Densidade do Solo

8/16/2019 Densidade do Solo

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Universidade Estadual de Montes ClarosDepartamento de Ciências Agrárias – Setor de Solos – Física do Solo – Professor Marcos Koiti Kondo

DENSIDADE DO SOLO – MÉTODO DO ANEL VOLUMÉTRICOPOROSIDADE TOTAL (VTP) DETERMINADA E CALCULADA, POROS BLOQUEADOS,

MACROPOROSIDADE E MICROPOROSIDADE 1.1

A densidade do solo (Ds) é a relação entre a massa de solo seco (Ms) e o volume total do solo (VT). A Ds refleteo arranjamento das partículas do solo, dependendo, portanto, da sua estrutura, umidade, compactação, manejo, etc.

Normalmente varia de 0,90 a 1,5 Mg m-3.A sua determinação pode ser realizada por métodos destrutivos (método do anel volumétrico, método do torrão

parafinado) e não-destrutivos (sonda de nêutrons, sonda de absorção de raios gama). A Ds é utilizada no cálculo da

porosidade total ou volume total de poros (VTP), inferências sobre as condições de compactação do solo econsequentemente sobre o impedimento mecânico ao sistema radicular, cálculo da tolerância de perdas de solo, entrediversos outros parâmetros.

A porosidade refere-se ao volume de vazios do solo, sendo dividida, empiricamente, em macroporosidade

(poros com diâmetro 0,05 mm) e microporosidade (poros com diâmetro < 0,05 mm). Os fenômenos de infiltração deágua no solo (fluxo descendente) ocorrem principalmente pelos macroporos, enquanto que a armazenagem (retenção)de água ocorre nos microporos. A compactação do solo tende a reduzir principalmente os valores de macroporosidade,razão pela qual há redução da infiltração de água e, consequentemente, aumento do risco de erosão.

MATERIAL amostrador de Uhland;

cilindros ou anéis volumétricos de alumínio (para evitar oxidação do metal, quando imerso em água);

faca;

sacos plásticos;

pano (tecido de algodão, pré-lavado) (para VTPdeterminado, macro e microporosidade);

elástico (para VTPdeterminado, macro e microporosidade);

água destilada e/ou deionizada (para VTPdeterminado, macro e microporosidade);

bandeja para saturação de amostras (para VTPdeterminado, macro e microporosidade);

balança (0,01g);

estufa elétrica (± 105ºC);

latas de alumínio com tampa;

dessecador com sílica gel (dessecante);

pincel.

MÉTODOCampo:1. Utilizando-se o amostrador de Uhland, coletar a amostra de solo (corpo de prova ou monólito) em anel volumétrico

com volume conhecido (volume do anel = área da base . altura, ou VT = . r 2 . h).2. Retirar o excesso de solo aderido ao anel com o auxílio de uma faca, tornando as dimensões da amostra coincidentes

com as dimensões internas do anel (pode-se utilizar uma tampa de alumínio, plana, para facilitar o manuseio daamostra).

3. Caso a coleta seja feita somente para a determinação da Ds, transferir o solo contido no anel para um saco plástico,devidamente identificado.

4. Caso a coleta seja utilizada também para a determinação da porosidade total (VTP determinado), e/ou macro emicroporosidade, não transferir o solo para o saco plástico, mantendo-o dentro do anel e cobrindo a parte inferiorcom pano (tecidos novos devem ser pré-lavados, reduzindo a hidrofobicidade), prendendo-o com um elástico, paraevitar a perda de solo, mantendo-se esta parte coberta virada para baixo (em solos com estrutura fraca, utilizar tampade alumínio ou qualquer material plano e rígido, para manusear a amostra). Caso não seja possível manter a estruturaindeformada do solo, pode-se utilizar a TFSA na obtenção do VTPdeterminado, poros bloqueados, macro emicroporosidade, conforme a metodologia descrita a partir do item 22, com suas devidas limitações.

Laboratório:Densidade do solo (Ds):

5. Para a determinação somente da Ds, transferir o solo do saco plástico para lata de alumínio, devidamente identificadae pesada (Tara), levando-se a amostra para estufa (M+Tara) a 105ºC, até peso constante (aproximadamente 24 h).

