Água no Solo

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Água no Solo
● INTRODUÇÃO
Temos uma imensa maioria de água salgada, apenas 3% representa a água doce e boa parte
dessa água doce não é disponível, sendo que sua maior parte está congelada, em aquíferos
subterrâneos e apenas 1% está em rios e lagos que é chamada de água superficial e que é a
grande maioria da fonte que utilizamos para fazer todos os usos que a água tem. De toda água
captada desses lagos e rios a maior parte é utilizada para a agricultura de irrigação.
De que jeito a compactação do solo afeta no processo de recarga? A partir da infiltração
que começa a diluir os poros, os macroporos e diminuindo esses macroporos diminui o
processo de infiltração, que é o processo de entrada de água depois da drenagem do solo.
Em uma outra escala, pensando em uma planta que vai ser produtiva, pensando no
ecossistema agrícola, tem-se que o processo de infiltração é muito influenciado pelos
macroporos, quando acontece esse processo a tendência natural dele é caminhar para a
drenagem, existe uma força que puxa toda essa água para baixo que é a força gravitacional.
Só que parte dessa água que cai evapora e parte dessa água que infiltra é absorvida pelas
raízes e promove o processo de transpiração, que é um processo desejável, quanto mais a
planta transpira ela consegue retirar a água armazenada no solo, ela trabalha como se fosse
uma bomba. E junto a essa água tem nutrientes e outros nutrientes químicos dissolvidos,
assim denominamos a solução do solo.
O que não se pode acontecer do ponto de vista da planta, o fluxo de água que é evaporado
precisa ser minimizado ou reduzido ao máximo, para que o fluxo de água na transpiração
aumente, pois assim, a planta cresce e produz mais rapidamente. No ponto de vista do manejo
do solo, tem-se que maximizar as condições para favorecer a transpiração e diminuir a
evaporação e o escoamento superficial ou enxurrada.
É importante que a drenagem ocorra pois é a partir dela que ocorre o abastecimento do lençol
freático e a partir dela que ocorre a recarga. E além disso, um solo que não apresenta uma boa
drenagem atrapalha a planta, ocorre o processo de respiração das raízes afetadas, a difusão do
CO2 e do O2 é muito maior quando temos gás do que quando temos água. Se esses poros
estiverem encharcados, pois o processo de drenagem não está legal, a troca gasosa não vai ser
eficiente e a planta vai amarelecer, apresenta clorose assim prejudicando o crescimento e a
produtividade.
Como a água fica retida no solo e como isso interfere no processo de umidade do solo? A
grande função do solo é atuar como reservatório de água que armazena a água
temporariamente e fornece às plantas parte dessa água. Porém, essa função influencia o
processo de recarga, o excedente de água que apresenta precipitação. Tem-se mais excedente
hídrico na época de bastante oferta de água (em meses de chuvas) e quando os solos
começam a secar apresenta-se um déficit hídrico, ocorre uma retirada/depressão do solo,
saindo a água armazenada do solo, até o final do processo de déficit hídrico. Após esses
meses de seca, a água é reposta novamente a partir da chuva, assim propiciando a recarga. O
balanço hídrico tem a ver com a precipitação mas também com o solo que armazena a água,
ele depende dessa capacidade do solo.
● UMIDADE DO SOLO OU CONTEÚDO DE ÁGUA NO SOLO
Umidade do solo, conteúdo de água no solo e teor de água são sinônimos. Esse conceito serve
para identificar o quanto de água tem no solo.
A unidade de peso ou umidade gravimétrica é expressa pela relação entre a massa de água e a
massa do solo seco ou a massa de sólidos. U = Ma/Ms. Transforma-se em porcentagem para
que as unidades de medidas não fiquem em grama de água para cada grama de solo/sólidos.
Outra forma de se expressar unidade é com base no seu volume, onde se tem a umidade
volumétrica. Enquanto a gravimétrica é simbolizada pelo U, normalmente utiliza θ para
expressar a umidade em base ao volume ou volumétrica.
