos, eletrométricos, tensiômetro, etc., os mais comuns e usados em 
irrigação. 
 
1.1. Métodos Gravimétricos 
1.1.2. Método – Padrão de Estufa 
 É um método direto, bastante preciso, que consiste em retirar amostras do 
solo, na área e na profundidade em que se deseja saber a umidade, colocá-las em 
um recipiente fechado, geralmente de alumínio, e trazê-las para o laboratório. 
Pesa-se o recipiente com amostra de solo úmido (M1) e coloca-se o recipiente, 
aberto, em estufa a 105 - 110ºC. Após 24 horas no mínimo, retira-se o recipiente 
com o solo seco da estufa, pesando-o novamente (M2). Sendo (M3) o peso do 
recipiente, a percentagem de umidade em peso será dada pela seguinte equação: 
 
%Up = massa de água = M1 – M2 x 100 Eq. (1) 
 massa de solo seco M2 – M3 
 
 Apesar deste método ser o mais preciso, apresenta o inconveniente, para 
irrigação, de só permitir o conhecimento do teor de umidade do solo 24 horas após 
a amostragem, além de exigir balança e estufa. 
 
Irrigação e Drenagem 
 
 
Exemplo: O quadro abaixo apresenta os resultados das massas de um solo 
determinado pelo método do padrão de estufa. De posse dos dados preencha as 
colunas em branco do quadro. 
Prof (cm) M1 (g) M2 (g) M3 (g) %Up 
0 - 20 215,6 198,4 107,1 18,84 
20- 40 225,2 200,4 106,2 26,33 
 
Para determinação direta de umidade em volume, é necessário saber qual 
o volume da amostra que foi retirada do solo, ou pode-se determiná-la 
indiretamente, conhecendo a densidade do solo (ds), respectivamente, pelas 
equações 2 e 3. 
 
%Uv = M1 – M2 
 _______________ x 100 Eq. (2) 
 Volume da amostra 
 
Volume anel = pi r2 h Eq. (3) 
 
 
%Uv = M1 – M2 ds x 100 = Up x ds Eq. (4) 
 M2 – M3 
 
Utilizando o exemplo anterior, tem-se ds = 1,2 para profundidade de 0 – 
20cm e ds = 1,4 para profundidade de 20 – 40cm, então a umidade em volume 
para as duas profundidades será: 
 
Prof. 0 - 20cm: 18,84 x 1,2 = 22,6% 
 
Prof. 20 - 40cm: 26,33 x 1,4 = 36,8% 
 
 
 
1.1.3. Método das Pesagens 
 É também um método direto e de precisão relativamente boa. Tem uma 
grande vantagem sobre o método anterior, que é a de dar a resposta logo após a 
retirada da amostra. Ele consiste nos seguintes passos: 
- Colocar 100g de terra seca a 105 – 110ºC, proveniente da gleba onde se deseja 
irrigar, em um balão volumétrico de 500ml; 
- Completar o volume com água e pesar, para obter o peso-padrão M; 
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- Anotar o valor do peso-padrão M, que será determinado somente uma vez, para 
aquela gleba; 
- Em qualquer época que se deseja saber o teor de umidade daquela gleba, retirar 
amostra do solo, colocar 100g desta no referido balão, completar o volume com 
água e pesar, obtendo-se o peso M'. 
 A percentagem de umidade do solo em base úmida – Ubu (em peso) é 
calculada pela equação a seguir: 
 
Ubu = (M - M') dps Eq. (5) 
 dps – 1 
 
 Pela equação acima verifica-se que a umidade do solo nada mais é do que 
a diferença entre a pesagem – padrão (determinada uma só vez com cada tipo de 
solo) e a pesagem atual (determinada na época em que se deseja saber a 
umidade do solo), M - M', multiplicada pelo fator dps/dps – 1, em que dps é a 
densidade das partículas do solo (densidade real), podendo ser a densidade 
generalizada para todos os solos (dps = 2,65) ou determinada para o solo da 
gleba. 
 
