DETERMINAÇÃO DA CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA EM UM SOLO PODZÓLICO-VERMELHO-AMARELO EM CONDIÇÕES DE CAMPO'

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1 DETERMINAÇÃ DA CNDUTIVIDADE HIDRÁULICA EM UM SL PDZÓLIC-VERMELH-AMAREL EM CNDIÇÕES DE CAMP' THMAZ CRRÊA ARAGÃ JUNIR 2, CARLS ALERT DE MAGALHÃES 2 e PAU L TEDR DE CASTR 3 RESUM - Cm bjetiv de se determinar flux u drenagem interna de um sl Pdzólic-Vermelh-A,narel, estudu-se a cndutividade hidráulica d mesm em duas prfundidades 22,5 cm e 37,3 cm, utilizand-se métd d perfil instantâne. s valres btidas para as referidas prfundidades estã descrits através das expressões: K2 2 exp 27,2(3, ) cm e 1(37 s exp 26,8 (4, ) cm. Terms para indexaçã: mviment de água n sl; drenagem interna; ptencial matricial DETERMINATIN F THE HIDRAULIC CNDUCTIVITY IN A RED-YELLW PDZLIC UNDER FIELD CNDITINS ABSTRACT - This hidraulie cnductivity at tw depths was studied with the bjective f determining th flux f internal drainage iii a Red-YeIIw Pdzlic latsl, uslng the instantaneus prf lia methd. The values f hidrauiic cnductivity at the twa dephts are descripted by the equatins: K exp 27,2(3, ) cm and K 37,5 - exp 26,8 (4, ) cm. index terms: water mvernent in the 5011; internal drainage; water ptential. INTRDUÇÃ A cndutividade hidráulica é um parâmetr de grande imprtância na descriçã d mviment de água n sl, send essencial na sluçã de prblemas ligads à irrigaçã, drenagem, cnservaçã da água, infiltraçã, salinizaçã, cntrle de deflúvi e a balanç hídric. Encntra-se na literatura uma série de métds para a determinaçã desse parâmetr, tant de labrat6ri cm de camp. A medida da cndutividade hidráulica em labratóri pde cnduzir a resultads errônes, tend-se em vista que é realizada cm pequenas amstras e, particularmente, quand essas amstras sã fragmentadas, é alterada sua cndiçã natural. Devid a ist, a determinaçã da cndutividade hidráulica em cndições de camp vem-se trnand bastante difundida entre s pesquisadres, evitand assim as distrções casinadas pr determinações labratriais. - Existem váris métds dispnfveis para a determinaçã da cndutividade hidráulica insaturada Aceit para publicaçã em 18 de julh de Eng? - Agr?, M.Sc.. Empresa de Pesquisa Agrpecuária d Ceará (EPACE), Àv. Rui Barbsa, 1246, CEP Frtaleza, CE. Prfessr-Assistente d Centr de Ciâncias Agrárias da Universidade Federal d Ceará - Frtaleza, CE, em cndições de camp. Hillel et al. (1972) apresentaram uma metdlgia detalhada para a determinaçã da cndutividade hidráulica nã saturada de sls in situ, baseada n métd d perfil instantâne. Afirmaram, ainda, que esse métd pde ser aplicad até em sls anisótrps, send a única limitaçã a presença de lençl freátic elevad. Nielsen et al. (1973), Reichardt & Libardi (1974) e Reichardt et ai. (1976) utilizaram a metdlgia de HilIel et ai. (1972), btend sucess na determinaçã da cndutividade hidráulica nã saturada d sl. Esses autres afirmaram que se deve atentar para cuidads especiais nessa determinaçã, em virtude da variabilidade espacial d sl que há para esse parâmetr. Assim, Cadirna et al. (1980), estudand a variabilidade espacial da cndutividade hidráulica em um Latssl Vermelh-Amarel de textura média, n camp, tant n sentid h0- rizntal, cm em prfundidade, verificaram que tal variabilidade mstru-se significativa em ambs s sentids. bservaram, ainda, que se mstrava mais acentuada nas camadas superficiais, diminuind para as camadas mais prfundas. Neste estud, a determinaçã da cndutividade hidráulica nã saturada, em cndições de camp, em sl Pdzólic Vermelh-Amarel,fi realizada pel métd de HilleI et ai- (1972), bjetivand-se Pesq. agrpec bras., Brasilia, 18(7): ,jul