A umidade volumétrica é expressa pela relação entre o volume de água e o volume total. θ =
Va/V. Importante ressaltar que a densidade de água = 1 g cm³, então a massa de água é igual
ao volume de água. θ = Ma/V.
Se quiser obter o volume total do ponto de vista da densidade. De que jeito a amostragem
precisa ser para obter o volume total do solo? É necessário colocar a amostra dentro de um
recipiente, um cilindro. O volume é definido através da coleta da amostra dentro de um
cilindro, assim, medindo o diâmetro do cilindro e a altura se tem o volume total e então é
possível saber a quantidade de água que se tem nessa amostra, determinando a umidade do
solo.
Conhecer a umidade do solo é fundamental para: identificar o momento adequado de
preparo do solo, avaliar a “produção” de água para mananciais hídricos, identificar déficit
hídrico é possível estresse hídrico, o potencial de transporte de nutrientes para as plantas e o
manejo da irrigação.
O objetivo da irrigação é manter o solo sempre na capacidade de campo, mas nem sempre
acontece, pois sempre acontece a drenagem, então a água está sempre diluindo. Quando se
faz o manejo, quando se tem um sistema irrigado se aplica água de forma que o solo volte
para a condição ideal de umidade que é a condição de capacidade de campo. Um sistema de
irrigação bem projetado é capaz de fazer esse processo.
Existem vários métodos indiretos para determinar a umidade do solo, indireto pois não se
mede a umidade, mede algo que se correlaciona com a umidade. Existe uma propriedade no
solo que é a constante dielétrica que dá ideia se o solo está mais úmido ou mais seco. Esse
método emite um sinal elétrico e mede a resposta desse sinal, essa resposta é o tempo de
reflexão do sinal elétrico ou a frequência do retorno em razão da mudança da propriedade da
constante dielétrica.
As vantagens destes sensores são: o método instantâneo é medido em tempo real, é não
destrutivo (não é necessário a coleta de material do solo), tem precisão aceitável, não tem
emissão de radiação ionizante, possibilidade de várias medições simultâneas e do
armazenamento contínuo de dados. As desvantagens destes sensores: custo alto e necessidade
de calibração.
A calibração é um processo para reduzir as diferenças para o método padrão (método da
estufa), diferenças não removidas pela calibração são consideradas como devido a precisão
do método ou sensor.
Um sensor preciso é aquele que apresenta repetibilidade. A acurácia não tem precisão,
somente a certa o alvo.
Porque a água fica retida no solo? Dentro dos agregados do solo apresentam poros, o
macroporo e o microporo, apresentam também silte, argila e matéria orgânica e mais afundo
na superfície da argila existem cargas elétricas. Existem arestas quebradas, cargas
dependentes de pH pois na superfície dos octaedros de alumínio ou nos tetraedros de silício
tem um oxigênio com um valência livre que é uma carga negativa e essa carga negativa pode
entrar moléculas de água, ou seja, as moléculas de água são atraídas pela molécula do solo.
Nesse processo já se dá uma ideia do que explica a retenção de água no solo.
● ESTRUTURA MOLECULAR DA ÁGUA
Na estrutura molecular da água existe uma densidade de carga negativa, os elétrons ficam
para um lado, e por ficarem somente de um lado se gera um polo negativo e com a ausência
de elétrons no outro lado forma-se um polo positivo, assim, faz com que a água não seja uma
molécula polar. Esses poros positivos e negativos existem em função do ângulo de
aproximadamente 105 ºC que faz com que a água corra no seu estado líquido.
Em função dos polos e dos surgimentos de ligações de hidrogênio (pontes de hidrogênio) que
faz com que a água se polimerize, ocorrem dois fenômenos: adesão e coesão.
