AGUA NO SOLO

RESERVAS DE ÁGUA DO PLANETA Toda água Oceanos Água Doce do todo Superfície Umidade do solo Subterrânea Aquíferos Geleiras Lagos Lagos salinos Atmosfera Rios e córregos De toda água doce superficial do mundo apenas 51,8% (0,333% do total) está disponível, dos quais 70% são usados na irrigação. Portanto, racionalizar o uso da água na agricultura, por meio da correta determinação da ET da cultura é imprescindível.

INDICADORES DE DISPONIBILIDADE PER-CAPITA ANUAL DE ÁGUA RENOVÁVEL Fonte: Christofidis (2006)

UTILIZAÇÃO DE ÁGUA NOS SETORES: DOMÉSTICO, INDUSTRIAL E PRODUÇÃO DE ALIMENTOS (LITROS/HAB/DIA) Fonte: Christofidis (2006)

CICLO HIDROLÓGICO Precipitação Transpir. Tr + E= ET. Percolação

POLARIDADE DA MÓLECULA DE ÁGUA - (Lado negativo) 105o + (Lado positivo) A assimetria da molécula de água confere a bipolaridade

TENSÃO SUPERFICIAL Observa-se na interface líquido-ar; Atua na superfície do líquido/membrana elástica; Importante no fenômeno da capilaridade. Ar Água Interface

Capilaridade e Água no Solo Atração da água/superfícies sólidas (adesão/adsorção) e; 2. Tensão superficial da água (atração/ coesáo mol. água).

Mecanismo da Capilaridade Condições padrão: = ângulo de contato característico; h = ascensão ou depressão capilar, cm; r = raio do capilar ou do poro, cm

ASCENSÃO CAPILAR IMPORTÂNCIA: Movimento de água no solo! Fluxo ascendente Fluxo descendente Conceito de energia da água Potencial total de água no solo

Energia da Água no Solo Movimento de substâncias: 1. Estado de maior energia para outro de menor energia. 2. Movimento de água: f(níveis de energia em diferentes pontos do solo); 3. Forças que atuam no movimento de água no solo: Forças de adsorção: moléculas de água/matriz → potencial mátrico b) Forças de atração entre moléculas de água/íons → potencial osmótico c) Força gravitacional → potencial gravitacional

Forças ascendentes = Forças descendentes Potencial da água no solo Forças ascendentes = Forças descendentes T * 2πr * cos α = d * h * πr2 * g Onde: T = tensão superficial; 2.π.r = circunferência do tubo capilar; cos α = componente ascendente da força capilar d = densidade da água h.π.r2 = volume da água acima da superfície g = aceleração da gravidade p.52/Apostila

yt = yg + yos + ym + ... Potencial total da água no solo (y) Capilaridade

yg = g h Potencial gravitacional (yg ) Onde, g = aceleração da gravidade h = altura da ascensão da água no solo acima do nível de referência. SOLO SATURADO: drenagem livre da água devido yg

(ym ) Potencial de pressão (yp ) e matricial Negativo Positivo (+) (-) Nível de referencia ym Y > agua em estado padráo Y = nível de referencia = 0 Y = solos salinos Y = agua atraída pelos sólidos yg yos

yp yp ym (+) (-) NR LF p. 56/Apostila

Potencial osmótico (yos ) MP a solutos e água MP somente a água Solutos Moléculas de água Solo úmido Água pura Solução do solo Hg Potencial osmótico Potencial mátrico Potencial de água no solo Potencial osmótico (yos )

Unidades dos níveis de Energia Altura de uma coluna de água, cm (cmca) = h = ym em poro capilar (h=0.15/r), cm 2. Patm. nível do mar = 760 mm Hg = 1020 cm de água 3. 1 bar  pressão atmosférica padrão 4. Energia/unidade de massa → joules kg-1 5. Energia/unidade de volume → Newton m-2 6. 1 Pascal (Pa) = 1 Newton m-2

Unidades equivalentes do Y água no solo No Sistema Internacional (SI) a unidade kPa é equivalente a 0,01 bar.