Exemplo 1: 
 O peso de 100g de terra seca a 105ºC colocada dentro de um balão de 
500ml, e completado o volume com água, foi de 971,0g (M). A densidade real 
desse solo dps é de 2,65g/cm3. Na época em que se desejou saber a umidade do 
solo, retirou-se amostra de 100g, colocando-a dentro do referido balão, completou-
se com água até o volume de 500ml, e o peso encontrado foi de 960,0g. 
 
 Ubu = (971,0 – 960,0) (2,65 / 2,65 – 1) = 17,8% 
 Para expressar o resultado em percentagem de umidade em base seca 
(em peso), basta usar a seguinte equação: 
 Ubs = 100 x Ubu Eq. (6) 
 100 – Ubu 
 
 Utilizando o exemplo anterior temos: 
 
 Ubs = 100 x 17,8 = 21,6% 
 100 – 17,8 
 
 
 
 
 
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Exemplo 2: 
O peso de 100g de terra seca a 105ºC colocada dentro de um balão de 
500ml, e completado o volume com água, foi de 971,0g (M). A densidade real 
desse solo dps é de 2,32g/cm3. Na época em que se desejou saber a umidade do 
solo, retirou-se amostra de 100g, colocando-a dentro do referido balão, completou-
se com água até o volume de 500ml, e o peso encontrado foi de 952,0g. Calcule a 
umidade do solo em base seca e em base úmida. 
Ubu = (971,0 – 952,0) (2,32 / 2,32 – 1) = 33,4% 
 
 Ubs = 100 x 33,4 = 50,1% 
 100 – 33,4 
 
 
 
1.2. Métodos Eletrométricos 
1.2.1. Método de Bouyoucos 
 Este método é baseado na resistência elétrica entre dois eletrodos inseridos 
em um bloco, em geral, de gesso. A resistência é medida por um “medidor” de 
corrente alternada, o qual é calibrado para leituras diretas de “porcentagem” de 
água no solo”. 
 Os blocos de gesso, quando enterrados no solo, absorvem umidade, ou a 
perdem para o solo, até que a solução dentro deles atinja o equilíbrio com a água 
do solo, variando de acordo com umidade deste. A resistência elétrica entre os 
eletrodos de cada bloco varia conforme seu teor de umidade. A resistência elétrica 
do bloco será baixa quando ele estiver mais úmido, e alta quando estiver mais 
seco. Dessa maneira, a umidade do solo pode ser determinada indiretamente, por 
meio da medição da resistência elétrica nos blocos que se encontram enterrados 
no solo. 
 
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Figura 1. Medidor de Bouyoucos. 
 
 
1.3. Tensiômetro 
 É um método indireto para determinação da porcentagem de água no solo. 
Constitui-se de uma cápsula de cerâmica ligada por meio de um tubo a um 
manômetro, onde a tensão é lida. O tensiômetro só tem capacidade para leituras 
de tensão até 0,75 atm, por isso ele somente cobre uma parte da água disponível 
no solo. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Tensiômetro. 
 
2. Disponibilidade de Água no Solo 
 A água no solo teoricamente considerada disponível para as plantas é 
aquela armazenada entre a capacidade de campo (Cc) e o ponto de murchamento 
(Pm). Diz-se teoricamente disponível porque, para a maioria das plantas, muito 
antes do solo atingir o Pm, a água já deixa de ser disponível, ou seja, a planta já 
não consegue absorver a quantidade de água necessária para o seu metabolismo 
e sua transpiração. De modo geral, um solo raso e/ou de textura grossa, apresenta 
Irrigação e Drenagem 
 
 
uma menorcapacidade de retenção de água e, conseqüentemente, exige 
irrigações mais freqüentes. 
A capacidade de campo (Cc) representa a quantidade de água retida pelo 
solo em condições de campo contra a força da gravidade. O ponto de 
murchamento (Pm) representa o teor de umidade de equilíbrio, entre a força de 
coesão (tensão), exercida pelas partículas do solo sobre a película de água 
aderente às mesmas e a força de sucção exercida pelas raízes das plantas. Em 
um solo no qual o Pm tenha sido atingido, ainda contém certa percentagem de 
umidade, a qual, entretanto, não pode ser utilizada pelas plantas, por estar 
fortemente retida pelo mesmo. 
 
