ar do solo

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AR DO SOLO E AERAOCOMPOSIO varivelESTRUTURA no hPROPRIEDADESPRESSOVISCOSIDADEDIFUSOPERMEABILIDADEAERAO DO SOLO Processo de troca de O2e CO2bem como de formas volteis de N, S e hidrocarbonetos com a atmosferaGases do solo:- No estado livre - poros- Dissolvidos na fase gasosa- Adsorvido na fase slidaCOMO ESTUDAR AERAO 1. POROSIDADE DE AERAO 2. CONCENTRAO DE GS3. COMPOSIO DO AR DO SOLO4. POTENCIAL REDOX, Eh5. MEDIO DA RESPIRAO DO SOLOPar = PT - UvPor que a frao com ar muda?* Umidade * Secagem * Contrao * Expanso * Preparo * Compactao* Disperso * Agregao 1. POROSIDADE DE AERAOEntre 5 e 20% pode limitarrespirao radicularNa mdia prximo a 10%aps 3 dias de drenagemAr ocluso Continuidade - crosta1. POROSIDADE DE AERAOVolume de ar, gua e poros relacionados a Ds,para diferentes umidades (0,1; 0,2 e 0,3 g/g)1. POROSIDADE DE AERAOCAPACIDADE DE ARArenosos 25 % ou >Francos 15 - 20 %Argilosos Agregados 20 - 30 %Argilosos retm muita gua 10 % ou 5 % ou O2< 15 %reduz o crescimento das razes e parte reaO limite superior crtico 10 % de CO2VARIA COM Matria Orgnica - contedo e composio poca do ano Temperatura Umidade Profundidade Crescimento de razes Atividade microbiolgica pH Taxas de trocas gasosas3. COMPOSIO DO AR DO SOLOVariao sazonal da respirao e temperatura do soloem Rothamsted (Curi, 1975) Cromatgrafo gasoso4. POTENCIAL REDOX, Eh Potencial em Volts requerido em uma clula eltrica para produziroxidao em um nodo e reduo em um ctodo. Medido emrelao a um eletrodo de H padro, que considerado zero. Tendncia de um soluo doar eltrons para substncias reduzveisou aceitar eltrons de substncias oxidveis Quanto mais fortemente redutora uma substncia, menor o seupotencial redox Utilizado para avaliar o estado de aerao do solo4. POTENCIAL REDOX, EhAERBICOGlucose cido pirvicoC6H12O6 2 CH3COCOOH + 4 H++ 4 e-O2+ 4 H++ 4 e-2 H2O4. POTENCIAL REDOX, EhANAERBICO DenitrificaoNitrato Nitrito x. Nitroso N elementar NO3-NO2 -N2O N2NO3-+ 2H+ + 2e- NO2-+ H2O2NO2-+ 8H+ + 6e- N2+ 4H2OReduo Mn Mangnica Manganoso Mn+4+ 2e-Mn+2Reduo Fe Frrica Ferroso Fe+3+ e- Fe+2Reduo S Sulfato Gs Sulfdrico SO42-H2SMetano CH44. POTENCIAL REDOX, EhSo txicos para as plantas: Sulfato ferroso Ethylene (C2H4) lcools cidos: Actico, Ntrico, FenlicoDiminui a permeabilidade das razes gua5. MEDIO DA RESPIRAO DO SOLOTAXA DE RESPIRAOLABORATRIO 0,75 mol de O2 /m3.12 hs ou 24 g/m3dia CAMPO 8 g/m3.12 hs.dia Inglaterra1. Perfil com 50 cm profundidade e 15 % de porosidade com ar = 75 L/m2 2. Se 20 % O2Resulta em 15 L/m2de O2 3. Um gs na temperatura e presso padro ocupa 22,4 L/mol4. 1 mol de O2= 32 g Assim 22,4 L 32,0 g O215 L 21,4 g O25. Se o consumo de O2 pela respirao do solo for 10 g/m2.dia6. A reserva inicial duraria 2,1 dias.Respirmetro de solo em Rothamsted (Curi, 1975)5. MEDIO DA RESPIRAO DO SOLOConsumo de O2e liberao de CO2em solo descoberto e cultivado com Kale (g.m-2.dia-1).Rothamsted5. RESPIRAO DO SOLOSolo Janeiro JulhoCultivado Descoberto Cultivado DescobertoConsumo de O22,0 0,7 24 12Liberao de CO23,0 1,2 35 16Temperatura do solo a 10 cm3C 17CMOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOPROCESSOSCONVECO - Fluxo de massa. Gradiente de presso DIFUSO - Gradiente de presso parcial = 90%A. FLUXO CONVECTIVO Diferena de presso atmosfrica = 1/100 Gradiente de temperatura = 1/240 Rajadas de vento = = 1/1000 Penetrao da gua = 1/12 a 1/60 Flutuao do lenol fretico Extrao de gua pelas plantasMOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOConsiderando:ar= densidade do ar; mar= massa especfica do ar; M = massa molarp = presso; V = volume; n = nmero de moles do gs;R = constante universal dos gases; T =TemperaturaAssim:Aequao mostra que arvaria diretamente com a presso e esta aumenta exponencialmentena direo do campo de fora.pT Rmar.. |.|

