FÍSICA DO SOLO - Resumo Completo

Prévia do material em texto

FÍSICA DO SOLO
O solo é definido como o material mineral e/ou orgânico, inconsolidado na superfície da Terra, e que serve como um meio natural para o crescimento e desenvolvimento de plantas terrestres. 
Formação do Solo: os solos formam-se a partir do processo de decomposição das rochas de origem, chamadas de rochas mãe. Isso significa dizer que, no início, não existiam solos na Terra, mas apenas grandes e variados grupos rochosos que foram lentamente desgastados pelo clima, pela ação da água e dos ventos e também pelos seres vivos, sobretudos as plantas. 
Intemperismo: é o processo de transformação e desgaste das rochas e dos solos, através de processos químicos, físicos e biológicos. O processo de desagregação das rochas provocado pelo intemperismo provoca o surgimento de pequenas partículas de rochas, chamadas de sedimentos. Esses sedimentos dão origem às rochas sedimentares e assim, originam também os solos. No intemperismo físico, o agente causador é a temperatura, no químico é a água e, no biológico, os seres vivos. Mas, é importante observar que eles agem conjuntamente.
Intemperismo físico: consiste na ocorrência de processos que são responsáveis pelas fragmentações nas rochas. Os principais agentes responsáveis pelo intemperismo físico são a água (e seus processos de evaporação, congelamento etc.), as variações de umidade e temperatura, entre outros. No decorrer do dia, o aquecimento da Terra, ou seja, do solo, das águas, da vegetação e das rochas pelos raios solares provoca, a dilatação dos minerais que as compõem. Durante a noite e a madrugada, com a diminuição da temperatura do ar atmosférico, em vista do processo de irradiação do calor solar na Terra, os minerais das rochas de contraem. A dilatação e a contração desses minerais, durante muito tempo, causam sua degradação. Assim, no decorrer do tempo, a rocha vai se quebrando, partindo-se em pedaços cada vez menores, transformando-se em materiais soltos. Esse processo recebe o nome de intemperismo físico ou mecânico. Pode ocorrer devido a mudanças de temperatura, a pressão de congelamento da água, trabalho destruidor do encontro de partículas transportadas pelos ventos, geleiras, mar, rios e rochas. Outro efeito do intemperismo físico é a quebra das rochas pela pressão causada pelo crescimento de raízes em suas fissuras. Por fim, com o fragmento das rochas e, o aumento da superfície exposta ao ar e à água, o intemperismo físico abre o caminho e facilita o intemperismo químico.
Intemperismo químico: a intensidade deste intemperismo é relacionada com a temperatura, pluviosidade e vegetação. Quando chove ou existe elevada umidade no ar atmosférico, a água e o vapor de água entram em contato com os minerais das rochas. A decomposição química dos minerais das rochas provocada pela água e pelos gases e ácidos vai, por conseguinte, ao longo do tempo, transformando a rocha e dando origem ao solo. O principal agente do intemperismo químico é a água da chuva, que infiltra e percola as rochas. Essa água, rica em O2, em interação com o CO2 da atmosfera, adquire caráter ácido e participa no processo de decomposição da rocha. Podemos classificar os processos de decomposição química conforme a natureza da reação existente que predomina no processo, que poderá ser complexo, envolvendo mais de um tipo de reação química. Estas podem ser: oxidação, redução, hidrólise, hidratação, carbonatação (decomposição pelo ácido carbônico) e solução. Decomposição por oxidação: A oxidação pode ser promovida tanto por agentes orgânicos como inorgânicos. Os elementos mais suscetíveis de oxidação durante o intemperismo são: carbono, nitrogênio, fósforo, ferro e manganês. Possui também importância à oxidação de compostos de enxofre, como os sulfetos, dada a formação de ácido sulfúrico, agente poderoso na decomposição das rochas. Decomposição pela redução: Fenômenos de redução verificam-se em certas jazidas metalíferas, graças à ação do gás sulfídrico, substância fortemente redutora. O ambiente de putrefação é favorável à formação de H2S e também de hidrogênio nascente, outro agente de grande poder redutor, que pode atacar o sulfato de cálcio dos sedimentos formando água e CaS, que se transforma posteriormente em hidróxido, e depois em carbonato de cálcio. Decomposição por hidrólise e hidratação: hidratação a água é incorporada fazendo parte do edifício cristalino do mineral e pela hidrólise dá-se a decomposição pela água. Os minerais mais comuns das rochas, os silicatos, são atacados quimicamente pela água em dois passos sucessivos. Primeiramente, a água penetra nos capilares dos minerais, afrouxando-os. No segundo passo, provavelmente se realiza a hidrólise propriamente dita. Decomposição pelo ácido carbônico: A água da chuva dissolve o CO2 da atmosfera. A maior parte do CO2 continua em solução, enquanto uma pequena parte se combina com a água para dar ácido carbônico, que se encontra sempre em estado de dissociação. Trata-se de um ácido bastante fraco, por ser pequena a dissociação e por ser mais intensa a reação contrária dos iontes formando água e gás carbônico. Dissolução: Alguns minerais estão sujeitos à dissolução, que consiste na solubilização completa. É o caso, por exemplo, da calcita e da halita. 
Intemperismo biológico: é o processo de transformação das rochas a partir da ação de seres vivos, como bactérias ou até mesmo animais. Incluem-se nesse processo as raízes das árvores, as ações de bactérias, a decomposição de organismos ou excrementos, entre outros. As bactérias, os fungos, as algas, os líquens e os musgos exercem seu papel produzindo nitratos, ácidos orgânicos, gás carbônico e outras substâncias, que, uma vez incorporados à água, agem sobre os minerais das rochas, auxiliando em sua decomposição. O crescimento de suas raízes, ao exercer uma força ou pressão nas paredes das fendas, contribui para processo de desagregação mecânica das rochas.
O processo de formação obedece à seguinte cronologia: 
Decomposição lenta da rocha mãe pelos agentes do intemperismo (água, ventos, clima, plantas e outros)
Com o tempo, e com resultado da decomposição química das rochas, forma-se um material sobre a superfície terrestre: uma camada superficial, composta de água e minerais que, com o passar do tempo, vai se enriquecendo de matéria orgânica (raízes, folhas, fezes e restos mortais de animais, entre outros)
O material orgânico decompõe-se e vai aos poucos enriquecendo o terreno, enquanto os horizontes do solo vão se formando
O solo, em estágio mais avançado, passa a contar com os diferentes horizontes, além de apresentar uma camada superficial orgânica propícia ao plantio e à existência de vegetações. 
Além disso, a fauna e a flora do solo desempenham papel fundamental. Modificam e movimentam enormes quantidades de material, mantendo o solo aerado e renovado em sua parte superficial. 
O solo é o resultado de milhares de anos de desagregação das rochas originais de um lugar na sua superfície e a combinação de diversos fatores. A maior ou menor intensidade de algum fator pode ser determinante na criação de um ou outro solo. 
Solo arenoso: possui uma quantidade maior de areia do que de outros componentes. Este solo, por ser formado em grande parte por grãos de areia, deixa espaços entre os grãos, proporciona uma passagem maior de água e circulação de ar, sendo assim muito permeável. Os solos arenosos, sendo bastante permeáveis, são pobres em vegetação, pois não fornecem as substâncias necessárias à maioria das plantas, como principalmente a água. 
Solo argiloso: os grãos de argila são bem menores que os grãos de areia, retêm mais água, isto é, são pouco permeáveis e bem menos arejados, porque os espaços são menores dificultando o escoamento de água e a entrada de ar. Quando estes solos secam, racham-se e arrebentam as raízes das plantas, consequentemente matando-as. 
Solo humífero: tem um aspecto escuro, o que demonstra a existência de matéria orgânica, o húmus, tornando este solo fértil. 
Os fatores de formação dos solos (clima, organismos, materialde origem, relevo e tempo), atuam em conjunto e são determinantes das características de cada tipo de solo, de tal maneira que, havendo alteração em qualquer um desses fatores, os solos resultantes serão diferentes. 