A adesão é a atração entre moléculas de água e outras superfícies. A coesão é a atração entre
moléculas de água. Coesão + Adesão = Adsorção é a atração de moléculas de água pela
superfície que percorre entre as moléculas de água, tendo uma polimerização, ou seja, várias
moléculas de água se atraindo entre si e atraídas pelo solo.
O primeiro mecanismo que faz comque a água fique retida no solo é a adsorção.
Na superfície do agregado se tem uma retenção de água que ocorre como se fosse filmes
fininhos de água. Portanto, a adsorção é a retenção de água que ocorre nas superfícies sólidas
do solo como filmes de água. Ocorre principalmente quando o solo está mais seco, na medida
em que o solo fica mais úmido aparece outro fenômeno que é a capilaridade.
O segundo mecanismo que faz com que água fique retida no solo é a capilaridade.
É resultado dos fenômenos de adesão e coesão, pois a na adesão a parede do tubo nesse fluido
for a água é maior do que a força de coesão entre as moléculas de água dentro do tubo. A
prega vai do tubo e lembra-se que tem coesão, assim, uma molécula de água leva a outra. E
além disso, tem outro processo que ajuda que é o menisco, surge outro fenômeno chamado
tensão superficial que cria esse menisco.
A tensão superficial é um fenômeno que ocorre através da interação água com o ar, ou da
interface líquida-gás. Basicamente a força de coesão difere se água está no interior ou na
superfície na interface com o ar. A coesão é muito maior entre as moléculas de água que estão
no interior do líquido do que entre as moléculas de água que estão na interface com a água,
assim, propiciando fenômenos que fazem com que a água se contraia e assim forma-se o
menisco.
A tensão superficial causa o aval dentro do tubo e quando o tubo é colocado dentro de uma
superfície que contém água ocorre a ascensão da água, isso ocorre justamente por conta da
adesão da água. Ocorre essa adesão pois a parede do tubo capilar é maior do que a coesão e
então a coesão é menor na interface líquida-gás do que é no interior da molécula. A soma de
todos os fenômenos faz com o que o peso da coluna de água seja equilibrado pela força de
ascensão capilar que é puxada por meio desses mecanismos. Em processos pequenos com
microporos, a água sobe com mais facilidade, no processo de saturação os poros pequenos
são saturados primeiro e depois ocorre o abastecimento dos poros maiores.
A curva de retenção expressa a energia com que a água é retida no solo em relação entre a
umidade (θ ou U) x potencial (tensão) matricial.
A curva da mostra qual energia está retendo a água no solo. A energia aumenta na medida em
que o solo seca, pois a água fica retida em um diâmetro cada vez menor e sob maior energia
dificultando o processo de extração de água da planta. Essa curva varia de solo para solo e de
horizonte para horizonte e com o manejo.
● FATORES QUE INFLUENCIAM A RETENÇÃO DE ÁGUA
A textura do solo é o primeiro fator que influencia na retenção de água.
Entre um solo argiloso e um solo arenoso qual retém mais água? O argiloso devido a
energia usada para reter a água é bem menor que no arenoso. E também porque a área
superficial é específica e devidos a cargas que o solo apresenta.
A mineralogia é outro fator que influencia a retenção de água.
Os óxidos de Fe e Al têm uma superfície específica relativamente menor que a caulinita, que
é o principal mineral que ocorre nos solos prescritos. Se a superfície dos óxidos que
compõem o latossolo que é óxido, porque a retenção de água é maior que argiloso? O
latossolo retém mais algo, porque? Por conta do efeito das estruturas granulares, os
latossolos em função do alto teor de óxido faz com que se tenha uma porosidade muito
elevada tanto em macroporos como em microporos dentro dos agregados, então em função
disso se tem uma maior retenção de água.
Outro efeito que influencia a retenção de água é a matéria orgânica.
