massa e volume dos constituintes do solo

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10/09/2018
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Relação massa e volume 
dos constituintes do solo
Profº Piero Iori
Física do solo
Constituintes do solo
Classificação trifásica do solo → componentes do solo
Matriz do solo
• Inorgânica – minerais 
(partículas unitárias)
• Orgânica – matéria 
orgânica do solo
Água do solo (solução do solo) – água
do solo com materiais dissolvidos
Ar do solo (Atmosfera do solo) – N2, CO2 e O2
Fase líquida
Fase gasosa
Fase sólida
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Relação massa e volume dos 
constituintes do solo
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
Relação massa e volume dos 
constituintes do solo
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
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Relação massa e volume dos 
constituintes do solo
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
Densidade de partículas
 É a relação entre a massa do solo seco (105-110°C) e o
volume do solo seco.
 Refere-se ao volume de sólidos de uma amostra de solo,
sem considerar a porosidade, assim:
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
 Onde:
◦ Dp = densidade de
partículas (g/cm3 ou Mg/m3)
◦ Ms = massa do solo seco ou
massa dos sólidos (g ou Mg)
◦ Vs = volume do solo seco
(cm3 ou m3)
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Densidade de partículas
 Média da densidade de todas as partículas do solo, sem considerar o
espaço poroso.
 É um atributo físico estável, cuja magnitude depende
exclusivamente da composição das partículas, ou seja, é função
unicamente do tipo de partículas sólidas do solo.
Matéria orgânica do solo, 
densidade de 1,2 g/cm3
Óxido de ferro (magnetita), 
densidade de 5,2 g/cm3
Valores mais comuns (g/cm3)
Quartzo e feldspato (2,50-2,60)
Minerais metálicos (4,90-5,30)
Horizontes minerais (2,60-2,75)
Horizontes orgânicos (1,10-1,40)
Horizontes ricos em minerais pesados (2,75)
Densidade média (2,65)
Densidade de partículas
 Influenciada pelas seguintes variáveis
◦ Material de origem
◦ Matéria orgânica do solo
 Outras denominações
◦ Densidade real
◦ Densidade específica real
◦ Densidade dos sólidos
 Determinação
◦ Método do Balão volumétrico
◦ Método do Picnômetro
 Aplicações
◦ a) Utilizada no cálculo da porosidade total;
◦ b) Utilizada no cálculo do tempo de sedimentação (análise
granulométrica);
◦ c) Utilizada como critério auxiliar na classificação de minerais.
Balão volumétrico
Prático e fornece bons resultados
Ampla utilização no meio acadêmico
X
Picnômetro
Método clássico e de grande precisão
Ampla utilização no meio científico
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Densidade de partículas
Comportamento de atributos físicos de
um Latossolo amarelo sob
agroecossistemas do Amazonas
ZIGOMAR M. SOUZA et al., 2004
A densidade de partículas foi menor nos sistemas de uso e manejo não
mecanizados em relação ao milho, pupunha e pastagem, nas duas
profundidades. Isso ocorreu devido aos maiores conteúdos de matéria orgânica,
cujo baixo peso específico contribuiu para diminuir a densidade de partículas.
Valores médios (n = 3) de densidade de
partículas (Dp) nos sistemas de uso e manejo,
em duas profundidades. Médias seguidas pela
mesma letra na coluna, na mesma
profundidade, não diferem estatisticamente
entre si, pelo teste de Tukey (P < 0,05).
0
,0
 -
0
,2
 m
0
,2
 -
0
,4
 m
Densidade do solo
 É a relação entre a massa do solo seco (105-110°C) e o
volume total do solo, assim:
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
 Onde:
 Ds = densidade do solo
(g/cm3 ou Mg/m3)
 Ms = massa do solo seco (g
ou Mg)
 V = volume total do solo
(cm3 ou m3)
É a relação entre a massa de solo seco
em estufa e o seu respectivo volume
total, volume este, incluindo os
espaços ocupados pela água e pelo ar.
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Densidade do solo
 É um atributo que reflete primariamente o arranjo das
partículas do solo, definindo, assim, as particularidades do
sistema poroso.
 É a densidade mais útil às aplicações práticas, porque
inclui o espaço poroso.
 A densidade do solo depende da estrutura do solo, da
compactação do solo, do manejo do solo, etc.
 Qualquer manifestação que possa influenciar a disposição
das partículas do solo refletirá diretamente no sistema
poroso.
