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Introdução às propriedades físicas do solo Uniersidade Federal de Santa Maria Centro de Ciências Rurais Departamento de Solos.

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1 Introdução às propriedades físicas do solo Uniersidade Federal de Santa Maria Centro de Ciências Rurais Departamento de Solos

2 SOLO CONCEITO FÍSICO Meio poroso, não rígido, trifásico, formado de partículas que possuem complexidade de forma, tamanho e estrutura mineralógica e algumas partículas finitamente divididas de maneira a apresentar uma grande área superficial. Meio poroso, não rígido, trifásico, formado de partículas que possuem complexidade de forma, tamanho e estrutura mineralógica e algumas partículas finitamente divididas de maneira a apresentar uma grande área superficial.

3 Partículas que apresentam diferentes tamanhos Frações granulométricas ou Frações texturais Meio trifásico

4 Como é um solo fisicamente ideal?

5 SOLO FISICAMENTE IDEAL É aquele que apresenta: Boa aeração e retenção de água; Boa aeração e retenção de água; Bom armazenamento de calor; Bom armazenamento de calor; Pouca resistência mecânica ao crescimento radicular. Pouca resistência mecânica ao crescimento radicular.

6 Solo fisicamente ideal

7

8 Solo fisicamente degradado

9

10 Relações físicas com a produção de plantas ds Temperatura Água Aeração ds, tamanho poros Resistência mecânica ds, tamanho poros

11 Características do perfil Textura, Estrutura, Densidade do Solo, etc... Água Aeração Temperatura Resistência Mecânica

12 Textura, mineralogia, Grau de desenvolvimento do perfil, Agentes cimentantes, Estrutura, Coloração, Topografia. Estrutura Densidade do solo Agregação Tamanho de poros Caract. perfil Lavração, plantio, adição fertilizantes Chuvas Irrigação/ drenagem Radiação Água, Aeração, Temperatura, Resistência mecânica. Crescimento e Desenvolvimento de Plantas Quantidade de água

13 Propriedades Físicas do Solo Textura do solo Textura do solo Área superficial específica Área superficial específica Consistência do solo Consistência do solo Agregação do solo Agregação do solo Densidade do solo Densidade do solo Densidade de partículas Densidade de partículas Porosidade do solo Porosidade do solo Resistência do solo à penetração Resistência do solo à penetração

14 Textura do solo

15 Propriedades Físicas do Solo TEXTURA DO SOLO TEXTURA DO SOLO É a proporção relativa das classes de tamanho de partículas de um solo.

16 Propriedades Físicas do Solo A textura é importante para o entendimento do comportamento e manejo do solo. A textura é importante para o entendimento do comportamento e manejo do solo. Durante a classificação do solo em um determinado local, a textura é muitas vezes a primeira e mais importante propriedade a ser determinada Durante a classificação do solo em um determinado local, a textura é muitas vezes a primeira e mais importante propriedade a ser determinada A partir da textura, muitas conclusões importantes podem ser tomadas A partir da textura, muitas conclusões importantes podem ser tomadas

17 FRAÇÃO GRANULOMÉTRICA DIÂMETRO (mm) Matacão> 200 Calhau200 –20 Cascalho Areia grossa2 – 0,2 Areia fina0,2 – 0,05 Silte0,05 – 0,002 Argila< 0,002 Classes de tamanho de partículas do solo Propriedades Físicas do Solo

18 Os solos podem ser agrupados em 13 classes texturais - TRIÂNGULO TEXTURAL Os solos podem ser agrupados em 13 classes texturais - TRIÂNGULO TEXTURAL Ex: 42% argila 6% silte 6% silte 52% areia 52% areia Classe textural ARGILA ARENOSA

19 33% argila 40% silte 27% areia

20 É possível alterar a textura pelo manejo?

21 Propriedades Físicas do Solo Determinação Determinação _em laboratório: análise granulométrica _a campo: pela sensação que o solo molhado e amassado oferece ao tato

22 Propriedades Físicas do Solo Objetivo: separar as frações constituintes do solo (areia, silte e argila) de acordo com seu diâmetro. Objetivo: separar as frações constituintes do solo (areia, silte e argila) de acordo com seu diâmetro. A metodologia consiste em dispersão química e mecânica dos constituintes do solo e separação por peneiramento e sedimentação. A metodologia consiste em dispersão química e mecânica dos constituintes do solo e separação por peneiramento e sedimentação.