Material de origem: principal fator que influenciará na fertilidade ou não de um solo. Por exemplo: solos originados a partir de rochas ricas em calcário tenderão a ser mais férteis que aqueles formados em rochas pobres nesse mineral. Além disso, podemos ter:
Derivados de rochas ígneas e metamórficas claras, como granitos e quartzitos, que são rochas ácidas, quimicamente pobres em elementos básicos e ricos em sílica (SiO2). 
Derivados de rochas ígneas escuras, como basaltos, que são básicas, pobres em SiO2 e rica em outros elementos (como Mg, Na, K, Ca). 
Derivados de sedimentos consolidados, como arenitos, calcários, e silitos que se formam pela deposição de sedimentos de constituição variada. 
Derivados de sedimentos inconsolidado, formados por depósitos recentes como cinzas vulcânicas etc. 
Clima: É um fator ativo determinante da pedogênese. A temperatura, a umidade e a pressão do vento, e o tipo de variação sazonal da insolação e da precipitação, regulam o tipo e a intensidade do intemperismo, e controlam o tipo e a taxa de crescimento dos organismos. Além disso, quanto mais quente e chuvoso for o clima, mais rápida tende a ser a decomposição da rocha-mãe e, por consequência, há a formação do solo.
Tempo: refere-se ao tempo em que a rocha-mãe fica exposta à ação dos agentes externos. Os solos de formação geológica mais recente tendem a ser mais rasos que os antigos. O tempo influencia na espessura do solo e no grau de desenvolvimento. 
Organismos: envolvem a microfauna que constitui o solo (bactérias, fungos, minhocas, formigas etc.) e a vegetação. São essenciais para o auxílio à decomposição de restos vegetais, animais e minerais, além de ajudarem na conservação dos solos. Ademais, contribuem no intemperismo físico (pela ação das raízes ao penetrarem nas fendas das rochas) e no intemperismo químico (pela ação dos ácidos orgânicos resultantes da sua decomposição). Outra atuação importante está na capacidade das raízes das árvores de grande porte, que penetram nos solos e são capazes de capturar nutrientes de camadas mais profundas. Quando suas folhas caem, devolvem esses nutrientes ao solo, permitindo que eles sejam incorporados nas camadas mais superficiais. 
Relevo: é o fator que pode favorecer ou dificultar a intensidade da decomposição rochosa que dá origem ao solo, algo que dependerá do grau de inclinação do relevo. Áreas de relevo mais inclinado tendem a sofrer mais com os processos erosivos. 
Os processos de formação dos solos (adição, remoção ou perda de materiais, transporte e transformação), se caracterizam da seguinte maneira: 
Adição: diz respeito a tudo o que adentra no corpo do solo (minerais, matéria orgânica, gases e líquidos), originário de fora dele, sendo que, ocorrem pelo vento (eólicas), por precipitação pluvial (chuva), por difusão (adição de gases como o O2 a partir da atmosfera), pelo lençol freático, ascensão capilar, pelos rios (fluvial) e biológicas (acumulação de matéria orgânica pelos animais e vegetais). 
Remoção: referisse a tudo o que sai do corpo do solo, as perdas podem ser devido às colheitas (com saída de matéria orgânica e nutriente), pelo fogo (com saída de C, N e S), pela enxurrada (com saída de nutrientes solúveis e partículas sólidas), pelo vento (eólica), em profundidade (lixiviação de compostos solúveis do solo).
Transporte: são processos nos quais alguns componentes do solo são transportados de uma parte para outra do perfil do solo, sem que seja adicionado, perdido ou transformado. Isso ocorre pelos poros abertos por animais que habitam o solo, pela estruturação do solo, por raízes, ou por reciclagem de nutrientes pelas plantas. 
Transformação: ocorre por intemperismo químico, que altera a composição química dos minerais das rochas, que em geral, a água é o agente principal auxiliada pelo oxigênio e gás carbônico dissolvido nela; físico, que nada mais é que a fragmentação ou quebra da rocha ocorre por variação de temperatura pelo calor ou pelo congelamento de água em fissuras ou pela ação mecânica do vento e da água, levando a desagregação das rochas, sem afetar sua composição química; e biológico, que ocorre pela ação dos orgânicos e produtos de metabolismo que provocarão algumas reações químicas de decomposição das rochas. 
O perfil de solo pode ser analisado a partir da: localização, situação na paisagem, declive, cobertura vegetal, altitude, material de origem, rochosidade, relevo local e regional, erosão (se presente), drenagem, vegetação primária (original), uso atual, clima, ocorrência de raízes, atividade biológica, e outras observações. As camadas do solo podem ser assim caracterizadas:
O: horizonte orgânico superficial, rico em restos orgânicos, tanto animais quanto vegetais. 
H: horizonte orgânico superficial ou não, há acumulação de resíduos vegetais depositados em condições de baixa aeração e saturação de água.
A: horizonte mineral superficial, de coloração escurecida(melanização), rico em material orgânico. 
E: horizonte mineral de cor mais clara, resultante de intenso processo de perda (eluviação) de argila, compostos de ferro e alumínio ou matéria orgânica.
B: horizonte mineral constituído por materiais provenientes das camadas superiores. Horizonte com maior concentração de compostos de ferro e argilo-minerais e menor quantidade de matéria orgânica do que o horizonte A. Geralmente é avermelhado devido à presença de óxidos e hidróxidos de ferro. 
C: Horizonte mineral com material não consolidado, constituído por rocha em processo de intemperismo. É a zona de transição entre o solo e a sua rocha formadora, sendo chamado também de saprólito. 
R: Camada mineral de material consolidado, rocha-matriz ou rocha-mãe, constitui substrato rochoso contínuo ou praticamente contínuo.
O solo é constituído essencialmente por matéria mineral, matéria orgânica, água e ar. É considerado como um sistema trifásico, pois se divide em três frações: fração sólida (matéria mineral associada a matéria orgânica), fração líquida (água) e fração gasosa (ar). 
O solo é composto por partículas primárias (silte, argila e areia) que  normalmente se encontram reunidas pela ação de agentes cimentantes,  formando partículas secundárias ou agregados. Os agregados não devem ser confundidos com torrões, que aparecem quando o solo é preparado com baixo grau de umidade, nem com fragmentos obtidos por ruptura da massa de terra fora de seus planos naturais de fratura. Os principais agentes cimentantes das partículas primárias são os minerais de argila, a matéria orgânica e os óxidos de ferro e alumínio, e a ação de cada um deles é descrita, a seguir, resumidamente:
Minerais de argila: o comportamento da argila no solo é bastante complexo, pois está associado à quantidade e distribuição de cargas elétricas na superfície das partículas. A ação cimentante da argila se dá na presença de água e de cátions trocáveis, através da ligação entre partículas de argila que circundam as de areia e moléculas de água orientadas, de acordo com suas cargas, em direção a cátions trocáveis que se encontram dissociados, resultando numa cadeia. A participação de cátions no processo de agregação das partículas de argila é extremamente importante, e nas concentrações usuais em que eles se encontram na solução do solo, o mecanismo de ação é variável. 
Matéria orgânica: Sua influência advém de organismos vivos, tais como os microrganismos, que são abundantes no solo e agem na decomposição, ou de material orgânico adicionado, ou das raízes de plantas superiores.
Óxidos de ferro e de alumínio: Os óxidos de ferro agem como poderosas agentes cimentantes, dificilmente se reidratam, conferindo elevada estabilidade aos agregados formados. Os óxidos de alumínio formam camadas juntamente com minerais de argila, cimentando fortemente as partículas.