Umidade e potencial de água no solo q x y → Curva de retenção de água no solo (CRAS) → Fatores: textura, estrutura, antrópicos → Histerese

Curva de retenção de água no solo (CRAS)

p. 60/Apostila

Medida do conteúdo de água no solo 1. Método Gravimétrico 2. Blocos de Resistência Elétrica 3. Moderação de Nêutrons 4. Reflectometria de microondas (TDR)

1. Método Gravimétrico, g g-1 ou kg kg-1 kg kg-1 1 kg água – 1 kg solo seco Exemplo: 100 g de solo úmido Estufa 105oC 80 g de solo seco mu – ms = ma, então 100-80 = 20 g de água Então, 20 kg água – 80 kg solo seco X kg água – 1 kg solo seco X = 20/80 = 0,25 kg (água) kg-1 (solo seco)

2. Blocos de Resistência Elétrica Gesso poroso, nylon, ou fibra de vidro incrustados com eletrodos; Absorção de água em SU proporcional ao conteúdo de água presente no solo; Resistência ao fluxo de elétrons diminui proporcionalte; Estimativa rápida/baixo custo; Irrigação/datalogger

3. Moderação de Nêutrons Sonda Tubo de acesso Duas fontes de neutrons: a) Rápidos → Rh, Be, Am; b) Lentos → Átomos menores (H+) com os quais os rápidos colidiram, mudando de direção e perdendo energia.

4. Reflectometria de microondas (TDR) Pulso eletromagnético de energia enviado por barras paralelas de metal instaladas no solo; Constante dielétrica do solo → Conversão em q

Medida dos Potenciais da Água no Solo Tensiômetros

Medida dos Potenciais da Água no Solo Tensiômetros

Calcular o potencial total dos tensiômetros A e B ·         Tensiômetro (A): m (A) = (-12,6 * 20) + 10 + 30   m (A) = - 212 cm H2O = - 212  1033 = - 0,2052 atm ou (–) 0,2052 * 101,325 = - 20,795 kPa. ·         Tensiômetro (B): m (B) = (-12,6 * 30) + 30 + 30   m (B) = - 318 cm H2O = - 318  1033 = - 0,3078 atm ou (–) 0,3078 * 101,325 = - 31,192 kPa.

Medida dos Potenciais da Água no Solo Câmaras de pressão

MODELOS PARA OBTENÇÃO DA CURVA CARACTERÍSTICA DE UMIDADE DO SOLO Modelo de Brooks & Corey (1964) Modelo de van Genucthen (1980) r  15atm , , n, m: parâmetros gerados no programa SWRC.

DISPONIBILIDADE DE ÁGUA NO SOLO

Vs Va Va = q = cm3 cm-3 q3 q2 q1 qsat qcc qpmp ÁGUA DISPONÍVEL Água se encontra disponível no solo entre os limites de umidade definidos pelo ponto de murcha permanente (PM) e capacidade de campo (CC), intervalo conhecido como água disponível. AD = qcc – qpmp

ÁGUA DISPONÍVEL Capacidade de Campo (CC): Tensão da umidade do solo: 0,2 a 0,3 atm [Boletim 24 (FAO)]. Ponto de Murcha Permanente (PMP): Tensão da umidade do solo: 16 atm [Boletim 24 (FAO)].

O SOLO COMO RESERVATÓRIO DE ÁGUA Cálculo da água armazenada no perfil do solo: Onde: AL = água armazenada (cm); i = umidade do solo (cm3 cm-3). Onde: AL = água armazenada (mm).

Umidade Gravimétrica (u – g g-1 - %) Exemplo 2 Profundidade (Z cm) Densidade do Solo (b – g cm-3) Umidade Gravimétrica (u – g g-1 - %) Umidade Volumétrica ( - cm3 cm-3 - %) 0 – 15 1,25 12,3 15 – 30 1,30 13,2 30 – 45 1,15 15,2 45 – 60 1,10 18,6 60 – 75 16,3 75 – 90 90 – 105 1,05 13,7 105 - 120 1,00

QUAL A LAMINA ARMAZENADA NA CAMADA 0-45 cm? Profundidade (Z cm) Densidade do Solo (b – g cm-3) Umidade (u – g g-1 - %) Umidade Gravimétrica ( - cm3 cm-3 - %) 0 – 15 1,25 12,3 15,375 15 – 30 1,30 13,2 17,160 30 – 45 1,15 15,2 17,940 45 – 60 1,10 18,6 17,480 60 – 75 16,3 20,460 75 – 90 17,930 90 – 105 1,05 13,7 14,385 105 - 120 1,00 13,700 QUAL A LAMINA ARMAZENADA NA CAMADA 0-45 cm?

Média da Ds das camadas entre 0-45cm: Ds média = (1,25+1,30+1,15)/3 = 1,23 g cm-3 2. Média das U das camadas entre 0-45cm: U média = (12,3+13,2+15,2)/3 = 13,57 % 3. Média das q das camadas entre 0-45cm: q = Ds x U p/(0-45 cm) = 1,23.13,57 = 16,7% = 0,167 cm3 cm-3 4. Cálculo da lâmina de água (AL) armazenada: AL = 0,167 x (45-0) = 7,515 cm = 75,15 mm

PERFIL DIÁRIO DE UMIDADE Fonte: Santos (2004)

GRATO PELA ATENÇÃO Felipe Corrêa felipecvsantos@hotmail.com