Cálculo de alguns parâmetros físicos do solo

1 C lculo de alguns par metros f sicos do solo Prof. Quirijn de Jong van Lier LEB/ESALQ/USP Introdu o Entre os par metros f sicos do solo distinguem-se aqueles que dizem respeito sua composi o (caracter sticas f sicas) e aqueles que se referem ao seu comportamento frente a fatores externos (propriedades f sicas). Composi o f sica (caracter sticas f sicas do solo) A composi o f sica dos solos muito complexa e vari vel, resultado da intera o e mistura n o-homog nea dos seus componentes. O solo composto por tr s fra es f sicas: os s lidos (a matriz do solo), os l quidos (a solu o do solo) e os gases (o ar do solo).

2 S lidos Os s lidos formam a matriz do solo. O espa o entre os s lidos chamado de espa o poroso, ou poros. O tamanho e forma dos poros diretamente determinado pelo tamanho, forma e arranjo dos s lidos do solo. Entre os s lidos est o aqueles de origem mineral (minerais prim rios e secund rios) e os de origem org nica (mat ria org nica). A densidade dos minerais varia entre 2500 e 2900 kg m-3. Como valor m dio considera-se normalmente 2700 kg m-3 para solos argilosos, e 2750 kg m-3 para solos arenosos ou de textura m dia. A mat ria org nica presente no solo composta por res duos de plantas e animais, bem como por organismos vivos.

3 A densidade da fra o org nica entre 1200 e 1500 kg m-3, sendo a sua m dia estimada normalmente em 1400 kg m-3. A presen a de mat ria org nica pode ter uma grande influ ncia na densidade da fra o s lida de um solo. No entanto, normalmente a fra o de mat ria org nica pequena quando comparada com a dos minerais, e estima se a densidade dos s lidos com teores normais de mat ria org nica em 2650 kg m-3. Por m, em solos com altos teores de mat ria org nica (>50 g / kg), a densidade dos s lidos n o pode ser estimada com confian a, e deve ser medida. L quidos A solu o do solo, freq entemente chamado de gua do solo consiste de gua com sais minerais e subst ncias org nicas dissolvidos.

4 Gases A composi o da fra o gasosa, tamb m chamada de ar do solo , de grosso modo, igual da atmosfera, por m, ela cont m mais CO2 e menos O2, al m de apresentar uma umidade relativa sempre pr xima a 100%. A gua e os gases ocupam o espa o poroso, os vazios entre os s lidos. Defini es iniciais Para se ter uma no o da ordem de grandeza dos volumes ocupados no solo pelas tr s fra es, pode-se tomar como base que a metade do volume do solo ocupada pelos s lidos. A outra metade, o espa o poroso, preenchida pela gua e pelos gases: quanto mais gua, menos ar, e vice-versa. Os teores de gua e ar num solo podem variar em curto prazo.

5 Essa varia o de grande import ncia agron mica. A caracteriza o da composi o f sica de um solo consiste na quantifica o dos teores, tanto em massa como em volume, dos componentes nele contidos, e no c lculo de alguns par metros derivados. Estudos quanto caracteriza o da composi o f sica de um solo podem ser feitos em amostras indeformadas ou deformadas. Em amostras indeformadas, idealmente, o arranjo dos s lidos igual ao no campo e a amostra ocupa, portanto, o mesmo volume que ocupava no campo. Ao coletar tais amostras, normalmente em aneis volum tricos1, cuidados especiais devem ser tomados a fim de garantir a n o deforma o da amostra.

6 Amostras indeformadas servem para a determina o de praticamente todos os par metros da caracteriza o da composi o f sica de um solo, por representarem exatamente uma camada do solo em estudo. Em amostras deformadas o arranjo dos s lidos alterado. S o amostras retiradas, por exemplo, com a ajuda de um trado. A coleta de tais amostras muito mais f cil e r pida que a de amostras indeformadas, por m, elas n o permitem o c lculo de par metros f sicos densim tricos e volum tricos, uma vez que esses envolvem o conhecimento do volume original da amostra. ndices gravim tricos A massa total de uma amostra de solo (m, kg) dada pela massa dos seus componentes: massa dos s lidos (ms, kg), massa da gua (ma, kg) e massa do ar (mar, kg).

7 Como a densidade do ar muito menor que a dos demais componentes do solo (aproximadamente 1000 vezes menor que a da gua), a sua massa normalmente desprezada2. Assim: mm m m m msaar sa=++ + (1) A massa m de uma amostra obtida em laborat rio atrav s da pesagem da mesma. Para obten o da massa dos s lidos ms retira se a gua da amostra, colocando-a, por conven o, numa estufa entre 105 C e 110 C, at a sua massa n o diminuir mais (na pr tica: 24 a 48 h). A diferen a entre m e ms , conforme equa o 1, a massa da gua ma.

8 Umidade gravim trica (U) A umidade gravim trica (U, kg kg-1) de uma amostra de solo a rela o entre a massa da gua e a dos s lidos nela contidos: Ummas= (2) 1anel volum trico: anel cil ndrico de volume conhecido, tipicamente com altura de alguns cent metros e di metro entre 5 e 15 cm. 2 Justificando: em uma amostra de solo de 100 cm3, onde os s lidos ocupam 50% e gua e ar ambos 25% do volume, ms 0,133 kg, ma 0,025 kg e mar 0,000033 kg. donde pode-se deduzir que Umms= 1 (3* ) ndices densim tricos O volume total V (m3 m-3) de uma amostra de solo, coletada num anel volum trico, dado por.

9 , onde r o raio e h a altura do anel, ambos em metros. Esse volume pode ser subdividido nas fra es do volume ocupadas pelos s lidos (Vs, m3 m-3), pela gua (Va, m3 m-3) e pelo ar (Var, m3 m-3), sendo que o conjunto dos volumes de gua e ar chamado tamb m de volume de poros (Vp, m3 m-3): VVVpaar=+ (4) VVV V V Vsaar s p=++=+ (5) As densidades da gua ( a, kg m-3) e do ar ( ar, kg m-3) do solo s o mais ou menos fixos: 1000 kg m-3 e 1,3 kg m-3 aproximadamente.

10 A densidade dos s lidos ( s, kg m-3) e a do solo ( , kg m-3) podem variar, de solo para solo, e s o par metros importantes por refletirem indiretamente outras caracter sticas do solo como porosidade e grau de compacta o. Elas s o calculadas pelas seguintes equa es: sssmV= (6) =mVs (7) ndices volum tricos Umidade volum trica ( ) A umidade volum trica ( , m3 m-3) a rela o entre o volume de gua numa amostra do solo, e o volume total da amostra.