Em outras palavras: 
 
A Capacidade de Campo – Cc Corresponde à quantidade máxima de água 
que um solo pode reter em condições normais de campo, ou seja, corresponde à 
quantidade de água submetida a tensões as quais tornam o movimento 
descendente, por drenagem natural, suficientemente pequeno em relação aos 
movimentos de absorção de água pelo sistema radicular . Pode ser expressa na 
base de peso ou de volume. 
 
O Ponto de Murcha Permanente – PMP é Teor de água de um solo no 
qual as folhas de uma planta que nele crescem atingem um murchamento 
irrecuperável, mesmo quando colocada em uma atmosfera saturada de vapor 
d'água. 
 
3. Cálculo da Água Disponível 
 
3.1 Disponibilidade Total de Água no Solo - DTA 
Em irrigação, a disponibilidade total de água no solo é uma característica do 
solo, que corresponde á água nele armazenada no intervalo entre as umidades 
correspondentes à capacidade de campo e ao ponto de murchamento. Pode ser 
expressa em altura de lâmina de água, por profundidade do solo, geralmente de 
mm de água por cm de solo. 
 
DTA = (Cc – Pm) x dap Eq. (7) 
 10 
 
Irrigação e Drenagem 
 
 
Em que: 
DTA = Disponibilidade Total de Água no Solo, em mm/cm de solo; 
Cc = Capacidade de campo, % em peso; 
Pm = Ponto de murchamento, % em peso; 
dap = densidade do solo, g/cm3. 
 
Exemplo 1: 
 Calcule a Disponibilidade Total de Água em um solo que possui as 
seguintes características: 
Cc = 27% ; Pm = 15% ; Dap = 1,2 g/cm3 
Resolução: 
DTA = (27 – 15) x 1,2 = 1,44 mm/cm de solo 
 10 
 
Exemplo 2: 
 Calcule a Disponibilidade Total de Água em um solo que possui as 
seguintes características: 
Cc = 30% ; Pm = 18% ; Dap = 1,4 g/cm3 
Resolução: 
DTA = (30 – 18) x 1,4 = 1,68 mm/cm de solo 
 10 
 
 A disponibilidade total de água geralmente aumenta à medida que a textura 
do solo vai diminuindo. No quadro 1 são apresentados os limites comumente 
encontrados nas texturas básicas do solo. 
 
 Quadro 1 – Limites de DTA para solos de diferentes texturas. 
Textura 
Disponibilidade Total de Água 
mm por cm de solo m3 ha-1 por cm de solo 
Grossa 0,4 a 0,8 4 a 8 
Media 0,8 a 1,6 8 a 16 
Fina 1,2 a 2,4 12 a 24 
 
 
 
3.2 Disponibilidade Real de Água no Solo - DRA 
 A disponibilidade real de água no solo é definida como a fração da 
disponibilidade total de água no solo que a cultura poderá utilizar sem afetar 
significativamente a sua produtividade, podendo ser expressa por: 
Irrigação e Drenagem 
 
 
 
DRA = DTA x f Eq. (8) 
 
Em que: 
DRA = Disponibilidade Real de Água no Solo, em mm/cm solo; 
f = fator de disponibilidade de água no solo, sempre menor que 1, adimensional. 
 O fator de disponibilidade de água (f) varia entre 0,2 e 0,8. Os valores 
menores são usados em culturas mais sensíveis ao déficit de água no solo, e os 
maiores, nas culturas mais resistentes. De modo geral, podem-se dividir as 
culturas irrigadas em três grandes grupos (Quadro 2). 
 
 Quadro 2 – Fator de disponibilidade de água no solo (f). 
Grupo de Culturas Valores de f 
Hortaliças 0,2 a 0,6 
Frutas e forrageiras 0,3 a 0,7 
Grãos e algodão 0,4 a 0,8 
 
 Dentro de cada grupo, o valor de f a ser usado dependerá da maior ou 
menor sensibilidade da cultura ao déficit de água no solo e da demanda 
evapotranspirométrica da região. Em uma mesma cultura, quanto maior for a 
demanda evapotranspirométrica da região, menor deverá ser o valor de f. 
 É comum o uso do valor de f = 0,4 para hortaliças, f = 0,5 para frutas e 
forrageiras e f = 0,6 para grãos e algodão. 
 