A matéria mineraldo solo pode incluir fragmentos de rocha, minerais primários, em resultado da fragmentação da rocha-mãe, e minerais de origem secundária. Apresentam-se na forma de fragmentos ou partículas de formas e dimensões muito variáveis desde pedras de cascalho até materiais tão finos que apresentam propriedades coloidais. As proporções destas partículas no solo permitem definir a textura deste. Na fração mineral, o solo terá minerais primários e minerais secundários. Os minerais primários são remanescentes de minerais formadores de rochas magmáticas ou metamórficas, que podem permanecer nos solos intemperizados (velhos) se forem resistentes à alteração. Os minerais secundários são resultantes da decomposição parcial de outro mineral, tendo estrutura parcialmente herdada, ou formada a partir de produtos de solubilização de outros minerais. Os minerais primários mais resistentes ao intemperismo (como o quartzo) são encontrados principalmente na fração areia do solo. Por outro lado, outros minerais primários existentes no material de origem, não são resistentes ao intemperismo, e normalmente não encontram condições de persistirem no solo, mas seus elementos químicos constituintes podem formar minerais secundários no solo. Os minerais secundários são encontrados principalmente na fração argila dos solos. 
A matéria orgânica que sofreu intensa decomposição através de processos químicos e biológicos e atingiu certo grau de estabilidade é designada por húmus, uma camada de cor escura e heterogénea com propriedades coloidais. O teor em matéria orgânica de um solo é possível determinar através do processo de calcinação que consiste em queimar o solo seco a altas temperaturas. A água e o ar do solo ocupam os espaços entre as partículas terrosas e entre agregados de partículas cuja forma, dimensão, etc. caracterizam a estrutura do solo. 
A água desempenha uma ação fundamental na formação do solo, e é indispensável à vida das plantas, no entanto a sua quantidade é variável devido à precipitação e irrigação, à textura, estrutura, relevo e teor em matéria orgânica. A água do solo contém uma grande variedade de substâncias dissolvidas, solução à qual é dado o nome de solução do solo. Temos a água capilar, que está sujeita a fenômenos de capilaridade e é absorvida por plantas, no solo encontra-se ainda a água de constituição que é absorvida à superfície dos coloides e, por fim, a água gravitacional, que se desloca sob a ação da gravidade e não é absorvida pelo solo. 
O ar do solo ocupa os espaços não preenchidos pela água e é constituído por azoto, oxigénio e vapores de água, podendo encontrar-se ainda outros gases. O ar apresenta um papel importantíssimo para a manutenção da vitalidade dos solos, que influi sobre a intensidade de reações químicas e biológicas que processam nos mesmos, sendo também indispensável na respiração das raízes das plantas. 
Propriedades do solo:
As propriedades físicas do solo (textura, estrutura, densidade, porosidade, permeabilidade, fluxo de água, ar e calor) são responsáveis pelos mecanismos de atenuação física de poluentes, como filtração e lixiviação, possibilitando ainda condições para que os processos de atenuação química e biológica possam ocorrer.
Cor: é de fácil identificação e possibilita fazer inferências a respeito do conteúdo de matéria orgânica, tipos de óxidos de ferro, processos de formação, dentre outros. A cor tem grande importância no momento de diferenciar os horizontes dentro de um perfil e auxiliar a classificação dos solos. Horizontes de cor escura indicam altos teores de húmus no solo, o que pode estar relacionado a boas condições ecológicas e de fertilidade e grande atividade microbiana. As diferenças entre as cores mais avermelhadas ou amareladas dos solos estão frequentemente associadas aos diferentes tipos de oxihidróxidos de existentes nos solos. Solos de coloração vermelha podem indicar maior presença de hematita, enquanto solos mais amarelados podem indicar a maior presença de goetita. Solos com elevada quantidade de quartzo na fração mineral (como ocorre em muitos solos arenosos) são frequentemente claros, exceto se houver presença de matéria orgânica. Tons acinzentados indicam solos nos quais os óxidos de ferro foram transformados, tendo sido o ferro removido pelo excesso de água, como ocorre, por exemplo, em áreas de baixadas úmidas próximas a rios e riachos. 
Textura: são expressas pela proporção dos componentes granulométricos da fase mineral do solo, areia, silte e argila. 
Silte: encontram-se os minerais primários e, eventualmente, secundários. 
Areia: é constituída basicamente por grãos de quartzo, podendo também ocorrer outros minerais. As areias (e também os cascalhos) são quimicamente inertes.
Argilas: partículas menores e apresentam a maior superfície específica. Quanto maior o teor de argila, maior a área específica do solo e maior a intensidade de fenômenos como retenção de água, capacidade de troca, resistência à erosão e fixação de fósforo. 
A textura, ou seja, o tamanho das partículas é um dos fatores que influem na maior ou menor quantidade de solo arrastado pela erosão. Para simplificar as análises, principalmente em relação às práticas de manejo, os solos são agrupados em três classes de textura:
Solos de Textura Arenosa (Solos Leves): são permeáveis, leves, de baixa capacidade de retenção de água e de baixo teor de matéria orgânica. Altamente susceptíveis à erosão, necessitando de cuidados especiais na reposição de matéria orgânica, no preparo do solo e nas práticas conservacionistas. São limitantes ao método de irrigação por sulcos, devido à baixa capacidade de retenção de água o que ocasiona uma alta taxa de infiltração de água no solo e consequentemente elevada perdas por percolação. Em resumo, são aqueles que apresentam a maior eficiência na transmissão da água, porém menor capacidade de retenção, pois possuem um grande volume de macroporos.
Solos de Textura Média (Solos Médios): são solos que apresentam certo equilíbrio entre os teores de areia, silte e argila. Normalmente, apresentam boa drenagem, boa capacidade de retenção de água e índice médio de erodibilidade. Portanto, não necessitam de cuidados especiais, adequando-se a todos os métodos de irrigação.
Solos de Textura Argilosa (Solos Pesados): possuem baixa permeabilidade e alta capacidade de retenção de água. Esses solos apresentam maior força de coesão entre as partículas, o que além de dificultar a penetração, facilita a aderência do solo aos implementos, dificultando os trabalhos de mecanização. Embora sejam mais resistentes à erosão, é altamente susceptível à compactação, o que merece cuidados especiais no seu preparo, principalmente no que diz respeito ao teor de umidade, no qual o solo deve estar com consistência friável. Apresentam restrições para o uso da irrigação por aspersão quando a velocidade de infiltração básica for muito baixa. Tendem a formar agregados com grande volume de microporos, o que permite a retenção de grande quantidade de água por capilaridade. A movimentação das argilas (expansão e contração em efeito do umedecimento e ressecamento), favorece a formação de macroporos entre os agregados, facilitando que uma parte da água infiltrada drene com mais eficiência.
Variações físicas: aeração, infiltração, drenagem e retenção de água, consistência, etc.
Variações químicas: CTC, fixação de P, absorção de água e nutrientes, etc. 
Estrutura: modo como se arranjam às partículas de solo. As partículas do solo encontram-se naturalmente aglomeradas em unidades estruturadas, denominadas agregados. Os agregados representam a organização ou arranjo dos sólidos constituintes do solo, e formam-se pelo agrupamento das partículas unitárias, que se separam de outros agrupamentos por superfícies de enfraquecimento, individualizando unidades estruturais. Esse enfraquecimento ocorre porque as partículas são unidas por substâncias cimentantes tais como o húmus, minerais como o óxido de ferro e as próprias argilas. Nos processos de umedecimento e ressecamentoalternados, a massa de solo se expande e contrai, formando rachaduras e definindo os agregados. Entre cada bloco de agregado formam-se os macroporos, e entre as partículas formam-se os microporos, que terão importante papel no comportamento da água nos solos, no grau de aeração e na facilidade de penetração das raízes. As características que se observam nos agregados são o tamanho, a forma e o aspecto. O arranjo das partículas em torno de uma linha, um ponto ou um plano define cinco tipos de estruturas: 
Prismática – partículas dispõem-se em torno de uma linha vertical, com unidades de faces planas e dimensões verticais maiores que as horizontais. 
Colunar – semelhante à prismática, com partículas dispondo-se em torno de uma linha vertical, com unidades de faces planas, dimensões verticais maiores que as horizontais, mas com a parte superior recurvada ou arredondada. 
