Água no solo

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ÁGUA NO SOLO 
Edafologia 2016/1 
Prof. Antônio Carlos Silveiro da Silva 
 
 
Introdução; 
 
Estrutura da água; 
 
Coesão e Adesão; 
 
Mecanismos de capilaridade; 
 
Conceitos energéticos da água do solo; 
 
Tipos de movimentos de água do solo; 
 
Retenção de umidade do solo. 
 
 
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 
Composição volumétrica de um solo 
Composição sólida do solo 
Denominação Tamanho (mm) 
Matacões > 200 
Calhaus 20 a 200 
Cascalhos 2 – 20 
Areia grossa 2 – 0,2 
Areia fina 0,2 – 0,05 
Silte 0,05 – 0,002 
Argila < 0,002 
 
Tabela 1. Classificação granulométrica quanto ao diâmetro das partículas. 
Precipitação anual para todo o Brasil 
Estrutura da água 
Devido à sua assimetria (ângulo de 
105º), a água apresenta as duas 
cargas elétricas (positiva na área do 
hidrogênio e negativa na área do 
oxigênio). 
Ela é composta por um átomo de 
oxigênio e dois muito menores de 
hidrogênio. 
É resultante de uma ligação covalente. 
Estrutura da água 
No entanto, as moléculas não agem em perfeita 
interdependência, mas se agrupam com outras moléculas 
vizinhas. Nesse caso, o polo positivo, ou seja, os átomos de 
hidrogênio atrai o polo negativo da outra molécula de água, o 
oxigênio. 
Associação das moléculas de água entre si 
Estrutura da molécula de água 
 Íons eletrostaticamente carregados, como o Na+, K+, Ca2+ 
são atraídos pelo oxigênio ou polo negativo da molécula da 
água. 
 
 As superfícies negativamente carregadas das argilas, 
através do hidrogênio ou polo positivo da molécula, atraem a 
água. 
 
Na+ 
Ca2+ 
K+ 
Colóide do solo 
Colóide do solo 
Forças de adesão e coesão 
Coesão: consiste na atração de moléculas de mesma natureza. 
Exemplo: atração entre as moléculas de água. 
Adesão: consiste na atração de moléculas de natureza 
diferente. Exemplo: atração entre as moléculas de água e as 
partículas sólidas do solo. 
Na+ 
Ca2+ 
K+ 
Colóide do solo 
Colóide do solo 
Forças de adesão e coesão 
Exemplo: 
Exemplo das forças de coesão e adesão: 
Diante disso, qual força é responsável pela retenção das 
moléculas de água nos argilominerais do solo? E quanto as 
moléculas de água que não se encontram em contato com as 
superfícies sólidas? 
Pergunta: 
Tensão de superfície 
 É resultado da atração relativamente forte entre moléculas 
de água, que leva esta última a comporta-se como se 
estivesse coberta com uma membrana elástica esticada. 
 
 Este fenômeno fica evidenciado nas entrefaces líquido-ar. 
 A capilaridade é resultado das forças de adesão e coesão. 
 
 Fenômeno comum onde observa-se o movimento 
ascensional da água no solo. 
Mecanismo de capilaridade 
 O movimento de capilaridade é influenciado pelo tamanho e 
organização dos poros do solo. 
“A água subirá até se equilibrar 
com a força gravitacional” 
Gravidade 
Mecanismo de capilaridade 
Mecanismo de capilaridade 
Mecanismo de capilaridade 
 Geralmente, a altura a atingir da capilaridade é maior nos 
solos de textura fina em relação aos solos arenosos. 
 
Qual a explicação para isso? 
Qual dos dois tipos de solos não possuem poros de tamanho 
capilar? 
De que modo um solo argiloso favorece a existência de 
maiores teores de água em relação a um arenoso, sob tensões 
similares? A matéria orgânica estaria envolvida nesse 
processo? 
Conceitos energéticos da água do solo 
Todas as substâncias, inclusive a água, possuem a 
tendência para se movimentar ou para mudar dum nível de 
maior energia para outro mais reduzido. 
Consequentemente, haverá pronta movimentação dum solo 
saturado com água (alta energia livre) para outro seco (baixa 
energia livre). 
Reservatório A Reservatório B 
Movimento de água por diferença de potencial. O 
reservatório A possui maior potencial de água que o 
reservatório B. 
Água pura (H2O) 
Água pura (H2O) 
SOLO A SOLO B 
Neste caso, o solo A possui maior potencial de água que o 
solo B. Por isso haverá maior movimentação de A para B até 
atingir um equilíbrio entre as massas de água. 
Forças que exercem influência sobre a energia 
livre da água 
Força matricial – resultante das forças de adesão e coesão. 
Força osmótica – resultante das concentrações de íons e 
outros solutos no solo. 
Força gravitacional – essa força tende a puxar o líquido para 
baixo. 
Todas atuam ao mesmo tempo na água do solo 
Potencial total da água no solo 
 Potencial matricial 
 
 Potencial osmótico 
 
 Potencial gravitacional 
É resultado do somatório dos potenciais (das diversas forças, 
matricial, osmótica e da gravidade) que atuam sobre a água do 
solo. 
Potencial Gravitacional 
 A força de gravidade atua sobre a água, assim como sobre 
qualquer outro corpo e a atração se faz sentir no sentido do 
eixo da terra. 
 