2 T.C. ARAGÃ JUNIR et a a caracterizaçã de uma área experimental, nde se pretende desenvlver pesquisas cm balanç hídric em culturas hrtíclas. MATERIAL E MÉTDS experiment fi instalad em sl enquadrad n grande grup Pdzólic Vermelh-Amarel A mderad, fase flresta subperenifólia. Gelgia e litlgia: pré-cambrian; granit. Ë classificad texturalmente cm franc- -arens (Tabela 1). A área experimental pertence à Empresa de Pesquisa Agrpecuária d Ceará- EPACE -,send lcalizada n municípi de Guaramiranga - CE, a 872 metrs acima d nível d mar. A parcela experimental cnstu de uma área de 10 m x x 10 m, que se mstru suficiente para que mviment de água na parte central fsse smente em sentid vertical. Para a determinaçã da cndutividade hidráulica nã saturada, fram instaladas duas baterias de tensiômetrs, cnstand cada uma de três tensiômetrs lcalizads às prfundidades de 15 cm, 30 cm e 45cm. Fi aberta uma trincheira a lad da parcela experimental, cm a finalidade de cletar amstras de sl cm estruturas defr - mada e indefrmada, para cnfecçã das curvas características da água d sl nas prfundidades já citadas. A parcela experimental fi saturada e, a ser atingid equilíbri dinâmic, cbriu-se a parcela cm plástic, a fim de prevenir cntra algúm flux de água através da superfície (evapraçã u infiltraçã). A partir dêsse mment, cnsideru-se inici d prcess de drenagem interna, na cndiçã de escament transiente. s valres da cndutividade hidráulica nã saturada fram btids cnfrme métd prpst pr HWel et ai. (1972), que estabelece as cnsiderações te6ricas seguintes: pela equaçã de Darcy, a cndutividade hidráulica é um ceficiente de prprcinalidade e a densidade de flux de água é relacinada cm gradiente de ptencial ttal, u seja: q - -k(0) (1) nde: q a densidade de flux (LY') K (0) a cndutividade hidráulica d sl (LTd ), ue é funçã da umidade d sl(l 1 3 ) 'JI ptencial ttal da água d sl (L) a a - crdenada vertical de psiçã (L) A equaçã (1), send substitu ida na equaçã da csitinuidade: a ôq at - az frnece a equaçã diferencial geral para flux de água d sl: Ç!..!- [K(0) aw/az] az (2) (3) TABELA 1, Características físicas d sl Análise mecânica (%) Camadas (cm) Areia Areia Silte grssa fina Densidade aparente Classificaçã Argila g/cm3 textural ,2 30,8 12,2 9,8 1,61 Franc-arens ,0 31,9 11,5 9,6 1,64 Frnc-arens , ,6 18,9 1,69 Franc-arens TABELA 2. Valres d cnteúd de água d sl crrespndentes a um determinad ptencial matricial em funçã da prfundidade e d temp de drenagem. Temp(dias) Prf. (cm) 15 0,385 0, ,340 0,332 0,325 0,320 0,317 0,315 0,312 0,311 0, ,270 0,245 0,237 0,232 0, ,221 0, ,211 0, ,263 0,242 0,232 0,221 0, ,220 0,219 0,211 0,214 0,210 0,201 Pesq. agrpec. bras, Brasília, 18(7): ,jul