6. Após o período de secagem, retirar a amostra da estufa, resfriando-a em dessecador com sílica gel. Pesar a amostra(Ms+Tara) e realizar os cálculos:

TV

Tara-Tara)(MsDs

, g cm-3 ou Mg m-3 (unidade preferencial, aproximação: 0,01)




Porosidade total determinada ou volume total de poros determinado (VTP determinado ):7. Para a obtenção do VTPdeterminado, a partir do passo 4, saturar a amostra de solo com água por 24 horas, colocando a

amostra com a face inferior (com pano) para baixo, em bandeja contendo inicialmente uma lâmina de 1 cm de águadestilada ou deionizada, até que, por capilaridade, a superfície superior da amostra apresente espelhamento ouumedecimento evidente (geralmente após 1 a 2 horas). Caso não ocorra o espelhamento após 24 horas, pode-segotejar álcool etílico na amostra, para quebra da tensão superficial da água (principalmente em solos com altoconteúdo de carbono).

8. Após o espelhamento, elevar gradualmente o nível da água na bandeja, até atingir altura próxima ao do anel ( 0,5cm abaixo da borda do anel), mantendo-se este nível por 24 h, saturando a amostra de solo.

9.

Após 24 horas, observar se toda a superfície superior da amostra está espelhada, indicando a saturação completa damesma. Retirar a amostra da bandeja e, rapidamente, pesá-la (0,01 g) sobre tampa da lata de alumínio ou placa de

petri, tendo-se então: Msaturado+Anel+Pano saturado+Elástico.10. Para a obtenção somente do VTPdeterminado e Poros bloqueados, seguir os itens 11 a 14. Para a obtenção também da

macro e microporosidade, ir para o item 15.11. Para a obtenção do VTPdeterminado (deve-se utilizar preferencialmente, anel volumétrico de alumínio), retirar o elástico,

pesar novamente a amostra saturada, obtendo-se: Msaturado+Anel+Pano saturado e transferir a mesma para a estufa(105ºC), até peso constante (aproximadamente 48 horas).

12. Após o período de secagem, retirar a amostra da estufa, resfriando-a em dessecador com sílica gel. Pesar a amostra(Ms+Anel+Pano seco), remover o solo do anel e pesar o Anel+Pano seco. Imergir o anel e pano em água (condiçãosemelhante àquela do item 11), pesar o Anel molhado+pano saturado e realizar os cálculos:Ms = (Ms+Anel+Pano seco) – (Anel+Pano seco)Msaturado = (Msaturado+Anel+Pano saturado) – (Anel molhado+Pano saturado)MH2O = Msaturado – Ms

Como DH2O ≈ 1,0 Mg m-3, então, a massa de água no solo saturado = MH2O = VH2O = Vv e:

T

H2O

T

Vodeterminad

V

M

V

VVTP , cm cm-3 ou m3 m-3 (unidade preferencial, aproximacão: 0,01)

13. A porosidade total calculada (VTPcalculado) é obtida por:

P

Scalculado

D

D1VTP , cm cm-3 ou m3 m-3 (unidade preferencial, aproximação: 0,01)

Matematicamente, pode-se expressar o VTP por:

T

S

T

ST

T

V

V

V1

V

VV

V

VVTP

Dividindo a expressão acima por Ms, vem:

T

S

S

S

S

T

S

S

V

M

M

V1

M

V

M

V1

VTP

Como:

PS

S

D

1

M

V e

S

T

S DV

M vem:

P

S

D

D1VTP

Poros bloqueados:14.

Poros bloqueados são obtidos por:Poros bloqueados = VTPcalculado – VTPdeterminado, cm cm-3 ou m3 m-3 (unidade preferencial, aproximação: 0,01)

Macroporosidade e M icroporosidade:15. Para a determinação da macro e microporosidade, utilizar a mesa de tensão, que deverá estar saturada com água, sem

bolhas de ar na coluna de areia e também entre a areia fina e o papel filtro (verificar com o laboratorista as condiçõesde funcionamento da mesma).

16. Após o item 9, transferir a amostra saturada para a mesa de tensão, posicionando-a cuidadosamente sobre o papelfiltro, pressionando-a levemente para melhor contato. O princípio da continuidade dos poros deve ser observado nestemomento.

17. Aplicar a sucção de 60 cm de coluna d’água, posicionando a saída do dreno a 60 cm abaixo do centro gravitacionalda amostra de solo (meio da altura do anel volumétrico) e fixando o mesmo com um barbante. Posicionar um baldeabaixo do dreno, para captar a água que sai do mesmo. Proteger a parte superior da mesa com uma tampa, sem

impedir totalmente a entrada de ar pela parte superior.18. Aguardar 12 a 24 horas, até que a amostra entre em equilíbrio, verificado quando a água deixa de ser drenada pelo

capilar, formando um menisco a, aproximadamente, 1,0 cm da extremidade do mesmo. Realizar a verificação doequilíbrio preferencialmente a cada 3 horas.