Angular/subangular – partículas dispõem-se em torno de um ponto, formando unidades estruturais limitadas por faces planas ou recurvadas, que se ajustam perfeitamente às unidades vizinhas. Os blocos angulares caracterizam-se por faces planas e ângulos cortantes; enquanto os subangulares têm faces planas, recurvadas ou mistas, com vértices arredondados. 
Laminar – partículas dispõem-se segundo um plano horizontal. Diferente das outras estruturas, esse comportamento é geralmente herdado do material de origem. 
Granular – partículas dispõem-se em torno de um ponto, formando esferas arredondadas. Quando as unidades são muito porosas, define-se o subtipo grumoso. 
A estrutura tem grande influência no desenvolvimento de plantas no solo, como sistema radicular, armazenamento e disponibilidade de água e nutrientes e resistência à erosão. Convém ressaltar que a formação de estruturas é ocasionada por diversos fatores, que podem ser visualizados como agindo em suas etapas: a) ajuntamento das partículas do solo (argila, silte e areia); b) aparecimento de fendas que separam as unidades estruturais (os torrões).
Porosidade: A porosidade é visualizada no perfil de solo e deve ser descrita conforme a quantidade e o tamanho dos poros. O ar e a solução do solo ocupam os espaços que ocorrem entre as partículas sólidas. Estes espaços constituem os poros do solo e a sua proporção em relação ao volume do solo é denominada de porosidade total do solo (Pt). O tamanho dos poros que compõe o solo varia em função do arranjo das partículas sólidas formando agregados (unidades estruturais do solo). Assim, entre partículas maiores, como de areia ou entre agregados, predominam poros grandes (macroporos). Entre partículas pequenas, como as de argila, predominam poros pequenos (microporos). A distribuição dos diferentes tamanhos de poros é variável e condiciona a proporção volumétrica entre a solução do solo (que ocupa usualmente os microporos) e do ar do solo (que ocupa usualmente os macroporos). Além disto, a proporção entre solução e ar nos poros é variável, dependendo de condições meteorológicas e de outros fatores. A solução do solo é a fase líquida do solo, formada pela água, juntamente com os íons orgânicos e inorgânicos em solução. A solução do solo é importante como fonte de água e de nutrientes para serem absorvidos pelas raízes. Deve ser destacado que as raízes das plantas absorvem os nutrientes essenciais que ela necessita através da solução do solo, na forma de íons solúveis. 
A solução do solo ocupa usualmente os microporos. Porém se um solo está completamente seco a solução do solo praticamente inexiste, e se o solo está alagado esta ocupa todo o espaço poroso do solo. A água provém das precipitações ou irrigações, e pode escorrer sobre a superfície do solo (causando erosão) ou infiltrar (principalmente através dos macroporos). A água que infiltra no solo pode ser armazenada (principalmente nos microporos), ser perdida em profundidade (lixiviação), ser evaporada pela superfície do solo, ou ser absorvida pelas raízes das plantas e transpirada novamente para a atmosfera. 
O ar do solo é a fase gasosa do solo, e fornece o O2 necessário à respiração das raízes das árvores, e recebe o CO2 proveniente da respiração destas mesmas raízes. O ar do solo difere do ar atmosférico em sua composição e necessita ser constantemente renovado para que não ocorra excesso de CO2 e falta de O2 para os organismos vivos do solo, inclusive as raízes das plantas. O ar do solo ocupa usualmente os macroporos. Porém se um solo está completamente seco ele ocupa todos os poros do solo, e se o solo está alagado ele praticamente inexiste no solo. 
Densidade das partículas e densidade do solo: A determinação da densidade dos horizontes de um perfil de solo permite avaliar certas propriedades, como: drenagem porosidade condutividade hidráulica permeabilidade ao ar e à água capacidade de saturação armazenamento de água e água disponível. Enquanto que, a densidade de partículas refere-se apenas à fração sólida de uma amostra de terra, sem considerar a porosidade. Por definição, entende-se como densidade das partículas a relação existente entre a massa de uma amostra de solo e o volume ocupado por esta fração sólida. A densidade de partículas de um solo quer seca ou molhada, é sempre a mesma, desde que se subtraia da massa da amostra o peso da água contida. A densidade é um atributo que reflete primariamente o arranjo das partículas do solo, que por sua vez, define as características do sistema poroso e, frequentemente, é utilizada para identificar a compactação do solo. Quando a densidade do solo sofre influência do uso e manejo, a distribuição das classes de poros também poderá ser modificada devido à relação intrínseca existente entre eles, ou seja, a proporção de macro e microporos serão alteradas e, consequentemente, as funções do solo de fornecer adequada aeração e quantidade de água suficiente para o crescimento e expansão radicular serão afetadas. Para que o metabolismo vegetal não sofra alterações, são necessárias trocas gasosas entre as raízes e a atmosfera. Porém, a compactação do solo, ao provocar aumento da densidade, reduz a taxa de difusão de oxigênio nos poros junto ao sistema radicular das plantas, prejudicando o crescimento. Relacionar a densidade do solo com o crescimento das plantas é difícil, pois a densidade é um atributo intrínseco e varia de solo para solo, principalmente em função da sua textura. Solos arenosos apresentam valores de densidade naturalmente superiores a solos argilosos. 
Permeabilidade: a permeabilidade é a propriedade que representa uma maior ou menor dificuldade com que a percolação da água ocorre através dos poros do solo. Nos materiais granulares não coesivos como as areias, por exemplo, há uma grande porosidade o que facilita o fluxo de água através dos solo, enquanto que nos materiais finos e coesivo como as argilas, ocorre o inverso o que torna este tipo de material ideal para barragens por apresentar baixa permeabilidade. O movimento da água no solos se dá em um meio poroso heterogêneo, onde o tamanho, a forma e as conexões entre os vazios do solo e a viscosidade do fluído determinam a velocidade de passagem. Assim, o transporte e mobilidade de poluentes no solo dependem também da forma e tamanho das partículas que compõem um dado solo, assim como do seu grau de compactação. A água que percola através dos solos, por ação da gravidade, é somente uma parte da água intersticial. Para fins práticos, não há um grande interesse sobre como se processa o escoamento através dos poros, mas sim pelo fluxo resultante através de uma porção de solo, o qual é influenciado pelo coeficiente de permeabilidade do solo, ou seja, pela sua condutividade hidráulica. Este coeficiente é um índice da maior ou menor dificuldade que o solo opõe na percolação de água através de seus poros.
Fluxo de água, ar e calor: O fluxo de calor no solo é um importante componente nos estudos envolvendo balanço energético no sistema solo-planta-atmosfera, o qual justifica tanto o armazenamento quanto a transferência de calor dentro do solo, bem como as trocas existentesentre a superfície do solo e a atmosfera. Dessa forma, a energia solar é a fonte primária de energia para todos os processos terrestres, desde a fotossíntese, responsável pela produção vegetal e manutenção da vida na presente forma, até o desenvolvimento de furacões, tempestades, enfim, pela circulação geral da atmosfera e oceanos, afetando todos os outros elementos (temperatura, pressão, vento, chuva, umidade etc.). A quantidade de energia que fica retida na superfície, definida como saldo de radiação, é utilizada nos fenômenos físicos e biológicos como o aquecimento do solo e do ar, a evapotranspiração e a fotossíntese respectivamente. O saldo de energia em uma superfície está em equilíbrio, conforme a lei de conservação de energia, e a energia disponível para uma dada superfície é quantificada pelo balanço de radiação e balanço de energia. O comportamento do fluxo de água é determinado pela condutividade hidráulica, que mede a habilidade do solo em conduzir água, e as características de retenção de água no solo, ou seja, a sua habilidade em armazenar água.