23 Propriedades Físicas do Solo

24

25 TFSA

26 Lei de Stokes na qual: d = diâmetro de partículas efetivo; h = distância; t = tempo; g = aceleração da gravidade = 9,81 Newton por quilograma (9,81 N/kg); = viscosidade da água a 20 C = 1/1000 Newton–segundos por m 2 (10 –3 Ns/m 2 ); = viscosidade da água a 20 C = 1/1000 Newton–segundos por m 2 (10 –3 Ns/m 2 ); Dp = densidade das partículas sólidas, para muitos solos = 2,65 x 10 3 kg/m 3 ; Df = densidade do fluido (água) = 1,0 x 10 3 kg/m 3. V =

27 No Campo: A textura é feita por estimativa, esfregando uma massa de solo úmida e homogeneizada entre os dedos AreiaSilteArgila Sensação aspereza, não plástico, não pegajoso Sensação sedosidade, plástico, não pegajoso Sensação sedosidade, plástico, pegajoso Propriedades Físicas do Solo

28 Distribuição do tamanho de partículas de três solos com ampla variação de textura. Note que há uma transição gradual na distribuição do tamanho de partículas em cada um destes solos.

29 Propriedades Físicas do Solo Relaciona-se com: Relaciona-se com: 1) Mineralogia _FRAÇÃO AREIA – minerais 1° (quartzo e outros silicatos) _FRAÇÃO ARGILA – minerais 2° (argilominerais: caulinita, esmectita, etc, e óxidos: hematita, goethita, etc) 2) CTC 3) ASE 4) Porosidade e densidade do solo

30 Propriedades Físicas do Solo Relação entre tamanho de partícula e tipo de mineral presente. _O quartzo é dominante na fração areia e em frações mais grosseiras de silte. _Silicatos primários como o feldspato, hornblenda e mica estão presentes na areia e em menores quantidades na fração silte. _Minerais secundários, como óxidos de ferro e alumínio, são predominantes na fração silte de menor diâmetro e na fração argila mais grosseira.

31 Propriedades Físicas do Solo Condiciona todos os fatores de crescimento em menor ou maior grau. Influi sobre: Influi sobre: - Retenção, movimento e disponibilidade de água - Arejamento - Disponibilidade de nutrientes - Resistência à penetração de raízes - Estabilidade de agregados - Compactabilidade dos solos - Erodibilidade

32 Propriedades Físicas do Solo Estabilidade/Compactabilidade/Erodibilidade Estabilidade/Compactabilidade/Erodibilidade Relacionadas com a suscetibilidade à degradação do solo quando cultivado

33 Textura fina Textura média Textura grosseira ARGILOSOSfrancosARENOSOS retenção de água elevada Retenção de água baixa Circulação de água difícil Circulação de água fácil Coesão elevada Coesão baixa Consistência plástica e pegajosa (molhado) e dura (seco) Consistência friável (seco ou molhado) Densidade do solo menor Densidade do solo maior Porosidade total maior Porosidade total menor Microporosidade maior Macroporosidade maior Aeração deficiente Boa aeração Superfície específica elevada Superfície específica baixa Solos bem estruturados Solos sem estrutura CTC elevada CTC baixa Difícil preparo mecânico, pouco lavados e mais ricos em elementos fertilizantes Fácil preparo mecânico, mais lavados e mais pobres em elementos fertilizantes

34 Área superficial específica

35 Propriedades Físicas do Solo ÁREA SUPERFICIAL ESPECÍFICA ÁREA SUPERFICIAL ESPECÍFICA ASE = área superficial unidade massa unidade massa Influenciada por Influenciada por Tamanho da partícula afeta: Tamanho da partícula afeta: atrito, adsorção, tensão superficial. atrito, adsorção, tensão superficial. Forma da partícula Forma da partícula Natureza da partícula: Natureza da partícula: MO, ASE, decomposição. MO, ASE, decomposição. Composição da partícula: Composição da partícula: atividade, superfície interna. atividade, superfície interna.