3 DETERMINAÇÃ DA CNDUTIVIDADE HIDRÁULICA 807 Integrand-se a equaçã (3) em relaçã a z, a punir da superfície d sl (z - 0) até uma prfundidade z - L, btém-se a equaçã simplificada para as cndições d experiment: (L / (aeiadz - [ icw) aw/azl l z-l EK(0)&tlazlz_ (4) Cm a superfície d sl (z - 0) encntra-se cberta cm plástic, flux nesta prfundidade é nul, reduzind-se a equaçã (4) a: ' a 04 03! ! a ! 02 21! 0! 00 _J(alat)dz - [K(0) awjazll (5) 0, TEMP!D!AS! A partirda equaçã (5), K (0) pde ser representad pr: K(0) _[,í' aia dx] / aw/az (6) Desse md, a cndutividade hidráulica nã-saturada é btida a partir da densidade de flux q, calculada pela integral da equaçã (6) e d gradiente de ptencial ttal awi 8z. Prtant, as determinações de umidade e d ptencial ttal da água d st sã suficientes para bter parâmetr em estud. A determinaçã d gradiente de ptencial ttal da água médi em z fi btida pr: 22,5 cm, uz22,5 8W AW.12,6rn15-i3) (7) 22,5 tsz 22,5 is nde: - diferença de ptencial ttal entre z 15 e z - 30 cm az - distância entre s tensiômetrs (15 cm) h 15 eh 30 - média das leituras ds tensiômetrs instalads em z - 15 e a - 30cm, respectivamente. RESULTADS E DISCUSSÃ Na Tabela 2 sã mstrads s valres d cnteúd de água d sl crrespndentes a um determinad ptencial matricial em funçã da prfundidade e d temp de drenagem. A partir destes valres, cnstruiu-se a Fig. 1, que mstra a variaçã da umidade d sl (0) cm temp (t) para as prfundidades estudadas. Cm estes dads, fram FIG. 1. Variaçã da umidade d sl (43) cm temp n perfil de sl. calculads s armazenaments nas camadas de cm, 0-30 cm e 0-45 cm, que sã apresentads na Tabela 3. Estand sl cbert cm plástic, as variações de armazenament representam s fluxs de água (cm. dii') n sentid descendente. A Tabela 4 apresenta s fluxs de água (cm. dia') calculads para as prfundidades estudadas em tds s períds. A Fig. 2 apresenta a variaçã d gradiente de ptencial ttal, calculad segund a equaçã (7), cm uma funçã d temp. Tais gradientes fram btids de valres médis das bservações ds tensiômetrs instalads na área, nde alguns deles apresentaram prblemas cm blhas de ar, cntribuind, assim, para a variabilidade destes gradientes. Deste md, fram utilizads s dads btids na curva média apresentada na Fig. 2, que sã mstrads na Tabela S. s valres da cndutividade hidráulica (K) em funçã da umidade (0), calculads através da equaçã (6) para as prfundidades de 22,5 cm e 37,5 cm, cnstam na Tabela S. A Fig. 3 mstra graficamente as relações K (0) para as prfundidades estudadas, Segund Reichardt (1975), é fácil verificar que em um sl saturad a área útil para flux é prprcinal à prsidade e que em um sl nã saturad, esta área é prprcinal à umidade. Deste md, segund mesm autr, pde-se dizer que a cndutividade hidráulica é uma funçã de u seja, Pesq. agrpec. bras, Brasilia, 18(7): ,jul

4 808 T.C. ARAGÃ JUNIR et ai. ei I 0 ID ID 00 CD (00- ID ID c-jaiq N ) ti TABELA 4. Clicul d flux de água n sl. (Dias) aiat dz(a/at) q- Edz(8/8t) (cm) (dia') (cmfdia) (cm/dia) D 0,020 0,300 0, ,375 0,615 0, ,990 0,015 0,225 0,225 0,008 0,120 0,345 0,010 0,150 0, I0L0-t N ei ,010 0,150 0,150 0, ,225 0,005 0,075 0, t * ,008 0,120 0,120 0,005 0,075 0,195 0,002 0,030 0,225 ID 1000 N ID N ti ID ,007 0,105 0,105 0,002 0,030 0,135 0,093 0,045 0,180 ia e) N,t C 0-IS ,005 0,075 0,075 0,004 0,060 0,135 0,002 0,030 0,165 : ei -'. Num lq- cq ti 00 ti ID 00 e-id - e- ID ' ti e- 100V) IsI, a 1 J - ti IwI iu-ic3 0,003 0,045 0,045 0,001 0,015 0,060 0,001 0,015 0,075 0,002 0,030 0,030 0,005 0,075 0,105 0,002 0, ,003 0,045 0,045 0,001 0,015 0,060 0,003 0,045 0,105 0,001 0,015 0,015 0,002 0,030 0,045 0,004 0,060 0,105 0,001 0,015 0,015 0,002 0,030 0,045 0,003 0,045 0,090 Fsq. agrpec. bras, Brasilia, 18(7): jut 1983.