Água no solo
O solo é o armazenador e fornecedor de água e nutrientes às plantas e, através dos fenômenos de adsorção e capilaridade, ele a retém e a disponibiliza. O potencial de água no solo vai determinar se as plantas terão maior ou menor facilidade de extrair água para atender às suas necessidades, pois à medida que o solo seca, aumenta-se a força de retenção e diminui a disponibilidade hídrica no solo. 
Assim, nem toda a água armazenada no solo encontra-se disponível para as plantas. As características do solo e da água, os fenômenos de entrada de água pela superfície, bem como a transmissão através do perfil e a capacidade de armazenamento do solo definem a infiltração e o escoamento na superfície do terreno. Quando a camada superficial do solo sofre compactação, ocorre aumento da densidade e redução da porosidade total, principalmente da macroporosidade, mudança na distribuição do tamanho dos agregados e aumento na capacidade de adsorção de água pelo solo, fazendo com que a água penetre com maior dificuldade, mesmo que o perfil apresente condições favoráveis à infiltração, abaixo da camada compactada.
 A composição granulométrica, a mineralogia e a área superficial específica das partículas que compõem o solo também influenciam na retenção de água, pois estão relacionadas ao estado de energia que a água fica retida no solo. A composição granulométrica está intimamente correlacionada com a estrutura e a variação da área superficial específica, assim horizontes arenosos apresentam uma redução mais acentuada do conteúdo de água com o aumento das tensões aplicadas e retém menos água que solo argiloso, em virtude do espaço poroso ser composto principalmente por poros de diâmetros maiores e a área superficial específica das partículas serem menor, dificultando a retenção de água em potenciais maiores. 
A quantidade de água disponível às plantas é tradicionalmente definida pela diferença entre a umidade na capacidade de campo e no ponto de murcha permanente. A capacidade de campo é o limite superior de disponibilidade de água no solo, equivalente ao equilíbrio entre a força gravitacional (percolação de água) e a força de retenção desta água pelo solo, ou seja, é o teor máximo de água que o solo pode reter contra a força da gravidade, sendo avaliado nos potenciais de -10 kPa para solos arenosos ou -33 kPa para solos argilosos. A quantidade de água no solo onde as plantas não conseguem mais extrair água e suas folhas atinge, pela primeira vez, um murchamento irrecuperável, é conhecida como o ponto de murcha permanente e é avaliado no potencial de -1500 kPa. 
A qualidade do solo pode ser quantificada através do monitoramento de mudanças que ocorrem no estado e na qualidade desse solo, a partir de algumas propriedades físicas, químicas e biológicas avaliadas a médio e longo prazo. Essas propriedades estão ligadas com a capacidade do solo funcionar como um meio para o crescimento das plantas, regular e compartimentalizar o fluxo de água no ambiente, estocar e promover a ciclagem de elementos na biosfera e favorecer o processo de degradação de compostos prejudiciais ao ambiente. 
Como reservatório de água para as plantas, o solo é facilmente afetado pelo manejo e por práticas culturais com consequente alteração da infiltração e da retenção de água, além do seu potencial produtivo. Um dos principais impactos negativos provocados pelo uso indiscriminado do solo são a compactação e os processos erosivos consequentes. A compactação, como a ação mecânica que resulta em redução do índice de porosidade, ou seja, relação entre o volume de vazios e o volume de sólidos. Os espaços porosos perdidos sob o efeito da compactação são na maioria os macroporos, os quais são responsáveis pela movimentação de água e ar no solo, resultando em aumento da quantidade de microporos e, consequentemente, na maior retenção de água no solo, no entanto, não estando disponível às plantas.
Dinâmica da água no solo saturado:
A equação de Darcy representa a quantidade de água que passa por unidade de tempo e de área através de um meio poroso, sendo proporcional ao gradiente hidráulico. Assim, a condutividade hidráulica caracteriza o movimento de água em meio poroso, atingindo seu valor máximo quando o solo se encontra saturado, denominado como condutividade hidráulica do solo saturado (Ksat). O solo saturado conduz água por todos os vazios e o não saturado somente através dos filmes de água que envolve suas partículas; logo, o solo não saturado conduz menos água, devido à menor área útil condutora de água.
A ksat é uma das propriedades físico-hídricas de maior relevância em estudos de movimento de água e solutos no solo, por fornecer, indiretamente, informações sobre a estrutura. A ksat é determinada pela geometria e continuidade dos poros preenchidos com água, tornando-se dependente, portanto, da forma, da quantidade, da distribuição e da continuidade dos mesmos, além de variar para os diferentes tipos de solo existentes. 
A condutividade hidráulica do solo saturado é mais dependente da estrutura do que da textura, além de outras propriedades físicas que influenciam diretamente na distribuição dos poros e na permeabilidade do solo, tais como a densidade, a porosidade total, a macro e a microporosidade. 
A Ksat e a macroporosidade do solo estão intimamente correlacionadas, pois os macroporos são os principais condutores de água no solo, em condições saturadas. Os maiores valores de Ksat são encontrados juntamente com os maiores valores de macroporosidade, porém a continuidade desses poros está mais intimamente ligada com o fluxo do que o seu tamanho. Pequenos poros podem conduzir mais água quando são contínuos, enquanto poros maiores e descontínuos podem não influenciar no fluxo. 
Dinâmica da água no solo não saturado:
A capacidade de retenção de água pelo solo pode não implicar em maior quantidade de água disponível, pois o potencial matricial é variável para diferentes solos e ao longo do perfil, tornando-se fundamental considerar o tipo de solo, a espécie vegetal e as condições de cultivo. Solos argilosos tem a capacidade de reter mais água que solos arenosos, devido a maior área superficial específica das suas partículas e pela maior proporção de poros de diâmetros menores, os quais retém a água a tensões superiores à capacidade de extração pelas plantas, ou seja, o potencial matricial que essa água está adsorvida às partículas do solo é maior que a capacidade das plantas em extraí-la. 
A curva de retenção indica a quantidade de água retida pelo solo disponível para as plantas e caracteriza a relação existente entre o teor de água no solo e a energia que a retém, os quais são decorrentes da composição granulométrica, da estrutura e da distribuição de tamanho de poros. A quantidade de água total disponível no solo é a diferença entre a umidade na capacidade de campo (CC) e no ponto de murcha permanente (PMP). 
A CC representa o teor máximo de água que o solopode reter contra a força de gravidade, após o excesso ter sido drenado, sendo determinado no potencial matricial de -10 kPa para solos arenosos e -33 kPa para solos argilosos. O PMP representa a quantidade de água retida no solo em que as plantas, atingem o murchamento irrecuperável, sendo equivalente à umidade sob potencial de -1500 kPa. 
Muitos são os fatores que afetam a retenção de água no solo, sendo a granulometria e a estrutura os principais. A granulometria determina a área de contato entre as partículas sólidas e a água e as proporções de poros de diferentes tamanhos. A estrutura define o arranjo das partículas e, consequentemente, a distribuição do tamanho dos poros do solo. Assim, a curva de retenção permite conhecer a variação do potencial de água no solo na faixa de água disponível para as plantas.
Praticamente toda a água é retida nos potenciais maiores (baixas tensões) com ocorrência de queda brusca da umidade, principalmente a partir da capacidade de campo (-10 kPa), característico de solos arenosos devido à predominância da macroporosidade. Na faixa de baixas tensões a retenção de água depende principalmente do efeito da capilaridade e da distribuição de tamanho de poros sendo, portanto, afetada pela estrutura do solo. Em altas tensões, o fenômeno da adsorção é responsável pela retenção de água, influenciada pela granulometria e pela superfície específica do solo. Solos bem estruturados tem porosidade maior, retendo mais água, enquanto solos compactados tem sua macroporosidade reduzida, causando redução na umidade de saturação e menor retenção inicial de água.
