6 Agua do Solo

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ÁGUA DO SOLO 
Arlicélio de Q. Paiva 
DEP. DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS 
DISCIPLINA: FÍSICA DO SOLO – CAA-341 
• A água é uma das substâncias mais 
importantes da Crosta Terrestre, tanto 
para os processos vitais como para os 
físico-químicos. 
 
• Cobre mais de 2/3 da Terra na forma 
líquída e sólida. 
 
• Na forma gasosa é constituinte da 
atmosfera, estando presente em toda 
parte. 
• Constitui o protoplasma celular em até 
95% do seu peso total. 
http://numberpi.blogspot.com.br/2011/07/celula-vegetal.html 
• Tem a função de manter o turgor celular 
das plantas, responsável pelo 
crescimento vegetal. 
 
• Participa de importantes reações 
metabólicas, como a fotossíntese e 
fosforilação oxidativa. 
 
• Chamada de Solvente Universal, pois 
participa da maioria das reações 
químicas. 
Imagem de cima 
mostra represa de 
Jaguari em 16 de 
agosto de 2013 e 
imagem de baixo 
mostra mesma 
represa em 3 de 
agosto de 2014 
(Foto: NASA Earth 
Observatory image 
by Jesse Allen, using 
Landsat data from 
the U.S. Geological 
Survey.) 
• Diâmetro médio: 3 (3 x 10-10 m) 
• A ligação dos dois átomos de H com o 
átomo de O forma um ângulo de 105o. 
http://paginas.ucpel.tche.br/~mflessa/bi5.html 
• Essa ligação é responsável pelo 
desequilíbrio espacial das cargas 
elétricas na molécula de água. 
 
• A distribuição assimétrica de cargas 
cria um dipolo elétrico responsável por 
uma série de propriedades físico-
químicas na molécula de água. 
 
• A polaridade faz as moléculas de água 
se orientarem, formando estruturas. 
• A polaridade faz com que a água seja 
um bom solvente, seja adsorvida por 
superfícies sólidas ou hidrata íons e 
coloides. 
 
• Ponto de fusão da água sob pressão 
atmosférica normal é 0o C. 
 
• Ponto de ebulição da água sob pressão 
atmosférica normal é 100o C. 
• Entre 0 e 100o C a água se encontra no 
estado líquido e seu calor específico é 
de 4.186 J kg-1. 
 
• Essa propriedade da água torna os 
sistemas biológicos mais resistentes a 
variações de temperatura. 
• Fenômeno típico de uma interface 
líquido-gás. 
 
• Maioria dos líquidos comportam-se 
como se estivessem cobertos por uma 
membrana elástica, sob tensão, com 
tendência permanente de se contrair. 
 
• As forças de coesão entre as moléculas 
de água são diferentes se as moléculas 
encontram-se no interior ou na 
superfície do líquido. 
http://www.mdba.gov.au/services/education-resources/surface-tension 
• As moléculas que estão na superfície 
da água só são atraídas por moléculas 
abaixo e ao lado delas, criando uma 
película elástica chamada de tensão 
superficial. 
 
• A tensão superficial é, então a medida 
de resistência à formação da membrana 
elástica que se forma em uma interface 
líquido-gás. 
 
• A tensão superficial varia de acordo 
com: 
• Temperatura: ↑T oC ↓ TS 
• Substâncias dissolvidas 
• Eletrólitos: ↑ TS 
 
• Evidências da tensão superficial: 
• Gotículas de água em superfície 
encerada. 
• Gota de água ao sair por um conta-
gotas. 
• Alguns insetos andam sobre a água. 
 
• Tubo capilar de vidro dentro de 
vasilhame com água forma uma 
curvatura para cima (menisco côncavo). 
• As moléculas da parede interna do tubo 
atraem as moléculas da superfície da 
água fazendo com que ela se curve para 
cima. 
 
• Com essa curvatura, a pressão interna 
do menisco no tubo capilar, torna-se 
menor do que a pressão interna na 
superfície plana do vasilhame. 
Energia potencial 
 
 Energia cinética: deve-se à velocidade 
instantânea de um corpo. 
 
 Energia potencial: é devida à posição 
instantânea de um corpo em relação a 
um campo de forças. 
Energia potencial 
 
 Em relação à água no solo, ela se 
move através do sistema poroso do 
solo a velocidades baixas e sua 
energia cinética é quase sempre 
desprezível se comparada com suas 
energias potenciais. 
Energia potencial 
 
 Como qualquer corpo no Universo, a 
água ou solução no solo, tende a se 
mover de maior para menor potencial 
total de energia. 
mogpt  
Total 
Pressão 
Gravitacional 
Osmótico 
Matricial 
Potencial pressão ( ) 
 
− Num solo com estrutura rígida, este 
componente do potencial total só se 
manifesta sob uma condição de 
saturação. 
 