\|= A. FLUXO CONVECTIVOPresso de ar no campo gravitacionalT R n V p M n mVmarararar. . . . = = = MOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOp = presso total de gases ou presso parcial de gases em atm ou barz = altitude em kmM= massa molar; R = constante universal dos gases; T =Temperatura|.|

\|= RTMgzatme p pConsiderando:Mar = 28,8 g/molg = 9,81 m/s2R= 8,3144 J/mol.KT = 293 KA. FLUXO CONVECTIVOPresso de ar no campo gravitacionalzatme p p12 , 0 =MOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOEquao para fluxo convectivo no estado transientecomqv = volume de ar no fluxo convectivo; qm = massa de ar no fluxo convectivo= densidade do ar; k = permeabilidade do espao poroso; M= massa molarq= viscosidade do ar; n = nmero de moles do gs; m = peso molecular ou massa especficaR = constante universal dos gases; T =Temperatura; P = presso; V = volume22.dxP ddtdPo =mRT ko =|.|

\|||.|

\| =dxdPqv .qkA. FLUXO CONVECTIVOMOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOA condutividade do solo ao ar depende da quantidade, continuidade e geometria do espao poroso no ocupado por gua aproximadamente 15 vezes maior que a condutividade hidrulica.|.|

\|||.|

\| =dxdPqv .qkA. FLUXO CONVECTIVOMOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLODevido a dificuldade medido a permeabilidade ao ar, ou seja, um coeficiente que governa a convecoPERMEABILIDADE Depende da distribuio e tamanho dos poros e obedece a Lei de Poiseville: Fluxo varia com a quarta potncia do raio dos poros Fornece informaes de tamanho efetivo e continuidade dos porosMOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOA. FLUXO CONVECTIVO - MedioPermemetro com presso varivel e volume constantek = (2.3 L.q.V / A.Pa) (log [p1/ p2] / t)k = permeabilidade ao ar L = Comprimento da amostraA= rea da seo transversal V = Volume da clula de arPa= Presso baromtrica p = Presso na clula de ar t = tempop1e p2= presso no incio e final do processo aps transcorrido tempo TMOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOA. FLUXO CONVECTIVO - PermeabilidadePermemetro com volume varivel e presso constantek = (L.q/Af) (V/t)k = permeabilidade ao ar L = Comprimento da amostraA= rea da seo transversal V = Volume da clula de ar t = tempop1e p2= presso no incio e final do processo aps transcorrido tempo tMOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOA. FLUXO CONVECTIVO - PermeabilidadeA p tl Vg K l l. ...A AA= MOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOA. FLUXO CONVECTIVO - Permeabilidade100,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0700,0800,0PCEscSubPDPDcPCEscSubPDPDcPCEscSubPDPDcPCEscSubPDPDcPCEscSubPDPDcPCEscSubPDPDcPCEscSubPDPDc0-5 5-10 10-15 15-20 20-30 30-40 40-5010Solte campos de pgina aquiMdia de (cm s-1)Profundidade (cm) Trat ament o(kPa)MOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOA. FLUXO CONVECTIVO - PermeabilidadeGradiente de presso parcial dos gases nas fases gasosa e lquidaLEI DE FICK Jg = fluxo difusivo (kg/m2s)D = coef de difuso (m2/s)c = concentrao (kg/m3)Considerando a presso parcial (P = N.m-2) ao invs da concentraoB = Relao da presso parcial com a concentraodxdcD Jg =dxdPBDJg . =MOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOB. FLUXO DIFUSIVO A difusividade no solo (Ds) menor do que no ar atmosfrico (Do), devido a pequena porosidade de aerao (volume e continuidade) Maior para gases de menor peso molecular Varia com a temperatura e presso 0,05 a 0,28 cm2/s pouco afetado pelo tamanho dos poros pois as molculas so pequenas afetada pela tortuosidade e umidade (distncia a percorrer)MOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOB. FLUXO DIFUSIVOCoeficientes de difuso Na temperatura e presso padres(m-2.s-1)CO2no ar 1,64.10-5O2 no ar 1,98.10-5Vapor de H2O no ar 2,64.10-5CO2na gua 1,6.10-9O2 na gua 1,9.10-9N2na gua 2,3.10-9NaCl na gua 1,3.10-9MOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOB. FLUXO DIFUSIVO Coeficientes de difusoBUCKINGHAN (1904) PENMAN (1940)BLAKE & PAGE ( 1948) entre 0,62 e 0,80 0 quando fa < 0,1Van BAVEL (1952) WESSELING (1962)2. faDoDsk =faDoDs. 66 , 0 =faDoDs. 61 , 0 =1 , 0 ) . 9 , 0 ( = faDoDsMOVIMENTO E TROCA DE GASES NO SOLOB. FLUXO DIFUSIVO Difusividade relativaMltiplo Nome Smbolo Mltiplo Nome Smbolo100pascal Pa101decapascal daPa 101decipascal dPa102hectopascal hPa 102centipascal cPa103quilopascal kPa 103milipascal mPa106megapascal MPa 106micropascal Pa109gigapascal GPa 109nanopascal nPa1012terapascal TPa 1012picopascal pPa1015petapascal PPa 1015femtopascal fPa1018exapascal EPa 1018attopascal aPa1021zettapascal ZPa 1021zeptopascal zPa1024yottapascal YPa 1024yoctopascal yPa1 J = 1 m3PaK1mol1