Para que a água fique disponível para ser absorvida pelas plantas é necessário que a mesma infiltre no solo com facilidade, ficando parte retida. A capacidade de retenção de água é uma característica específica de cada classe de solo, sendo resultado da ação conjunta de vários fatores, como a composição granulométrica, a mineralogia, o teor de matéria orgânica, a estrutura e a densidade do solo. A sua variação ao longo do tempo é influenciada principalmente pelas condições meteorológicas, pelo desenvolvimento das plantas, pelo grau de estruturação do solo e pela quantidade de resíduos sob a superfície. A retirada da água do solo pelas plantas depende, primeiramente, da configuração do sistema radicular, isto é, da distribuição e ocupação efetiva do perfil do solo pelas raízes finas do sistema radicular, além disso, a penetração das raízes no solo vai depender de diversos fatores ambientais como o estado de compactação, o teor de umidade, a profundidade do lençol freático, entre outros.
Uma gota de chuva pode ser interceptada pela vegetação ou cair diretamente sobre o solo. A quantidade de água interceptada somente pode ser avaliada indiretamente e é normalmente pequena em relação a precipitação total. A água que atinge o solo poderá evaporar, penetrar no solo ou escoar superficialmente. A quantidade evaporada durante as chuvas intensas é desprezível em relação ao total precipitado.
A água infiltrada sofrerá a ação de capilaridade e será retida nas camadas superiores do solo se esta prevalecer sobre a força da gravidade. À medida que o solo se umedece a força da gravidade passa a prevalecer e a água percola em direção às camadas mais profundas. Os principais fatores que influem no processo de infiltração no solo são:
Depressões: a existência de depressões provoca a retenção da água diminuindo a quantidade de escoamento superficial direto. A água retida infiltra no solo ou evapora.
Geologia: a granulometria do solo condiciona a sua permeabilidade. Quanto menor a profundidade do solo, menor será a infiltração. Por exemplo, a presença de argila no solo diminui sua porosidade, não permitindo uma grande infiltração.
Cobertura vegetal: Um solo coberto por vegetação é mais permeável do que um solo desmatado.
Topografia: declives acentuados favorecem o escoamento superficial direto diminuindo a oportunidade de infiltração.
Umidade do solo: quanto mais saturado estiver o solo, menor será a infiltração.
Tipo de chuva: chuvas intensas saturam rapidamente o solo, ao passo que chuvas finas e demoradas têm mais tempo para se infiltrarem.
Temperatura: Escoamento no solo é laminar (tranquilo) em função da viscosidade da água. Quanto maior a temperatura maior a infiltração de água no solo.
A modelagem da infiltração de água no solo é fundamental para estimação do movimento de água, erosão hídrica, recarga e contaminação de aquíferos.
Importância da infiltração: a) Escoamento superficial b) Balanço de água no solo -> Manejo de irrigação c) Dimensionamento: reservatórios, estruturas de controle de erosão e de inundação, canais, e sistemas de irrigação e drenagem.
Perfil de umidade do solo:
Zona de saturação: corresponde a uma camada de cerca de 1,5 cm e, como sugere o nome, é uma zona em que o solo está saturado, isto é, com um teor de umidade igual ao teor de umidade de saturação. 
Zona de transição: é uma zona com espessura em torno de 5 cm, cujo teor de umidade decresce rapidamente com a profundidade. 
Zona de transmissão: é a região do perfil através da qual a água é transmitida. Esta zona é caracterizada por uma pequena variação da umidade em relação ao espaço e ao tempo.
Zona de umedecimento: é uma região caracterizada por uma grande redução no teor de umidade com o aumento da profundidade. 
Frente de umedecimento: compreende uma pequena região na qual existe um grande gradiente hidráulico, havendo uma variação bastante abrupta da umidade. A frente de umedecimento representa o limite visível da movimentação de água no solo.
Retenção de água no solo
A retenção de água no solo está voltada à capacidade do solo em reter a água, podendo ser influenciada pela textura e estrutura do solo. O solo pode reter água, armazenando-a por um determinado tempo. As plantas utilizam-se desta água absorvendo-a e, em boa parte, devolvendo-a à atmosfera em forma de vapor. Desta forma, a água absorvida em forma líquida entre as partículas do solo vai esvaziando-se dos espaços porosos. Sua reposição pode ser feita naturalmente pelas chuvas ou, artificialmente, pela irrigação. No interior do solo ela pode estar retida tanto nos poros, entre agregados, como em finas películas em torno da superfície das partículas coloidais. 
No solo molhado, todos os poros estão preenchidos com água e ar e o ar está praticamente ausente. Em condições naturais, depois que todos os poros preenchidos com água e cessa nos poros maiores drena para baixo, ou lateralmente, indo molhar as partes mais profundas, ou juntar-se ao lençol d’água subterrânea e dar origem às nascentes. Essa água é denominada gravitacional porque se infiltra no solo sob a ação da gravidade.
O solo úmido contém ar nos macroporos e água nos microporos. Os poros menores funcionam como tubos capilares e, por esta razão, a água é referida como água capilar. Ela está retida no solo com tal força que consegue manter-se mesmo contra ação da gravidade, mas esta força não é tão grande a ponto de impedir as raízes de extraí-la, representando, portanto, um armazenamento disponível às plantas. Nem todos os solos têm a mesma capacidade de armazenar água. Ela varia em função das características, tais como textura, estrutura e conteúdo de matéria orgânica. Solos arenosos e com pouco húmus têm menor capacidade de armazenar água do que solos argilosos ou barrentos, ricos em húmus.
Mesmo quando seco ao ar o solo pode conter ainda certa quantidade de água sob a forma de películas extremamente finas, ao redor das partículas coloidais. Essa água é retida com força superior à capacidade de extração das raízes das plantas e por essa razão é denominada água inativa.
O que ocorre na interação entre a água e o solo é a ação das forças de adsorção, ou seja, adesão e coesão. A camada da água que fica em contato direto com o solo, fica retida por adesão e as camadas subsequentes, por coesão.
Outro fenômeno também colabora para a retenção da água no solo: a capilaridade. Isso ocorre devido ao solo apresentar porosidadeem sua estrutura. As capilaridades retêm a água na faixa úmida do solo, em seus poros. Quando o solo seca, os poros esvaziam e camadas finas de água recobrem as partículas sólidas. Dessa forma, a adsorção é predominante na retenção da água no solo, apresentando grande energia de retenção, o que significa que é mais difícil o solo liberar água.
Dentre os fatores que contribuem para a retenção da água no solo, temos: a textura do solo e sua estrutura. A textura determina a área de contato entre as partículas sólidas e a água, assim determinando as dimensões dos poros. A estrutura representa a distribuição das partículas, que determina a distribuição dos poros. Solos argilosos tem grande capacidade de reter água, devido as suas características cristalográficas.
Redistribuição da água no solo
O processo da redistribuição ou drenagem interna tem início quando cessa a infiltração da água de chuva ou irrigação. Portanto, o tempo final da infiltração é o tempo zero da redistribuição. No início desse processo, a força gravitacional é a principal responsável pelas alterações ocorrentes, e a umidade nas proximidades da superfície do solo é a que mais rapidamente decrescerá, se o solo apresentar boas condições para a drenagem livre. Tanto a taxa de fluxo descendente quanto a umidade serão progressivamente diminuídas com o tempo, até quando essas variações se tornarem tão pequenas quanto desprezíveis. Nessas condições, costuma-se dizer que o excesso de água foi drenado e o solo atingiu a sua condição de capacidade de campo, o que pode levar horas, dias ou semanas (a presença de camadas restritivas faz aumentar o tempo). A capacidade de campo tem sido assumida como o limite superior de disponibilidade às plantas e, por isso, ganhou grande importância, particularmente na engenharia da irrigação.