◦ Solos argilosos, de 0,90 a 1,25 g cm-3
◦ Solos arenosos, de 1,25 a 1,60 g cm-3
◦ Solos húmicos, de 0,75 a 1,00 g cm-3
◦ Solos turfosos, de 0,20 a 0,50 g cm-3
Densidade do solo
 Outras denominações
◦ Densidade aparente (obsoleto)
◦ Densidade global (uso regional)
 Determinação
◦ Método do Anel volumétrico
◦ Método do Torrão parafinado
 Aplicações
◦ a) Utilizada no cálculo de uma maneira em geral;
◦ b) Permite inferir sobre as condições de compactação do solo e,
consequentemente, inferir sobre o impedimento mecânico ao
sistema radicular das plantas.
CONCLUSÃO
De maneira geral, pode-se afirmar que, quanto mais elevada for a densidade do
solo, maior será sua compactação e a estrutura degradada, menor sua porosidade
total e, consequentemente, maiores serão as restrições para o crescimento do
sistema radicular e desenvolvimentodas plantas.
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Densidade do solo
Densidade, porosidade e resistência à penetração em Latossolo cultivado sob
diferentes sistemas de preparo do solo
Tormena et al., 2002
Objetivo: avaliar algumas propriedades
físicas de um Latossolo Vermelho distrófico
cultivado com mandioca, após dois anos de
implantação de diferentes sistemas de
preparo do solo.
Valores médios de densidade do solo nos sistemas
de preparo e camadas amostradas. As letras
maiúsculas (0-0,10 m) e minúsculas (0,10-0,20 m)
diferentes indicam que as médias dos tratamentos
são diferentes (Tukey, P < 0,05). PD = plantio
direto; PM = preparo mínimo; PC = preparo
convencional.
1,5 cm
Densidades
3 cm
Volume: 27 cm3 (Sólidos + poros)
Massa: 36,18 g (Sólidos)
Ds: 1,34 g/cm3
Volume: 13,5 cm3 (Sólidos)
Massa: 36,18 g (Sólidos)
Dp: 2,68 g/cm3
Densidade do Solo (Ds) X Densidade de partículas (Dp)
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Umidade do solo
 A parte líquida do solo constitui-se essencialmente de
água, contendo minerais dissolvidos e materiais orgânicos
solúveis.
 A umidade do solo ou teor em água é definida como o a
quantidade de água contida em uma dada amostra de solo
seco.
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
Imagem: www.soilmoisturesense.com
Umidade do solo
 A água do solo pode ser classificada em:
◦ Gravitacional – que se perde pela
ação das forças de gravidade
◦ Capilar – que fica retida nos poros
capilares, contra a força da gravidade
(é a água efetivamente disponível
para as plantas)
◦ Higroscópica – adsorvida pelos
colóides do solo, não está disponível
para as plantas
◦ De cristalização* - que ocorre na
estrutura dos minerais e não é
considerada como pertencente à fase
líquida
2 FeOOH → Fe2O3 + H2O
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Umidade do solo
 Umidade na base de peso ou umidade gravimétrica
◦ A umidade na base de peso ou umidade gravimétrica é
expressa pela relação entre a massa de água e a
massa do solo seco.
 Umidade na base de volume ou umidade volumétrica
◦ A umidade na base de volume é expressa pela relação
entre a massa de água e o volume total da amostra.
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
Umidade do solo
Umidade na base de peso 
ou umidade gravimétrica
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
Onde:
U = umidade gravimétrica (% ou g/g)
Ma= massa de água (g)
Ms = massa do solo seco (g)
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MVVv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
Umidade na base volume 
ou umidade volumétrica
Onde:
q= umidade volumétrica (% ou cm3/cm3)
Ma= massa de água (g)
V = volume total da amostra (cm3)
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Umidade do solo
 Relação entre umidade na base de peso e na base volume
◦ Onde:
 q = umidade na base de
volume (% ou cm3/cm3)
 U = umidade na base de
peso ou umidade
gravimétrica (% ou g/g)
 Ds = densidade do solo
(g/cm3 ou Mg/m3)
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
Umidade do solo TFSA – Terra fina seca ao ar
Umidade Higroscópica ou 
Água Higroscópica do Solo. 
É a máxima quantidade de 
água, em percentagem, que 
o solo é capaz de adsorver da 
atmosfera, em forma de 
vapor, e manter em 
equilíbrio com o ambiente.
