Água em Sistemas de Manejo - UFSMw3.ufsm.br/solos/antigo/PDF/DALVAN.pdf · Curva de retenção de água no solo – van Genuchten 0.1 1 10 100 1000 10000 POTENCIAL MATRICIAL, kPa

D.J. ReinertJ.M. ReichertR. Carlesso

PPGSolos - UFSM

Água em

Sistemas de Manejo

Propriedades do solo, fatores de crescimento & produção de plantas

Afetam manejo e práticas (preparo,

irrigação, etc)Afetam diretamentea produção

Estrutura, densidade do solo,textura, poros,

perfil e horizontes do solo, etc

Água, aeração, temperatura,

resistência mecânica(Letey, 1985)

Interrelação fatores físicosTEMPERATURA AERAÇÃO

ÁGUA NO SOLO

Densidade do soloDensidade do soloDistribuição do tamanho

de poros

Densidade do soloDistribuição do tamanho

de poros

RESISTÊNCIA MECÂNICA

(Letey, 1985)

Água no solo

Curva de retenção de água no solo

Curva de retenção de água no solo –‘lado úmido’

Curva de retenção de água no solo –‘lado seco’

Curva de retenção de água no solo –van Genuchten

0.1 1 10 100 1000 10000POTENCIAL MATRICIAL, kPa

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

UM

IDADE

VOLU

MÉT

RIC

A, m

3 m

-3

SPD Ajuste V. SPDPCAjuste V. PCEsc.2002Ajuste V. Esc.2002Esc.2001Ajuste V. Esc.2001

a) Profundidade de 0 - 0,05 m

θ = θr + (θs - θr)/(1 + ( α Ψ)n )m

Água Disponível às Plantas –Limite Superior

Drenagem Uv x Pm, no tempo

Uv à dado Pm

0 24 48 72 96 120 144Time, hours

0.37

0.38

0.39

0.40

0.41

0.42

0.43

0.44

0.45

0.46

0.47

Volu

met

ric W

ater

Con

tent

, cm

3 cm

-3

No-Tillage - Compacted5 cm

Água Disponível às Plantas –Limite Superior

Métodos

Um

idad

e do

solo

(kg

kg-1

)

0,24

0,28

0,32

0,36

0,40

0,44

0,48

CC 0,006 MPa CC 0,008 MPa CC 0,01 MPa CC 0,033 MPa CC drenagem

99%1%75%25%Mediana

Água Disponível às Plantas –Limite Inferior

Murcha fisiológica

‘Panela de pressão’Richards

Ponto de orvalhoWP4

Métodos

Um

idad

e do

solo

(kg

kg-1

)

0,17

0,19

0,21

0,23

0,25

0,27

Richards Fisiológico girassol Fisiológico milho WP4

99%1%75%25%MedianaOutliers

Água Disponível às Plantas –Limite Inferior

Condutividade hidráulica e CC no campo

Método do perfil instantâneoInfiltrômetro de tensão e de Guelph

Condutividade hidráulica e CC no campo

CC Drenagem interna

Tensiômetro PmTDR Uv

0 24 48 72 96 120 144Time, hours

0.37

0.38

0.39

0.40

0.41

0.42

0.43

0.44

0.45

0.46

0.47

Volu

met

ric W

ater

Con

tent

, cm

3 cm

-3No-Tillage - Compacted

5 cm

Ksat – Infiltrômetro de Guelph

24 DAE

b

a a

b

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

SPD PC Esc. Ano2002

Esc. Ano2001

K SAT

URAD

O,cm

h -1

(b)

TRATAMENTOPD-soja Esc-soja CM-crot SP-desc

CO

ND

UTI

VID

AD

E H

IDR

ÁU

LIC

A IN

SATU

RA

DA

, mm

h-1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

(a)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

b

ab

ab

a

aa

a

a

Solução do Solo & Fluxo de Água

TDR –Variações temporais Uv

Trase & TDR 100

Confecção de hastes

Custo: R$ 10,00 x U$ 110,00

Análise da onda do TDR

Calibração do TDR

0 10 20 30 40Ka

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

θ (m

3 m-3

)

ToppLedieuPolinomial ajustada

a)

0 5 10 15 20 25Ka

0

0.1

0.2

0.3

0.4

θ (m

3 m-3

)ToppLedieuPolinomial ajustada

b)Latossolo Argissolo

Eq. de Topp

Variação Temporal Uv

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 800

0,1

0,2

0,3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3 Prof. 24-48 cm

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 800

0,1

0,2

0,3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3 Prof. 24-48 cm

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 800

0,1

0,2

0,3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3 Prof. 24-48 cm0

0,1

0,2

0,3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3 P ro f. 0 -6 cmP D cP CP DE s c

0

0,1

0,2

0,3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0,1

0,2

0,3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3

0

0.1

0.2

0.3 P ro f. 0 -6 cmP D cP CP DE s c

DAE

Uv

(m3

m-3

)