 A gravidade desempenha papel importante na remoção do 
excesso de água das zonas radiculares superiores, após 
precipitação ou irrigação abundantes (contribui para a 
aeração do solo). 
 Observação: A força da gravidade não cessa em momento 
algum, ou seja, ela sempre estará atuando sobre a massa 
de água 
Potencial Matricial 
 É resultado de dois tipos de forças: adsorção e capilaridade. 
 
 O somatório final dessas duas forças destina-se a reduzir a 
energia livre da água do solo, por conseguinte, o potencial 
matricial sempre será negativo. 
 
 Basicamente, um solo saturado possui um elevado potencial 
matricial e o inverso, um solo seco, baixo potencial matricial. 
Potencial Osmótico 
 Resultado da concentração de solutos no solo, ou seja, na 
composição da solução do solo. 
 
 Quanto mais solutos dissolvidos na solução do solo, menor 
será a energia livre da água (potencial negativo). 
 
 O potencial exerce pouca influência na movimentação da 
água nos solos. Sua influência é primordial na captação de 
água pelo sistema radicular. 
Potencial Osmótico 
 Algumas definições: 
 Soluto: substância que quando dissolvida em um solvente 
forma uma solução. 
 Solvente: substância capaz de dissolver um soluto e formar 
uma solução. A água é considerada um solvente universal. 
ÁGUA 
Ca2+ 
Mg2+ 
K+ 
SOLUTOS SOLVENTE 
Ca Mg K 
Al 
SOLUÇÃO DO SOLO 
Figura 2. Representação da absorção de água ligada a transpiração. 
Seguindo valores crescentes de potenciais. Guerra et al (2010). 
Os diferentes potenciais hídricos ajudam a explicar a relação 
solo-planta-atmosfera. 
 Simplificando: a água se moverá de uma área com menor 
concentração de solutos para outra de maior concentração. 
Ca2+ 
Mg2+ 
K+ 
Na+ 
K+ 
Ca2+ 
RAIZ – maior concentração de solutos 
SOLUÇÃO DO SOLO – menor concentração de solutos 
Esquematização didática do potencial osmótico 
Neste caso, a água 
se moverá da 
solução do solo para 
as células radiculares 
Tipos de movimentos da água do solo 
 Fluxo saturado 
 
 Fluxo não saturado 
 
 Movimentação de vapor de água nos solos 
Tipos de movimentos da água do solo 
 Esta relacionado com a força hidráulica que propulsiona a 
água ao longo do perfil dos solos e o tamanho e 
configuração dos poros do solo. 
Fluxo saturado 
 A textura e estrutura do solo são propriedades que afetam o 
fluxo saturado, pois exercem influência na condutibilidade 
hidráulica dos solos. 
Tipos de movimentos da água do solo 
O que seria condutividade hidráulica do solo? 
 A condutividade hidráulica do solo é uma propriedade que 
expressa a facilidadecom que a água nele se movimenta, 
sendo de extrema importância ao uso agrícola e, 
consequentemente, à produção das culturas e à preservação 
do solo e do ambiente. 
Tipos de movimentos da água do solo 
Fluxo saturado 
 Basicamente, solos arenosos possuem uma condutibilidade 
saturada mais elevada quando comparados aos solos de 
textura mais fina (franco arenoso ou franco argiloso, por 
exemplo). 
 
 De forma semelhante, solos com textura granular estável 
permite melhor movimentação da água do que aqueles com 
estruturas instáveis (modificam quando umedecidos) ou os 
de estruturas mais próximas a maciça. 
Tipos de movimentos da água do solo 
Fluxo não saturado 
 A movimentação da água no fluxo não saturado será mais 
lenta que o fluxo saturado. Isso porque, com a diminuição 
da água no perfil do solo, a tensão matricial irá aumentar e 
reduzindo a condutibilidade hidráulica do solo. 
 Tensão matricial = lembrem-se que refere-se a força de 
adesão (a atração dos sólidos do solo com a água). 
Tipos de movimentos da água do solo 
Fluxo não saturado 
Fatores que exercem influência no fluxo não saturado: 
 Qualquer fator que exerça influência na condutibilidade do 
solo (ex. estrutura do solo). 
 Gradiente de tensão de umidade ou gradiente de sucção de 
umidade. 
Basicamente, a movimentação da água no solo se exercerá 
de uma área de baixa tensão (solo saturado) para uma área 
de alta tensão (solo com umidade reduzida). 
FIGURA 1. Intensidade de movimentação da água de três solos úmidos com níveis 
diferentes de umidade pra um mais seco. Quando maior for o montante de umidade do 
solo úmido, maior será o gradiente de tensão e mais rápida a transferência. A ajustagem 
da água entre os dois solos ligeiramente úmidos, com aproximadamente o mesmo 
montante aquífero, será excessivamente lenta. (De acordo com Gardner e Widtsoe 
(1921), citato por Brady (1989)). 
Tipos de movimentos da água do solo 
Movimentação da água em solos estratificados 
 Os solos não se apresentam na natureza com perfis apenas 
homogêneos (textura e estrutura mais uniformes), mas são 
também encontrados com mudanças físicas nos diferentes 
horizontes (ex. ARGISSOLOS: mudança textura do 
horizonte A para o B). 
 