TFSE – Terra fina seca estufa
É o solo aquecido a 105-110°C, 
por 24 horas, em uma estufa.
◦ Onde:
 U = umidade na base de peso ou umidade
gravimétrica (g/g)
 Ms= massa do solo seco (g) ou TFSE
 M = massa de solo total (g) ou TFSA
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Umidade do solo
 Métodos de determinação da água no solo
◦ Métodos gravimétricos
 Método padrão de estufa
 Método das pesagens
 Método DUPEA
◦ Métodos indiretos
 Método Tensiométrico
 Métodos da resistência elétrica
 Método de Bouyoucos – blocos de gesso
 Método de Colman – nylon
 Sensor Watermark
 Método químico
 Método nuclear ou sonda de nêutrons
 Método de capacitância elétrica
 Método do TDR
Unidade 4 - Leitura 
complementar 4 - Métodos de 
determinação da água no solo
Porosidade do solo
 É a porção do volume do solo não
ocupada por sólidos.
 Refere-se ao espaço entre e dentro
dos agregados do solo, ocupados por
ar ou pela água.
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
Imagem: www.soilmoisturesense.com
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Porosidade do solo
 Porosidade total do solo calculada
◦ Obtido matematicamente
◦ Necessário valores de densidade de solo (Ds) e
densidade de partículas (Dp)
 Porosidade total do solo determinada
◦ Obtido em laboratório, saturando-se a amostra
de solo
◦ Necessário valor de densidade de solo (Ds)
Porosidade do solo
Porosidade total do solo 
calculada
Onde:
PT = Porosidade total calculada (%, cm3 ou m3)
Ds = Densidade do solo (g/cm3 ou Mg/m3)
Dp = Densidade de partículas (g/cm3 ou Mg/m3)
Vv = Volume de vazios (cm3 ou m3)
V = Volume total (cm3 ou m3)
Porosidade total do solo 
determinada
Onde:
PTd = Porosidade total determinada (%, cm
3 ou m3)
Usat = Umidade de saturação (%)
Ds = Densidade do solo (g/cm3 ou Mg/m3)
Vv = Volume de vazios (cm3 ou m3)
V = Volume total (cm3 ou m3)
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Porosidade do solo
Porosidade total do solo calculada
X
Porosidade total do solo determinada
 Porosidade livre de água (poros bloqueados)
◦ Os poros bloqueados são macroporos que não receberam água
durante a saturação, devido a obstrução por microporos, que não
deixaram a água passar.
Porosidade do solo
 O arranjo ou a geometria das partículas do solo determinam
a quantidade e natureza dos poros existentes.
 E o fator mais importante para os processos do solo, é o
tamanho dos poros e não seu volume total.
Espaço entre grão de areia e grãos de argila
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Porosidade do solo
Os poros do solo possuem ampla 
variedade de tamanhos e formas e 
o tamanho determina sua função
São classificados 
de acordo com o 
seu diâmetro
Porosidade do solo
Os poros do solo possuem ampla 
variedade de tamanhos e formas e 
o tamanho determina sua função
São classificados 
de acordo com o 
seu diâmetro
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microporosidade do solo
 É determinada regulando a mesa de tensão em 60 cm de altura,
no qual aplicará na amostra de solo uma sucção de - 6 kPa.
◦ Mic = Microporosidade (% ou cm3/cm3 ou m3/m3)
◦ Ma = Massa de água (g)
◦ Ms = Massa de solo seco (g)
◦ Ds = Densidade do solo (g/cm3 ou Mg/m3)
 O valor de macroporosidade é obtido pela diferença entre a
porosidade total do solo e a microporosidade.
◦ Mac = Macroporosidade (%, cm3/cm3 ou m3/m3)
◦ PT = Porosidade total (%, cm3/cm3 ou m3/m3)
macroporosidade do solo
Grau de saturação
O grau de saturação é expresso pela 
relação entre o volume de água e o 
volume vazios.
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
Onde:
S = Grau de saturação (%)
Va = Volume de água (cm3 ou m3)
Vv = Volume de vazios (cm3 ou m3)
Var Mar
MaVa
Vs Ms
MV
Vv
Ar
Água
Sólidos
Volume MassaSOLO
O índice de vazios é expresso pela 
relação entre o volume de vazios e 
volume de sólidos.
Onde:
e = Índice de vazios (%)
Vv = Volume de vazios (cm3 ou m3)
Vs = Volume de sólidos (cm3 ou m3)
Índice de vazios
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