Exemplo: 
 Calcule Disponibilidade Real de Água em um solo que possui DTA = 1,44 
mm/cm de solo e onde deseja-se fazer irrigação na cultura do feijão, utilizando-se 
para tal o valor de f de 0,6. 
Resolução: 
DRA = 1,44 x 0,6 = 0,864 mm/cm solo 
 
3.3 Capacidade Total de Água no Solo – CTA 
 É a lâmina de água armazenada na profundidade de interesse para 
agricultura. Tanto a quantidade de água de chuva como a de irrigação só devem 
ser consideradas disponíveis para a cultura no perfil do solo que esteja ocupado 
pelo seu sistema radicular. Por isso, CTA somente deve ser calculada até a 
profundidade do solo correspondente à profundidade efetiva do sistema radicular 
da cultura a ser irrigada, ou seja: 
Irrigação e Drenagem 
 
 
 
CTA = DTA x Pef Eq. (9) 
Em que: 
CTA = Capacidade Total de Água no Solo em mm; 
Pef = Profundidade efetiva do sistema radicular, em cm. 
 A Pef deve ser tal que, pelo menos, 80% do sistema radicular da cultura 
esteja nela contido. Ela depende da cultura e da profundidade do solo na área. 
Exemplo: 
Calcule a Capacidade Total de Água em um solo que possui DTA = 1,44 
mm/cm solo, e onde pretende-se irrigar a cultura do feijão, o qual possui Pef = 40 
cm. 
Resolução: 
CTA = 1,44 x 40 = 57,6 mm = 57,6 l/m2 
Quadro 3 – Profundidade efetiva do sistema radicular (Pef) de algumas culturas. 
Culturas Pef (cm) 
Alface 15 – 30 
Melão 20 – 40 
Pepino 35 – 70 
Tomate 25 - 70 
Feijão 20 – 40 
Milho 30 – 60 
Banana 30 – 50 
Citros 60 – 150 
Pastagens de gramíneas 40 – 100 
Soja 40 – 70 
Sorgo 50 - 100 
 
3.4 Capacidade Real de Água no Solo – CRA 
 É a porção da CTA que deve ser consumida, para que a espécie cultivada 
permaneça em condições de umidade ótimas. O fator f indica a percentagem da 
CTA que podemos deixar esgotar antes de irrigar novamente. 
 
CRA = CTA x f Eq. (10) 
Em que: 
CRA = Capacidade Real de Água no Solo, em mm; 
CTA = Capacidade Total de Água no Solo em mm; 
f = fator de disponibilidade de água no solo, adimensional. 
 
Explicação: 
Irrigação e Drenagem 
 
 
� Se f = 1, permitimos que CTA se esgote completamente antes de fazer 
nova irrigação. 
� Se f < 1, deixamos que apenas parte da CTA se esgote e fazemos nova 
irrigação. 
Observação: Geralmente f < 1. 
Em irrigação, nunca se deve permitir que o teor de umidade do solo atinja o 
ponto de murchamento, isto é, deve-se somente usar, entre duas irrigações 
sucessivas, uma fração da disponibilidade real de água do solo. A CRA leva em 
consideração a profundidade de interesse, que normalmente corresponde à 
profundidade efetiva do sistema radicular (Pef). 
Quadro 4 – Grupos de culturas de acordo com a resistência ao déficit de água no 
solo. 
GRUPO CULTURAS 
1 Cebola, pimenta, batata, alho, folhosas 
2 Banana, repolho, uva, ervilha, tomate, ervilha 
3 Alfafa, feijão, cítricas, amendoim, abacaxi, girassol, melancia, 
trigo 
4 Algodão, milho, azeitona, açafrão, sorgo, soja, beterraba, 
cana, fumo 
 