Velocidade de Infiltração:
O tamanho e a disposição dos espaços porosos têm a maior influência na velocidade de infiltração de um solo. Em solos arenosos, com grandes espaços porosos, pode-se esperar mais alta velocidade de infiltração que nos limosos ou argilosos, que têm relativamente menos espaços porosos. A velocidade de infiltração é também afetada pela variação na estrutura do perfil: se um solo arenoso tem logo abaixo uma camada pouco permeável de argila, pode-se esperar alta velocidade de infiltração até que a camada arenosa fique saturada, e, desse momento em diante, infiltração menor, em virtude da camada argilosa. A umidade do solo no começo da chuva também afeta a velocidade de infiltração: o material coloidal tende a se dilatar quando molhado, reduzindo, com isso, o tamanho e o espaço poroso e, consequentemente, a capacidade de infiltração. O grau de agregação do solo é outro fator que afeta a infiltração. Se as partículas mais finas são bem agregadas, os espaços porosos entre elas são maiores, proporcionando maior velocidade de infiltração. Práticas de manejo do solo que melhoram suas condições físicas e granulação reduzem a enxurrada e a erosão de grande parte das chuvas. O preparo do solo exerce um efeito temporário ao deixar o solo solto, aumentando a infiltração; entretanto, se a superfície não está protegida com vegetação ou cobertura morta, a chuva e o vento, consolidando a superfície, reduzem a velocidade de infiltração. A aração profunda é também importante fator para aumentar a infiltração, enquanto práticas que exercem compressão no solo podem diminuí-la. O cultivo em contorno, retardando a enxurrada, favorece a infiltração. O fator mais importante na velocidade de infiltração é a cobertura vegetal que está no solo durante a chuva. Se chuva intensa cai quando o solo não está protegido pela cobertura vegetal ou pela cobertura morta, sua camada superficial fica comprimida pelo impacto das gotas de chuva, e a infiltração é reduzida; porém, se essa chuva cai quando há boa cobertura vegetal, o solo permanece com boa permeabilidade e terá maior velocidade de infiltração. 
Movimento dos Solutos e Gases no solo:
No solo, a água e o ar competem pelo mesmo espaço, com variação somente da sua proporção, ou seja, com o aumento da umidade ocorre redução do espaço aéreo e da permeabilidade do solo ao ar e vice-versa. A permeabilidade do solo ao ar atinge seu valor máximo em solo seco e decresce progressivamente à medida que o solo vai sendo umedecido, até atingir um valor nulo quando o solo está próximo ou na condição de total saturação dos poros pela água. Devido a essa dependência, o volume de ar e/ou a permeabilidade de um solo devem ser sempre analisados em paralelo a valores específicos de umidade.
A água do solo contém pequenas e variáveis quantidades de sais minerais, oxigênio e gás carbônico, formando, portanto, uma solução diluída, conhecida como solução do solo. O tipo e a quantidade de elementos que se encontram dissolvidos nessa solução dependem diretamente dos elementos que estão adsorvidos nos coloides, os quais funcionam como reservatório. Entre estes e a solução do solo existe um equilíbrio que é mantido graças à capacidade de troca. Assim, se, por exemplo, o cálcio é o cátion que prevalece entre os adsorvidos, ele prevalecerá também na solução do solo, que será neutra ou quase neutra. Se, pelo contrário, o hidrogênio ou o alumínio predominam entre todos os cátions adsorvidos na superfície dos coloides, eles predominarão também na solução do solo que, consequentemente, se torna ácidas.
Aeração do solo os gases do solo Os processos respiratórios das raízes das plantas, da flora e da fauna do solo exigem um adequado suprimento de O2. O CO2 liberado nesses processos, por sua vez, deve ser removido do solo para a atmosfera. Esses importantes processos de troca, por outro lado, ocorre no mesmo sistema poroso que também deve assegurar um adequado suprimento de água, nutrientes e calor para todos os processos fisiológicos. A fase gasosa, também chamada de ar do solo ou atmosfera do solo, é composta principalmente de N2, O2, vapor de água e CO2, com traços de outros gases. 
O ar do solo pode variar em composição e concentração, tanto no tempo quanto no espaço, dependendo da presença de matéria orgânica, das atividades microbianas, da concentração de raízes, da aeração do solo e das reações químicas. A aeração do solo é a troca de gases entre o solo e a atmosfera. Mesmo em solo bem aerado, a fase gasosa apresenta uma maior concentração de CO2 e umidade relativa do que o ar atmosférico. Na ausência de aeração, a redução química toma lugar produzindo gases como o metano, gás sulfídrico, óxidos nitrosos e outros. 
Desde que a aeração do solo ocorre pelo espaço poroso não ocupado pela fase líquida e geralmente decresce em profundidade no perfil de solo, seja pelo decréscimo da porosidade, pelo aumento da umidade do solo ou pelo decréscimo das atividades biológicas, é fácil poder-se admitir que é possível produzir mais e com melhor qualidade, se houver atenção com a qualidade física dos solos, promovendo-se condições para uma adequada aeração do sistema radicular das plantas (até por injeção forçada de ar diretamente na zona das raízes), já que dos cinco fatores essenciais à produção de qualquer espécie vegetal (água, luz, calor, ar e nutrientes), a aeração do solo nitidamente está se tornando, nas condições paranaenses, o mais limitante.
Dinâmica de solutos no solo A água presente no solo e que constitui a fase líquida, nunca é quimicamente pura. A quantidade de sais dissolvidos varia consideravelmente e depende de uma série de atores, incluindo: precipitação, natureza do solo e da rocha, temperatura da água, e atividade humana.
Como os solutos se movimentam no solo? Quando a água se movimenta no solo ela arrasta os solutos pelo fluxo de massa, sendo que parte poderá ser adsorvida em outros locais, parte poderá ser absorvida pelas plantas, ou mesmo ser precipitada quando sua concentração excede sua solubilidade, como acontece na superfície do solo durante a evaporação. Mas os solutos não se movem somente com a água no solo; eles também podem se dispersar na mesma, em resposta a gradientes deconcentração. 
Fatores que afetam a dinâmica de solutos e seu tempo de permanência no solo Ao mesmo tempo em que os solutos se movimentam no solo, eles reagem entre si e interagem com a matriz do solo numa sucessão cíclica contínua de processos físicos e químicos inter-relacionados (adsorção, dessorção, mobilização, imobilização, precipitação e dissolução). Essas interações envolvem e são geralmente influenciadas por uma série de fatores como acidez, temperatura, potencial de óxido-redução, composição e concentração da solução do solo. Além disso, há que se levar em conta que determinados solutos podem sofrer transformações biológicas pela fauna e flora do solo. Portanto, os solutos no solo podem se movimentar convectivamente (fluxo de massa) e por dispersão, além de estarem sujeitos a outros processos de perdas e ganhos, como o de sorção e o de transformações químicas e/ou biológicas. Os processos de transformações a que os solutos estão sujeitos no solo são extremamente complexos e dependentes da natureza e propriedade de cada meio e soluto envolvido. 
Os processos de transformações aos quais eles estão sujeitos são complexos, e cada vez mais os técnicos se utilizam dessas teorias para propor soluções para problemas de distribuição de nutrientes na solução do solo, de lixiviação de sais em solos salinos, de poluição de águas subterrâneas, seja por produtos químicos tóxicos, resíduos de pesticidas, elementos radioativos, etc. Atualmente, o aumento na contaminação das águas subterrâneas por agentes poluentes industriais, urbanos e agrícolas tem despertado muito interesse no comportamento dos solutos no solo. Só um técnico habilitado pode investigar e propor soluções para a indicação de técnicas que visem melhorar a eficiência e minimizar os impactos do uso de insumos no ambiente, pois cada caso exige uma solução particularmente estudada.
	Importância dos gases do solo: Várias razões justificam a importância do processo de transporte de gases no solo. O movimento de O2, cuja maior fonte de suprimento é a atmosfera, deve ser garantido às raízes das plantas e à fauna e flora do solo para a manutenção dos processos biológicos. O CO2 liberado do processo respiratório, por sua vez, deve ser removido do solo para a atmosfera. Esses importantes processos de troca, por outro lado, ocorrem no mesmo sistema poroso que também deve assegurar um adequado suprimento de água, nutrientes e calor para todos os processos fisiológicos. A fase gasosa é composta principalmente de N2, O2, vapor d’água e CO2. A aeração do solo é a troca de entre o solo e a atmosfera. Mesmo em solo bem aerado, a fase gasosa apresenta uma maior concentração de CO2 e umidade relativa do que o ar atmosférico. A aeração do solo ocorre pelo espaço poroso não ocupado pela fase líquida e geralmente decresce em profundidade no perfil do solo, seja pelo decréscimo das atividades biológicas etc. 