5 DETERMINAÇÃ DA CNDUTIVJDADE HIDRÁULICA 809 TABELA S. Cálcul da cndutividade h1ráuijca. t' z q ah/as IC 9' (cm) (cm/dia) (cmlcm) (cm/dia) (cm 3 /cm 3 ) "5 1 '.5 4 0, II IS D TEMP IDIA0I FI, 2. VariaçS d gradiente de ptencial ttal da água n sl cm temp nas camadas de cm e 30-45cm ,33 2,040 0,316 0,345 0, ,225 0,37 0,608 0,289 0,195 0,40 0,487 0,23 0,135 0,42 0,321 0, ,135 0, ,060 0,47 0,127 0,269 0,105 0,48 0,062 0,267 0,060 0, ,265 0,045 0,53 0,016 0, ,016 0,262 0,990 0, ,255 0,495 0,43 1,151 0,239 0,300 0,45 0,668 0,232 0,225 0,41 0,478 0,228 0,180 0,48 0, ,51 0,160 0,222 0,075 0,53 0,139 0,220 0,135 0,55 0,082 0,218 0,1'05 0,59 0, ,105 0,61 0,032 0,214 0,090 0,62 0,025 0, A umidade média (0) fi btida através da determinaçã da média entre as umidades médias de duas bservaçôes (Reichardt 1978) e H. K K (0). valr máxim de cndutividade hidráulica é btid cm um sl saturad, decrescend este rapidamente cm decréscim da umidade u ptencial matricial. Pde-se deduzir, analisand-se a Fig. 3 e Tabela 5, que uma pequena variaçã n cnteúd de água d sl implica uma variaçã da cndutividade hidráulica, pis sua variaçã cm a umidade d sl é expnencial, pdend ser descrita empiricamente, segund Hillel et ai. (1972), pr uma equaçã d tip K - ae t0, nde K cndutividade hidráulica; e cnteúd de água e a, b - características cnstantes d sl. 0.5' 11,11. 0, ,270 0, UMIDADE D SLS FIG. 3. Valres da cndutividade hidrática (k) em funçi da unidade d sl (e) para as prfundidade estudadas. Verifica-se, nestas bservações, que a cndutividade hidráulica da menr prfundidade (22,5 cm) fi ligeiramente inferir & bservada & prfundidade de 37,5 cm, graças a mair capacidade de retençã da camada superir (0-25 cm), decrrente da presença de razável ter de matéria rgânica, Pesq. agrpec. bras., Brasília, 18(7): ,jul

6 810 T.C. ARAGÃ JUNIR et ai. riund de rests de culturas e períd de pusi d referid sl. As duas linhas retas mstradas na Fig. 3 apresentam-se representadas, cm seus valres em cm.dia 1, pelas seguintes equações: - exp 27,2 (3, ) e K 37, 5 - exp 26,8 (4, ). Ambas apresentam ceficientes de crrelaçã para K (0) de 0,91 e 0,94, e ceficientes de determinaçã de 0,83 e 0,88, respectivamente. s ceficientes de crrelaçã fram altamente significativs através d Teste t a 0,1%, apresentand valres de 6,70 e 8,05. Usand-se Teste F, verificu-se a significância da crrelaçã entre K e, cm valres de E respectivs de 44,87 e 64,80, significativs a 1%. - CNCLUSÕES 1, A relaçã K e é expnencial, pis uma pequena variaçã n cnteúd de água implica uma grande variaçã de cndutividade hidráulica. 2. s valres da cndutividade hidráulica (cm. dia') para s váris valres de umidade nas prfundidades estudadas pdem ser btids através das expressões: - exp 27,2 (3, ) e K 37, 5 - exp 26,8 (4, ). 3. A cndutividade hidráulica da prfundidade 22,5 cm é menr d que a da prfundidade 37,5 cm, 4. A medida da cóndutividade hidráulica em cndições de camp deve ser mais difundida entre s pesquisadres, cm bjetiv de evitar distrções ns resultads, casinadas pr determinações em labratóri, REFERÊNCIAS CADIMA, Z.A,; LIBARDI, P.L & REICI-IARDT, K. Variabilidade espacial da cndutividade hidráulica em um latssl vermelh-amarel textura média, n camp. R. Bras.. Sl, , HILLEL, D.; KRENTS, V.D. & STYLIANU. Y. Prcedure and test f an intemal drainage methd fr measuring sil hidraulic chaxacteristics "iii sitia". Sil Set, 114(5): , NIELSEN, DIL; BIGGAR, J.W. & ERH, K.T. Spatial variability f field measured sil-water prperties. Hilgardia,42(7):215-59, REICHARDT, K. A água na prduçã agrícla. Piracicaba, p. REICIIARDT, K. Prcesss de transferência n sistema sl-plantaatmsferl Piracicaba, FUNDAÇÃ CARGILL, p. REICHARDT, K.; GRIIMANN, F.; LIBARDI, P.L. & QUEIRZ, S.V. Spatlal variability f physical prperties f a trpical sil: II. Sil water retentin curves and hidraulic cnductivity. Piracicaba, CENA, p. (Bletim Científic, 005). REICIIARDT, K. & LIBARDI, P.L. Mi analysis f silwater mvement Ia the faeld: 1. Hydrlgical field site characterizatin. Piracicaba, CENA, (Bletim Científic, 021). Pesq. agrpec. bras., Brasilia, 18(7): ,jul