 
Quadro 5 – Fator de disponibilidade de água no solo (f) em função do grupo de 
culturas e da evapotranspiração de referência (ETo). 
Grupo 
de 
Culturas 
Eto (mm/dia) 
2 3 4 5 6 7 8 9 10 
1 0,5 0,42 0,35 0,3 0,25 0,22 0,2 0,2 0,18 
2 0,68 0,58 0,48 0,4 0,35 0,33 0,28 0,25 0,223 0,8 0,7 0,6 0,5 0,45 0,42 0,38 0,35 0,3 
4 0,88 0,8 0,7 0,6 0,55 0,5 0,45 0,42 0,4 
 
 
 
Exemplo: 
 Calcule a CRA de um solo onde pretende-se irrigar a cultura do feijão, a qual 
possui profundidade efetiva do sistema radicular de 40 cm. Para tanto será 
utilizada CTA de 43,2 mm e f = 0,6. 
Resolução: 
CRA = CTA x f 
Irrigação e Drenagem 
 
 
CRA = 57,6 x 0,6 = 34,56 mm = 34,56 l/m2 
 
 
3.5 Irrigação Real Necessária – IRN 
 Considerando a irrigação real necessária (IRN) como sendo a quantidade de 
água que se aplica por irrigação, apresentam-se dois casos: 
a) Irrigação total: 
 Quando toda a água necessária à cultura for suprida pela irrigação, a IRN 
deverá ser igual ou menor do que à CRA. 
 
IRN ≤ Cc – Pm x dap x Pef x f (em mm ou m3/ha) Eq. (11) 
 10 
 
Exemplo: 
 Calcule a IRN para a cultura do feijão utilizando-se a irrigação total com os 
seguintes dados: 
Cc = 27%; Pm = 15%; dap = 1,2 g/cm3; Pef = 40 cm; f = 0,6. 
 
IRN ≤ 27 – 15 x 1,2 x 40 x 0,6 ≤ 34,56 mm 
 10 
 
b) Irrigação suplementar: 
 Quando uma parte da água necessária à cultura for suprida pela irrigação e 
a outra parte pela precipitação efetiva (Pe). Como nem toda a água precipitada é 
utilizada no suprimento às culturas, denomina-se precipitação efetiva (Pe), aquela 
parte da precipitação que fica retida na zona radicular e é efetivamente utilizada 
pela cultura. 
 
IRN ≤ Cc – Pm x dap x Pef x f - Pe (em mm ou m3/ha) Eq. (12) 
 10 
 
Exemplo: 
 Calcule a IRN para a cultura do feijão utilizando a irrigação suplementar com 
os seguintes dados: 
Cc = 27%; Pm = 15%; dap = 1,2 g/cm3; Pef = 40 cm; f = 0,6; Pe = 10mm. 
 
IRN ≤ 27 – 15 x 1,2 x 40 x 0,6 - 10 ≤ 24,56 mm 
 10 
 
 
3.6 Irrigação Total Necessária – ITN 
Irrigação e Drenagem 
 
 
 A ITN é a quantidade total de água que se necessita aplicar por irrigação. 
 
ITN = IRN Eq. (13) 
 Ea 
 
Em que: 
ITN = Irrigação Total Necessária, em mm ou m3/ha; 
Ea = eficiência de aplicação da irrigação, em decimal. 
 Os valores da Ea dependem do sistema de irrigação utilizado. Normalmente, 
os valores de Ei são os seguintes: 
- Para métodos de irrigação por superfície: 40 a 60%; 
- Para métodos de irrigação por aspersão: até 85%; 
- Para métodos de irrigação localizados: até 95%. 
Exemplo: 
 Calcule a ITN para a cultura do feijão utilizando os seguintes dados: 
IRN = 34,56 mm (irrigação total); 
Sistema de aspersão: Ei = 85%. 
Resolução: 
ITN = 34,56 = 40,65 mm 
 0,85 
 
 
 
