UMIDADE E TEMPERATURA DO SOLO

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1 UMIDADE E TEMPERATURA DO SOLO Atributos físicos e químicos do solo -Aula 9- Prof. Josinaldo Lopes Araujo Rocha

2 UMIDADE DO SOLO Importância da água manutenção de organismos vivos demanda atmosférica: sistema solo-planta-atmosfera solvente universal componente da solução do solo outras Generalidades Ciclo hidrológico processo sequenciado e fechado de fenômenos pelos quais a água passa do globo terrestre para a atmosfera, na fase de vapor, e retorna aquele na forma líquida ou sólida (VIDE FIGURA) forças: energia térmica e força gravitacional

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5 Propriedades da água Ligações: covalência V : 104º31 Eletricamente neutra polaridade atração Baixa densidade relativa: 1 g/cm 3 Alto calor específico: 4,18 J g K : diferença entre solos secos e úmidos Tensão superficial: interface líquido-ar resulta da maior atração das moléculas de água em relação as do ar: COESÃO Capilaridade: interação sólido-líquido

6 Retenção de água O solo pode atrair e reter água na forma líquida e de vapor: FORÇAS MÁTRICAS capilaridade: solo úmido adsorção: (coesão e adesão) solo seco Medição da água retida no solo: UMIDADE DO SOLO Umidade à base de massa (u) u (%) = massa de água/massa de solo seco x 100 Umidade à base de volume (θ) PRIORIZAÇÃO θ (%) = massa de água/massa de solo seco x 100 θ (%) = u (%) x densidade do solo

7 Retenção de água Fatores que afetam a retenção de água pelo solo textura argilosos > arenosos; 2:1 > 1:1 matéria orgânica aumenta a capacidade de retenção de água direta e indiretamente (estruturação) estrutura do solo capilaridade, tamanho dos poros compactação

8 Classificação da água no solo classificação didática, mas obsoleta Água gravitacional (abaixo de 0,1 atm) Água Capilar (entre 0,1 e 31 atm) Água Higroscópica (entre 31 e atm)

9 Constantes de umidade Umidade higroscópica máxima quantidade de água que o solo é capaz de absorver da atmosfera, em forma de vapor, e mantem o equilíbrio com o ambiente: TFSA Umidade de murchamento umidade retida a 15 atm; limite inferior de água disponível para as planta; ocorre quando ocorre o murchamento permanente da planta Umidade de equivalente umidade que uma amostra de solo retem quando após saturação é submetida por 30 min a centrifugação com velocidade de vezes a gravidade; permite estimar PMP e CC Capacidade de campo umidade umidade retida no solo após a drenagem do excesso de água percolante; limite superior de água disponível para as plantas; argilosos: 0,33 atm e arenosos: 0,10 atm

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11 Armazenagem de água no solo É função da umidade Expressa em termos de altura de água lâmina de um determinado volume de água por unidade de área Ex: 1 litro de água derramada numa área plana de 1 m2, a altura é de 1 mm Então: 1 mm 1 L/m 2 Como o solo é um reservatório sem fundo, para calcular a armazenagem deve-se estabelecer h h = profundidade efetiva do sistema radicular Va = XYh; θ = XYh/XYZ = h/z = h x z

12 Determinação de água no solo Retenção de água no solo: CAPILARIDADE E ADSORÇÃO CAPILARIDADE afinidade entre partículas sólidas e água, incluindo interface com atmosfera; manifesta-se em solo úmido perda de água esvaziamento de poros e recobrimento das partículas do solo por finas películas de água: CAPILARIDADE ADSORÇÃO RETENÇÃO atuação de forças mátricas (CAPILARES E ADSORÇÃO) POTENCIAL MÁTRICO

13 Determinação de água no solo Umidade do Solo: GRAVIMÉTRICA ou VOLUMÉTRICA Umidade Gravimétrica - relação entre a massa de água e do solo seco. U = (Ma/Ms) x 100 em que: U = umidade gravimétrica (% ou g/g) Ma= massa de água (g) Ms = massa do solo seco (g)