− Aparece toda vez que a pressão que 
atua sobre a água do solo é diferente 
e maior que a pressão que atua 
sobre a água padrão. 
p
Potencial pressão ( ) 
 
− Por exemplo: a água no fundo de 
uma barragem está sujeita a uma 
pressão equivalente à coluna de 
água acima dela. Também em solo 
saturado há uma carga d’água 
atuando sobre o ponto considerado. 
Essa pressão é a componente de 
pressão. 
p
Potencial gravitacional ( ) 
 
̶ Qualquer corpo num campo 
gravitacional possui uma energia 
potencial gravitacional. A água no 
solo, estando dentro do campo 
gravitacional terrestre possui, 
evidentemente, esta energia. 
g
Potencial osmótico ( ) 
 
̶ O componente osmótico aparece pelo 
fato de a água no solo ser uma 
solução de sais minerais e outros 
solutos e a água padrão ser pura. 
o
Potencial matricial ( ) 
 
̶ Para retirar uma quantidade de água 
em equilíbrio existente em um solo 
não saturado é necessário um 
dispêndio de energia, o qual é tanto 
maior quanto mais seco estiver o 
solo. 
m
Potencial matricial ( ) 
 
̶ Isso nos leva a concluir que o solo 
retém a água no seu espaço poroso 
com forças cujas intensidades 
aumentam conforme a quantidade de 
água nele diminui. 
m
Potencial matricial ( ) 
 
̶ Essas forças, por se manifestarem 
devido à presença da matriz do solo, 
são denominadas de forças mátricas. 
 
m
Gravitacional 
 
Também chamada de “água livre”. É a 
água que drena depois que o solo é 
molhado. Movimenta para baixo 
devido à força de gravidade, 
reabastecendo o lençol freático (poços, 
nascentes). 
 
Capilar 
 
Movimento da água dentro do solo 
realizado por forças capilares. 
Capilar 
 
 As raízes das plantas podem absorver 
essa água. 
 
 O tamanho do poro do solo influencia 
a quantidade de água retida por forças 
capilares. 
 
 Fornece a maior parte da umidade para 
o crescimento da planta. 
Higroscópica 
 
Películas de água muito finas em torno 
das partículas do solo. Esses filmes são 
retidos por forças extremamente fortes 
que fazem com que a água não fique 
disponível para as plantas. 
Fonte: http://pas.byu.edu/AgHrt100/soil_water.jpg 
Água 
higroscópica 
Água 
capilar 
Água 
gravitacional 
Água 
remanescente 
aderida às 
partículas de 
solo 
 
Água retida 
nos microporos 
 
 
 
 
Macroporos: 
drenagem 
 
Ponto de saturação 
 
 Ponto de umidade em que todos os 
poros são preenchidos com água. 
 
 Ocorre quando uma área recebe uma 
grande quantidade de chuva e não há 
perdas. 
Capacidade de campo 
 
 É a quantidade máxima de água no 
solo após as perdas por gravidade e 
antes do início da evaporação da 
superfície. 
 
 Ocorre quando o solo contém a 
quantidade máxima de água capilar. 
Capacidade de campo 
 
 Potenciais: 
 
 Solo argiloso: -33 kPa = -1/3 atm. 
 
 Solo arenoso: -10 kPa = -1/10 atm. 
Ponto de murcha permanente 
 
 Ponto que a planta não pode mais 
absorver água suficiente do solo para 
satisfazer suas necessidadesfisiológicas. 
 
 Neste ponto, a planta entra em murcha 
permanente e morre. 
 
 Potenciais: -1500 kPa = -15 atm. 
Fonte: http://pas.byu.edu/AgHrt100/soil_water.jpg 
Ponto de 
murcha 
Capacidade de 
campo 
ÁGUA 
DISPONÍVEL 
PARA AS 
PLANTAS 
-1500 kPa 
-15 atm 
Arenoso: 
-10 kPa 
-1/10 atm 
Argiloso: 
-33 kPa 
-1/3 atm 
Água disponível para as plantas 
Água disponível para as plantas 
 
AD = CC - PMP 
 
 
 
 
AD = água a -33/-10 kPa – água a -1500 kPa 
CC PMP 
Argiloso / Arenoso 
Extrator de Richards ou Panela de pressão 
 
 Utilizado para determinar a curva 
característica de água do solo. 
 
 Aplica-se uma pressão conhecida na 
amostra que irá provocar a remoção de 
qualquer água retida no solo. 
 
 Membranas com capacidade 0 – 1500 
kPa. 
Extrator de Richards ou Panela de pressão 
Extrator de Richards ou Panela de pressão 
Extrator de Richards ou Panela de pressão 
HORIZONTE AB (18-46 cm)
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0 -150 -300 -450 -600 -750 -900 -1050 -1200 -1350 -1500
HORIZONTE Bw2 (150-160 cm+)
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0 -150 -300 -450 -600 -750 -900 -1050 -1200 -1350 -1500
Figura. Curvas características de água no solo em horizontes de um Latossolo 
Amarelo podzólico do Estado da Bahia. 
ÁGUA DISPONÍVEL 
ÁGUA DISPONÍVEL 
Tensiômetro 
 
 Mede a tensão de água ou potencial 
matricial do solo, que pode ser 
convertido para umidade do solo. 
 
 Utilizado para determinar a umidade 
atual e o armazenamento de água no 
solo. 
Tensiômetro 
Tensiômetro 
Sonda de nêutrons 
 
 Utilizada para a determinação do 
conteúdo de água do solo. 
 
 Vantagens: obtenção de valores de 
umidade do solo no mesmo ponto e a 
qualquer tempo sem deformar o solo, 
ser rápido e preciso, apresentando a 
possibilidade de alta periodicidade de 
medição, de fácil manejo. 
Sonda de nêutrons 
Sonda de nêutrons 
Sonda de nêutrons 
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53
TEMPO (semanas)
UM
ID
AD
E 
VO
LU
MÉ
TR
IC
A 
(m3
 m
-3 )
0,30 m
0,50 m
0,70 m
0,90 m
1,10 m
1,30 m
1,50 m
Fig. Umidade volumétrica em função do tempo, em diferentes profundidades em um 
Latossolo Amarelo argissólico de tabuleiro do Estado da Bahia. Fonte: Paiva (1997).