 As mudanças de algumas propriedades do solo, como 
textura e estrutura, afetam a condutibilidade hidráulica dos 
solos nos seus diferentes horizontes e camadas. 
LATOSSOLO: exemplo de 
solo com propriedades de 
textura e estrutura 
uniformes. Nesse caso 
apresentam rápida 
movimentação de água. 
CAMBISSOLO: a mudança 
significativa de algumas 
propriedades físicas (textura e 
estrutura) podem influenciar a 
movimentação da água nos solos 
Tipos de movimentos da água do solo 
Movimentação do vapor de água no solo 
O processo de evaporação da água no solo pode ser feito tanto 
internamente, sendo nos poros do solo, quanto externamente, 
na superfície do solo. 
O mecanismo responsável pela movimentação do vapor de 
água no solo é chamado de gradiente de pressão do vapor. Seu 
movimento se dá pela diferença de pressão entre dois pontos de 
uma determinada distância. 
Tipos de movimentos da água do solo 
Movimentação do vapor de água no solo 
Resumidamente, um solo úmido apresenta elevado pressão de 
vapor e quando em contato com um solo mais seco (baixa 
pressão de vapor) haverá tendência de difusão do vapor de 
água do solo úmido para o solo seco. 
Juntamente com a umidade, a temperatura exerce influência 
no fluxo de vapor de água no solo. A redução da temperatura do 
solo de umidade constante tende a reduzir a pressão de vapor 
do mesmo. 
Tipos de movimentos da água do solo 
Movimentação do vapor de água no solo 
ÚMIDO 
SECO 
FRESCO 
QUENTE ÚMIDO 
SECO FRESCO 
QUENTE 
Figura 1. Tendências na movimentação do vapor entre horizontes de solos 
que apresentam diferenças de temperatura e de umidade. Em (a) as 
tendências são mais ou menos opostas entre si, porém em (b) elas se 
acham coordenadas e haverá possibilidade de considerável transferência 
de vapor, se não houver interferência da água em estado líquido existente 
nos capilares do solo. Fonte: Brady (1989). 
• 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. 
Disponibilidade de água para as plantas 
 A quantidade de água que pode reter um solo à 
capacidade de campo depende da quantidade de 
microporos. 
 
Disponibilidade de água 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. 
Limite de umidade do solo 
Limite de umidade do solo 
 Alguns conceitos de água/umidade no solo 
 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. 
Água disponível 
• Água disponível (AD), quantidade de água que o solo pode 
armazenar, entre CC e PM, na camada de solo explorada 
pelas raízes da cultura (Z). 
em que: 
 DTA – disponibilidade total de água, cm; 
 cc – umidade do solo à capacidade de campo, cm
3.cm-3; 
 pm – umidade do solo ao ponto de murcha, cm
3.cm-3; 
 Z - profundidade efetiva do sistema radicular, cm 
Água disponível 
AD = (cc - pm) x Z 
Como determinar a capacidade de campo? 
Curva de retenção de umidade do solo – realizado em 
laboratório com diferentes níveis de pressão. 
Curva de retenção de umidade do solo 
Qual a importância de estudar a água do solo? 
Qual a importância de estudar a água do solo? 
Algumas questões interessantes: 
O que é percolação? E como ela se diferencia da 
lixiviação? 
Percolação: movimento descendente da água através 
do solo, especialmente quando ele está saturado por 
água. 
 
Lixiviação: processo que permite a retirada de 
substâncias em solução. (ex. lixiviação dos cátions 
básicos – Ca2+, Mg2+, K+, etc). 
Resposta: 
Defina permeabilidade do solo? 
Permeabilidade: facilidade com que gases, líquidos 
ou raízes de plantas penetram (ou passam através 
de) um solo (ou de uma de suas camadas). Uma vez 
que diferentes horizontes variam em permeabilidade, 
o horizonte em questão deve ser especificado. 
Resposta: 
OBRIGADO!