14 Determinação de água no solo Umidade Volumétrica - relação entre massa de água e volume total da amostra. = (Ma/V) x 100 em que: = umidade volumétrica (% ou cm 3 /cm 3 ) Ma= massa de água (g) V = volume total da amostra (cm 3 ) Alternativamente: = U x Ds em que: = umidade volumétrica (% ou cm 3 /cm 3 ) U = umidade gravimétrica (%) Ds = Densidade do solo (g cm -3 )

15 TEMPERATURA DO SOLO Aspectos gerais Temperatura do solo: manifestação da intensidade do calor. A fonte primária de calor na Terra é o Sol. Influencia processos físicos, químicos e biológicos do solo. o Físicos: Ex. agregação (DCD) o Químicos: Ex.composição da solução, fenômenos de adsorção o Biológicos: decomposição da matéria orgânica do solo

16 TEMPERATURA DO SOLO Meios de condução de calor Radiação: ondas eletromagnéticas Convecção: movimento de massas Condução: movimento interno de moléculas Calor latente: Mudança de estado físico (Ex. evaporação) o Solo: principal é a condução

17 TEMPERATURA DO SOLO Condução de calor no solo Equação de Fourier: q h = - K z (dt/dz) Onde: q h = fluxo de calor K z = condutividade térmica dt/dz = gradiente de temperatura na direção vertical

18 TEMPERATURA DO SOLO Capacidade térmica dos solos Conceito: Variação na quantidade de calor por unidade de volume de solo por unidade de temperatura. Unidade: cal/cm 3.K ou Joule/m 3.K. Cálculo: C = Ʃ f si.c si + f w.c w + f ar.c ar f = fração do volume do solo ocupado por sólidos (s), água (w) e ar (ar). A fase sólida inclui vários componentes (i) como, por exemplo, a parte mineral e a parte orgânica. C si = p si. c mi C w = p w. c mw C a = p ar. c mar

19 TEMPERATURA DO SOLO Capacidade térmica dos solos Considerando que Par = 1/1000 da água Tem-se que C = f m.c m + f o.c o + f w.c w Considerando os dados da tabela abaixo: Densidade (p) (g cm -3 ) Condutividade térmica (K) (m cal/cm seg K) Capacidade Térmica (C) (cal/cm 3 K) COMPONENTES Minerais 2,65 7,00 0,48 Matéria orgânica 1,30 0,60 0,60 Água 1,00 1,37 1,00 Tem-se: C = 0,48.f m + 0,60.f o + f w

20 TEMPERATURA DO SOLO Regime térmico do solo Assume-se que é uma função senoidal em torno da temperatura média: T(z,t) = T ' + Ao {sen [w.t - (z/d)]}/e z/d T(z,t) = é a temperatura em uma profundidade z como uma função do tempo t ; T ' = temperatura média ; Ao = amplitude da curva; w = frequência radial. No caso da variação diária tem-se que o período é igual a seg (24 h) e portanto w = 2p/86400 = 7,27 x 10-5 /seg t = tempo z = profundidade d = damping depth,: profundidade na qual a amplitude da temperatura decresce de 1/e = 0,37 da amplitude da superfície do solo Ao.

21 TEMPERATURA DO SOLO A damping depth (d) pode ser calculada pelas expressões: d = (2. K/c. w) ou d = (2. D h /w ) 1/2 Onde: K = condutividade térmica c = calor específico w = frequência radial D h = difusividade térmica D h = K/c s. r s ou D h = K/C v Onde: C v = capacidade térmica volumétrica

22 TEMPERATURA DO SOLO Representação gráfica

23 TEMPERATURA DO SOLO Medição e controle da temperatura do solo MEDIÇÃO ouso de termômetros de solo o Placas de fluxo de calor CONTROLE a) Resíduos das culturas b) Preparo do solo restos de cultura c) Irrigação e drenagem d) Copa das culturas e) Materiais sintéticos