36 Propriedades Físicas do Solo Relação entre a área superficial de um cubo de massa conhecida e o tamanho de suas partículas. _No cubo maior (a) cada lado possui 64 cm 2 de área superficial. O cubo tem seis lados, com área superficial total de 384 cm 2 (6 lados x 64 cm 2 ). Se o mesmo cubo fosse dividido em cubos menores (b) de modo que cada um tenha 2 cm de lado, o mesmo material será agora representado por 64 cubos pequenos (4 x 4 x 4). Cada lado do cubo pequeno terá 4 cm 2 (2 x 2) de área superficial, resultando em 24 cm 2 de área superficial (6 lados x 4 cm 2 ). A área superficial total será de 1536 cm 2 (24 cm 2 x 64 cubos). Deste modo, a área superficial deste cubo será quatro vezes maior do que a área superficial do cubo maior.

37 Propriedades Físicas do Solo ÁREA SUPERFICIAL ESPECÍFICA ÁREA SUPERFICIAL ESPECÍFICA Relacionada com Relacionada com CTC, retenção de água e nutrientes; CTC, retenção de água e nutrientes; retenção e liberação de poluentes; retenção e liberação de poluentes; expansão / contração; expansão / contração; propriedades mecânicas: propriedades mecânicas: coesão, resistência, plasticidade. coesão, resistência, plasticidade.

38 Propriedades Físicas do Solo Quanto mais fina a textura do solo, maior é a superfície efetiva exposta por suas partículas. Note que a adsorção, a expansão e outras propriedades físicas (plasticidade e coesão, calor de umedecimento) seguem a mesma tendência e aumentam rapidamente à medida que se aproximam da dimensão coloidal.

39 Consistência do solo

40 Propriedades Físicas do Solo CONSISTÊNCIA DO SOLO CONSISTÊNCIA DO SOLO _Resposta do solo às forças externas que tentam deformá-lo ou rompê-lo. _Manifestação das forças de coesão e adesão sob diferentes condições de umidade.

41 Propriedades Físicas do Solo COESÃO: atração entre partículas de mesma natureza (S-S) devido a: COESÃO: atração entre partículas de mesma natureza (S-S) devido a: _Atração eletrostática entre superfícies _Atração molecular (Van der Walls) _Materiais coloidais _f = {ASE, H2O, distância, orientação} ADESÃO: atração entre partículas de natureza distinta (L-S) devido a: ADESÃO: atração entre partículas de natureza distinta (L-S) devido a: _Tensão superficial dágua (há necessidade ar)

42 Propriedades Físicas do Solo Consistência depende de Consistência depende de Textura: em solo argiloso Mineralogia: em 2:1 Ex.: Vertissolo x Latossolo MO: em solo argiloso, em solo arenoso Estrutura: com a agregação

43 Solo Molhado: Plasticidade e Pegajosidade - Não plástico; Ligeiramente plástico; Plástico; Muito plástico - Não pegajoso; Lig. Pegajoso; Pegajoso; Muito pegajoso

44 Propriedades Físicas do Solo Consistência condiciona Consistência condiciona Condições de preparo e cultivo-APLIC. PRÁT. Resistência à penetração raízes Estrutura (estabilidade de agregados) Erodibilidade

45 Propriedades Físicas do Solo UMIDADE X CONSISTÊNCIA UMIDADE X CONSISTÊNCIA dureza friabilidade plasticidade Pegaj. SECOÚMIDOMOLHADOMUITOMOLHADOADESÃO COESÃO

46 Propriedades Físicas do Solo SOLO SECO - não há adesão e a coesão é máxima - DUREZA SOLO SECO - não há adesão e a coesão é máxima - DUREZA SOLO ÚMIDO - a coesão e a adesão. As duas forças ocorrem conjuntamente - FRIABILIDADE (solo é menos compactável) SOLO ÚMIDO - a coesão e a adesão. As duas forças ocorrem conjuntamente - FRIABILIDADE (solo é menos compactável) SOLO MOLHADO - a coesão desaparece e a adesão atinge o máximo - PLASTICIDADE SOLO MOLHADO - a coesão desaparece e a adesão atinge o máximo - PLASTICIDADE MUITO MOLHADO - os filmes de água que recobrem as partículas se tornam mais espessos - PEGAJOSIDADE MUITO MOLHADO - os filmes de água que recobrem as partículas se tornam mais espessos - PEGAJOSIDADE SOLO SATURADO - FLUIDEZ SOLO SATURADO - FLUIDEZ


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