 
4. Infiltração de Água no Solo 
 
Infiltração é o nome dado ao processo pelo qual a água penetra no solo, 
através de sua superfície. A velocidade de infiltração (VI) de água em um solo é 
fator muito importante na irrigação, visto que ela determina o tempo em que se 
deve manter a água na superfície do solo ou a duração da aspersão, de modo que 
se aplique uma quantidade desejada de água. Ela é expressa em altura de lâmina 
de água ou volume de água por unidade de tempo, em geral, nas unidades de 
mm/h, cm/h ou l/s. 
A VI depende diretamente da textura e da estrutura dos solos. Em solos 
arenosos ou argilosos com partículas bem agregadas, em razão de sua maior 
percentagem de poros grandes, têm-se maiores velocidades de infiltração. 
Em um mesmo tipo de solo, a VI varia com a percentagem de umidade do 
solo na época da irrigação, a temperatura do solo, a porosidade do solo, a 
Irrigação e Drenagem 
 
 
existência de camada menos permeável (compactada) ao longo do perfil, e 
cobertura vegetal, etc. 
Com a operação de preparo, a estrutura do solo é modificada, o que 
provoca um aumento na porosidade; à medida que vão ocorrendo as precipitações 
naturais ou as irrigações, o solo tende a voltar à condição inicial. Logo, a 
velocidade de infiltração tende a reduzir de irrigação para irrigação. Geralmente, 
essa variação é grande da primeira para a segunda irrigação, diminuindo da 
segunda para a terceira, sendo praticamente desprezível a partir de então. 
A velocidade de infiltração nos solos diminui com o aumento do tempo de 
aplicação de água. Inicialmente, ela é relativamente alta, depois vai diminuindo, 
gradativamente, até atingir um valor quase constante. Nesse ponto, em que 
variação da VI é muito pequena, praticamente constante, ela é chamada de 
velocidade de infiltração básica (VIB). 
Normalmente, solos arenosos apresentam grandes valores de VI e 
consequentemente, podem ocorrer grandes perdas por percolação, sendo dessa 
forma, impróprios para a irrigação por superfície. Por outro lado, a VIB é usada no 
momento da escolha do aspersor, já que a intensidade de aplicação, típica de cada 
um deles, deve ser menor ou igual a ela. 
Se num solo com baixa capacidade de infiltração aplicarmos água a uma 
taxa elevada, poderá haver escoamento superficial daquela água aplicada na taxa 
excedente à sua capacidade de infiltração. 
 
Figura 3 – Velocidade de infiltração versus tempo. 
Outro termo muito usado é a infiltração acumulada (I), que é a quantidade 
total de água infiltrada durante determinado tempo. Ela é geralmente expressa em 
mm ou cm, referindo-se à altura da lâmina de água que infiltrou na superfície do 
solo, em litros por unidade de superfície de infiltração ou em litros por unidade de 
comprimento de sulco. 
Irrigação e Drenagem 
 
 
A infiltração acumulada em função do tempo pode ser utilizada para se 
determinar o tempo necessário para infiltração de determinada quantidade de 
água, o que é de suma importância no dimensionamento de irrigação por 
superfície. 
 
Figura 4 – Curva típica de infiltração acumulada. 
 
 
No caso de irrigação localizada, em função da baixa intensidade de 
aplicação, normalmente não é necessário determinar a capacidade de infiltração 
de água no solo. 
Um solo pode ser classificado, segundo sua velocidade de infiltração básica, 
em: 
Solo de VIB muito alta ................. > 30 mm/h 
Solo de VIB alta ........................... 15 – 30 mm/h 
Solo de VIB média ....................... 5 – 15 mm/h 
Solo de VIB baixa ........................ < 5 mm/h 
 
O valor da VIB de um solo é um fator de grande importância em irrigação, 
pois é ele que indicará quais os métodos de irrigação possíveis de serem usados 
naquele solo, bem como determinará a intensidade de precipitação máxima que 
poderá ser permitida na irrigação por aspersão. Os valores da VIB em função da 
textura do solo são: 
Arenosa: 25 a 250 mm/h 
Franco-arenosa: 13 a 76 mm/h 
Franco-areno-argilosa: 5 a 20 mm/h 
Franco-argilosa: 2,5 a 15 mm/h