Densidade de fluxo de ar no solo: pode resultar de gradientes de pressão causados por variações na pressão atmosférica, por gradientes criados pela infiltração da água de chuva ou irrigação, pela ascensão do lençol freático, ou variações de temperatura. A permeabilidade do solo ao ar depende da quantidade, tamanho, continuidade e geometria do espaço poroso não ocupado por água. Por isso, ela é altamente dependente da umidade do solo. 
Difusão de gases no solo: a densidade de fluxo de ar contribui muito pouco na aeração da zona de raízes. Consequentemente, as componentes gasosas, tais como CO2 e 02, movem-se no solo principalmente devido a gradientes de pressão parciais. Esse transporte é conhecido por difusão de gases e é importante por ser o principal processo de transporte para o suprimento de O2 às atividades biológicas do solo, em resposta aos gradientes de pressão parciais, como também para a remoção à atmosfera do CO2 liberado do processo respiratório das raízes, dos microrganismos e da fauna do solo. 
Dinâmica de água e solutos no solo: 
A água presente no solo e que constitui a fase liquida, nunca é quimicamente pura. A quantidade total de sais dissolvidos varia consideravelmente e depende de uma série de fatores, incluindo: precipitação, natureza do solo e da rocha, temperatura da água e atividade humana. Quando a água se movimenta no solo ela arrasta os solutos pelo fluxo de massa, sendo que parte poderá ser adsorvida em outros locais, parte poderá ser absorvida pelas plantas, ou mesmo ser precipitada quando sua concentração excede sua solubilidade, como acontece na superfície do solo durante a evaporação. Mas, os solutos não se movem somente com a água no solo, eles também podem se dispensar na mesma, em resposta a gradientes de concentração. Ao mesmo tempo, os solutos reagem entre si e interagem com a matriz do solo numa sucessão cíclica contínua de processos físicos e químicos inter-relacionados. Essas interações envolvem e são geralmente influenciadas por uma série de fatores como a acidez, temperatura, potencial de óxido-redução, composição e concentração da solução do solo. Além disso, há que se considerar que determinados solutos podem sofrer transformações biológicas pela fauna e flora do solo. 
Portanto, o soluto dentro de um meio poroso qualquer pode se movimentar convectivamente (fluxo de massa) e por dispersão, além de estar sujeito a outros processos de perdas e ganhos, como o de sorção e o de transformações químicas e/ou biológicas.
A partir da equação diferencial geral que descreve o movimento simultâneo de água e solutos no solo, e de algumas condições de fronteira, esse movimento pode ser descrito através de equações particulares que possibilitam prever, com relativa simplicidade, o comportamento de um determinado soluto dentro do solo. A obtenção analítica de tais equações, por outro lado, é dificultada de acordo com a natureza do soluto, isto é, de sua interação com a matriz do solo e das possíveis transformações químicas e/ou biológicas. Nesse aspecto, os solutos podem ser divididos em dois grupos: não reativos e reativos. 
No movimento de um soluto no solo devem-se levar em consideração as suas reações com o mesmo, tais como os processos de adsorção e dessorção, reações químicas, solubilização, insolubilização ente outros. No caso em que somente o processo de adsorção é envolvido, o movimento dos solutos para diferentes condições de fronteira, quando o fluxo de água ocorre em regime permanente. 
Transferência de calor no solo:
A temperatura do solo é um dos fatores mais importantes para o desenvolvimento das plantas. O solo, além de armazenar e permitir os processos de transferência de água, solutos e gases, também armazena e transfere calor. A capacidade de um solo de armazenar e transferir calor são determinados pelas suas propriedades térmicas e pelas condições meteorológicas que, por sua vez, influenciam todos os processos químicos, físicos e biológicos do solo. 
A atividade microbiológica poderá ser interrompida, as sementes poderão não germinar e as plantas não se desenvolverem, se o solo não se apresentar dentro de uma faixa de temperatura adequada para a manutenção dos processos fisiológicos envolvidos. As propriedades físicas da água e do ar do solo, bem como seus movimentos e disponibilidade no solo, além de muitas reações químicas que liberam nutrientes para as plantas, são influenciados pela temperatura do solo. Ademais, o calor armazenado próximo da superfície do solo tem grande efeito na evaporação. As propriedades térmicas do solo e as condições meteorológicas, portanto, influem no meio ambiente das plantas. 
Os processos de transferência de calor:
 Os processos de transferência de calor no solo podem ocorrer por condução e convecção, com ou sem transferência de calor latente. A temperatura do solo é consequência desses processos e das trocas de calor entre a superfície do solo com a atmosfera. Nas trocas de calor entre a superfície do solo com a atmosfera, além dos processos de condução e convecção, ocorre, ainda, mais um processo: a radiação. 
A radiação é o único processo de transferênciaque pode ocorrer no vácuo porque nesse processo a energia ocorre por ondas eletromagnéticas. A condução ocorre pela transferência de energia térmica de uma partícula para outra e é geralmente o processo mais importante de transferência nos solos. Esse processo é governado pelas propriedades térmicas do solo, que por sua vez são tremendamente dependentes da umidade do solo. A convecção ocorre pelos fluidos em movimento (fluxo de massa) e é geralmente o processo mais importante de transferência de calor nos solos úmidos. 
Propriedades térmicas dos solos A quantidade de calor que pode ser transmitida por condução no solo depende: (a) da propriedade do meio em transmiti-lo, ou seja, da sua condutividade térmica, que é a quantidade de energia térmica que o solo pose transmitir por segundo a uma distância de 1 metro, quando a diferença de temperatura nessa distância for de 1k (lê-se um Kelvin); e (b) da quantidade de energia térmica que uma massa ou volume de solo armazena antes que a sua temperatura se eleve (calor específico). O calor específico é a quantidade de energia térmica que 1kg ou 1m3 de solo necessita para aumentar a temperatura de 1k. Em outras palavras, o calor específico do solo reflete a sua capacidade de atuar como um reservatório de calor, enquanto a condutividade a sua capacidade de transmitir calor. Consequentemente, o tempo requerido para um determinado solo aumentar ou diminuir a temperatura depende de como o calor é transmitido e do calor específico de cada fase constituinte (solida líquida e gasosa). 
O efeito das coberturas protetoras As coberturas são capazes de modificar o regime térmico dos solos, tanto para aumentar quanto para diminuir a temperatura. Essas coberturas podem ser constituídas de materiais de diferentes espessuras e propriedades térmicas. Mesmo que cada uma delas se comporte de maneira distinta, pode-se predizer como isso ocorre. Capas secas de areia sobre a superfície do solo, por exemplo, experimentam uma baixa condutividade térmica e alto coeficiente de reflexão (albedo). 
Por isso, haverá (a) uma redução da amplitude de variação da temperatura abaixo da capa, (b) uma prevenção das perdas por evaporação, já que a condutividade hidráulica na cobertura também diminui, e (c) uma maior variação de temperatura na cobertura (ainda que o coeficiente de reflexão seja alto) porque a condutividade térmica é baixa. Materiais com grande quantidade de ar originam coberturas com temperaturas mais amenas no solo. Por isso, as coberturas de matéria vegetal também isolam eficazmente e reduzem a magnitude das oscilações diárias da temperatura do solo.
 Da mesma forma, a superfície seca dos solos arados e gradeados também pode manter a temperatura do perfil de solo mais uniforme do que se ele fosse compactado, ainda que a variação na superfície aumente. Mas logo que essas coberturas sofrem compactação, sua condutividade térmica aumenta e elas perdem sua eficácia.