19. Retirar a amostra da mesa de tensão, remover qualquer material aderido externamente (areia e papel filtro). Conduzira amostra para um local próximo da balança, e remover, com cuidado, somente o pano e o elástico (utilize o pincelnesta operação). Pesar imediatamente, determinando-se M60 cm+Anel, transferindo-a para a estufa a 105ºC, durante48 h, determinando o peso seco da amostra (Ms+Anel). Pode-se também manter somente o pano, removendo

20. Remover o solo do anel e determinar o volume deste último, pela equação: VT = . r 2 . h

21. Calcular a umidade volumétrica (), equivalente à microporosidade e macroporosidade, conforme a sequência aseguir:VH2O, 60 cm = M60 cm = (M60 cm+Anel) - (Ms+Anel)

T

cm60

T

cm60H2O,

idademicroporoscm,60V

M

V

Vθ , cm cm-3 ou m3 m-3 (unidade preferencial, aproximação: 0,01)

macroporosidade = VTPdeterminado – 60 cm, microporosidade, cm cm-3 ou m3 m-3 (unidade preferencial, aproximação: 0,01)

Método de obtenção do VTP determinado , Mi croporosidade e Macroporosidade com amostra deformada (TFSA):22. Deve-se, antecipadamente, determinar a densidade do solo (Ds) em amostra do mesmo local de coleta;23. Saturar em bandeja plástica, duas subamostras, com cerca de 50 g de TFSA cada uma, contidas em dois anéis

volumétricos de alumínio, cobertos na sua abertura inferior, por pano, preso por elástico. A saturação deve seguir omesmo procedimento do item 7.

24. Repetir o item 8.25. Após 24 horas, observar se toda a superfície superior das amostras está espelhada, indicando a saturação completa

das mesmas. Retirar um anel volumétrico da bandeja e transferir o solo saturado (MTFSA, saturado) para lata de alumínio, previamente pesada e identificada (Tara), pesando-se (MTFSA, saturado+Tara) e transferir a mesma para estufa a 105ºC,até peso constante (aproximadamente 48 horas). Após o período de secagem, retirar a amostra da estufa, resfriando-a em dessecador com sílica gel, obtendo MsTFSA, saturado+Tara.

26. Simultaneamente ao item 25, transferir o segundo anel volumétrico com a amostra saturada para a mesa de tensão,conforme o item 15.

27. Repetir o item 16.28. Repetir o item 17.29. Repetir o item 18.30. Retirar a amostra da mesa de tensão, conduzir a amostra para local próximo da balança e transferir o solo úmido

(MTFSA, 60 cm) para lata de alumínio, previamente pesada e identificada (Tara), pesando-se (MTFSA, 60 cm+Tara) etransferir a mesma para estufa a 105ºC, até peso constante (aproximadamente 24 a 48 horas). Após o período desecagem, retirar a amostra da estufa, resfriando-a em dessecador com sílica gel, obtendo MsTFSA, 60 cm+Tara.

31.

Calcular, a partir da Ds e da umidade gravimétrica (U), os valores de umidade volumétrica (), equivalentes aoVTPdeterminado, poros bloqueados, microporosidade e macroporosidade, conforme a sequência a seguir:Como:

= Ds . U

Assim,Porosidade total determinada ou volume total de poros determinado (VTP determinado ) em amostra deformada:MH2O = (MTFSA, saturado+Tara) – (MsTFSA, saturado+Tara)Ms = (MsTFSA, saturado+Tara) – Tara

Ms

MU H2O

saturada , g g-1 ou kg kg-1 (unidade preferencial, aproximação: 0,01)

VTPdeterminado = Ds . Usaturada, cm cm-3 ou m3 m-3 (unidade preferencial, aproximacão: 0,01)

Poros bloqueados:Idem o item 14.

Micr oporosidade e Macroporosidade:MH2O, 60 cm = (MTFSA, 60 cm+Tara) – (MsTFSA, 60 cm+Tara)Ms60 cm = (MsTFSA, 60 cm+Tara) – Tara

cm60

cm60 H2O,

cm60Ms

MU , g g-1 ou kg kg-1 (unidade preferencial, aproximação: 0,01)

60 cm, microporosidade = Ds . U60 cm, cm cm-3 ou m3 m-3 (unidade preferencial, aproximacão: 0,01)

macroporosidade = VTPdeterminado – 60 cm, microporosidade, cm cm-3 ou m3 m-3 (unidade preferencial, aproximacão: 0,01)

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