A matéria orgânica orgânica aumenta a capacidade de retenção de água do solo diretamente e
indiretamente através da melhoria das condições físicas do solo, devido a sua influência na
estrutura do solo. Quanto mais matéria orgânica no solo a retenção de água é maior, pois a
matéria orgânica é um agente cimentante e assim influencia indiretamente pois, ela melhora a
condição física, influencia a estrutura, faz com que o solo retenha água. De forma direta ela
influencia através das cargas elétricas e das superfícies específicas.
A estrutura é outro fator que influencia na retenção de água.
Em função da gênese que cada solo teve, a distribuição dos poros ocorre por tamanho. A
retenção de água muda o seu comportamento em função da estrutura genética, a estrutura que
cada solo recebe durante seu processo de formação. Cada solo terá um comportamento de
retenção de água diferente.
Além da estrutura, o manejo também altera o comportamento de retenção de água de cada
solo e quando causa a compactação do solo os macroporos são afetados e pode ou não ocorrer
o aumento dos microporos.
● DISPONIBILIDADE DE ÁGUA PARA AS PLANTAS
Como que avaliamos se a água que está disponível no solo está disponível ou não para as
plantas? Ao avaliar o diagrama trifásico do solo se tem a saturação até o solo seco, ou seja,
se tem macroporos, microporos, assim a porosidade representa. Ocorre o transporte desde a
saturação até o solo secar, então toda água que está retida na porosidade não está disponível
para as plantas. Parte dela está disponível, essa parte começa no limite superior que é a
capacidade de campo, até o limite inferior que seria o ponto de murcha permanente.
É a faixa de umidade no solo (θ) entre a capacidade de campo (CC) e o ponto de murcha
permanente (PMP).
Indica a capacidade do solo em armazenar e fornecer água, que é disponível às raízes.
Capacidade de campo é a quantidade de água retida no solo depois de saturada e ocorrida a
drenagem do excesso, alcançando a mínima taxa de movimento descendente. O ponto de
murcha permanente ocorre quando o fluxo de água não atende mais a demanda atmosférica
então a planta entra em murcha e não retorna a turgidez.
● FATORES QUE AFETAM A DISPONIBILIDADE DE ÁGUA PARA PLANTA
A textura é um fator que afeta a disponibilidade de água para a planta.
Na medida em que o solo fica mais argiloso a capacidade de campo aumenta, pois aumenta a
retenção de água e o ponto de murcha também aumenta. Mas, também a água disponível para
o solo também está aumentando na medida em que o solo fica mais argiloso.
Os latossolos retém muita água mas não tem uma alta capacidade de disponibilizar água para
a planta se considerar cada grama dele, ou seja, cada grama de água disponível para a planta.
A matéria orgânica também afeta a disponibilidade de água para a planta.
O efeito da matéria orgânica em climas tropicais é que ela aumenta a capacidade de campo e
o ponto de murcha, e a diferença da água disponível aumentou com o teor da matéria
orgânica. Ou seja, a matéria orgânica influencia positivamente a disponibilidade de água no
solo.
O manejo é um fator que afeta a disponibilidade de água no solo, pois ele é capaz de elevar a
disponibilidade de água no solo porque em casos de plantio direto se tem uma preservação da
porosidade (mais matéria orgânica orgânica sendo incorporada).
Outro fator que está relacionado com o manejo é o AD = CC - PMP, esse conceito não se
limita na capacidade de campo e no ponto de murcha que são os fatores que depende do solo
(estrutura do solo, matéria orgânica, etc). Considera-se o Z (multiplica-se), esse Z é até onde
chega a profundidade efetiva. A ideia é combater tudo que faz com que o sistema radicular
fique superficializado. Os fatores que impedem o crescimento radicular da planta são:
compactação do solo, nutrição adequada, adensamento, alumínio na sua superfície e para
aumentar o Z é necessário fazer o manejo seja no ponto de vista agrícola como no ponto de
vista ambiental. Então se ocorre o aumento de Z, aumenta a disponibilidade de água
disponível.