Variação Diária Uv

Tempo

Uv

Obtenção do IHO: Delimitação

RP PMP

IHO

CC ArDs baixa

IHO

ArCC

RPPMP

Umidade do solo

Ds alta

Obtenção do IHOIHO é construído a partir das relações

da CC, PMP, RP e EA, com a Ds.CC & PMP

RP

Relações IHO

Porosidade total PT = (1-Ds/2.65) 1.00

Espaço Aéreo 10% Θa10 = (1-Ds/2.65) - 0.1 1.00

Variável Relação R2

Uv saturação Θsat = -0.354*Ds + 0.939 0.86

Capacidade campoΘfc = 0.113*Ds + 0.263, for Ds ≤ 1.45 g cm

-3

, for BD>1.45 g cm-3Θfc =Θsat 0.25

PMP ΘPMP = 0.12*Ds 1.00

RP(kPa)=exp(3.99–1.407*ln(Uv)+5.173*ln(Ds)) 0.60Resistência

IHO

1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80Densidade do Solo, g cm-3

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Cont

eúdo

deÁ g

ua,c

m3cm

- 3

Capacidade de CampoPonto de Murcha PermanenteResistancia à PenetraçãoPorosidade TotalPorosidade de Aeração

IHO

Crítico ?

IHO & Classes de solo

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.90.1

0.2

0.3

0.4

0.5

��

��

��

��

��

��

θar = 10%θ0,01 = 0,01MPaθrp = 2 MPaθ1,5 = 1,5 MPa

0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

��

��

��

��

��

��

Latossolo, 70% de argilaArgissolo, 12% de argila

0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25ArgissoloLatosolo, 45 % de argilaLatossolo, 70 % de argila

IHO

, m3

m-3

Um

idid

ade

volu

mét

rica,

m3

m-3

Latossolo, 45% de argila

0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.80.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Densidade do Solo, Mg m-3

1,25 a 1,3

1,3 a 1,4

1,4 a 1,5

1,7 a 1,8

Ds quando IHO=0

0

10

2

0

30

40

5

0

60

70

80

90

100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Silte, %

Argi

la, %

Areia, %0102030405060708090100

Franco Arenoso

FrancoArgiloso

Franco Siltoso

Argila

MuitoArgiloso

(5 autores e 11 solos)

Mg m-3

1,56

Monitoramento da umidade x IHO

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

Um

idad

e vo

lum

étric

a, m

3 m

-3 18 dias

LI

LS

0-5 cm5-10 cm10-20 cm20-30 cm

Argissolo Vermelho Amarelo

12 % de argila - SPD

Dias após a semeadura

Ds

Rp

Uv

Raízes & Rendimento

Relação Solo-Água-Planta

CompressibilidadePrensa de adensamento uniaxial

Compressibilidade

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

Índi

ce d

e va

zios

0 1 10 100

Pressão aplicada, log kPa

Cc

Curva recompressão

Curva compressão secundáriaσp

Capacidade de Suporte x Água no Solo

0 100 200 300Tensão, (kPa)

0

50

100

150

200

250

300

350

Pres

são

de P

reco

nsol

idaç

ão, k

Pa

*

*

*

Profundidade 0-2cmESC01ESC02ESC04PC03PC04PD

σp = 20,26 * ln(X) + 28,80 R2=0,97σp = 29,14 * ln(X) - 2,82 R2=0,99σp = 32,63 * ln(X) - 8,81 R2=0,99σp = 20,27 * ln(X) + 46,43 R2=0,99σp = 22,27 * ln(X) - 2,99 R2=0,99σp = 19,45 * ln(X) + 79,17 R2=0,89

0 100 200 300Tensão, (kPa)

0

50

100

150

200

250

300

350

*

ns

*

Profundidade 10-12cmESC01ESC02ESC04PC03PC04PD

σp = 27,49 * ln(X) + 15,24 R2=0,96σp = 22,86 * ln(X) + 50,95 R2=0,95σp = 16,88 * ln(X) + 46,25 R2=0,99σp = 17,62 * ln(X) + 56,13 R2=0,99σp = 21,24 * ln(X) + 28,40 R2=0,96σp = 16,57 * ln(X) + 78,16 R2=0,99

Compressibilidade vs. Potencial de Água

0 50 100 150 200 250 300 350Time, min

-80

-60

-40

-20

0

20

mat

ric p

oten

cial

, hPa

0 50 100 150 200 250 300 350Time, min

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

settl

emen

t, m

m

0.5 min1 min5 min15 min30 min

1 10 100 1000

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

Pressão aplicada, kPa

Volu

me

de v

azio

s

Pote

ncia

l mat

ricia

l ,hP

a

Compressibilidade vs. Potencial de Água

Relaxação vs. Água

Grau de saturação - Gs (%)0 30 40 50 60 70 80 90

Índice

de re

laxaç

ão - I

r (%)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Grau de saturação - Gs (%)0 30 40 50 60 70 80 90

Coef.

de de

scom

press

ão - C

d

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

0,016

Ir = -1,26 + 0,24(Gs)r2 = 0,34**

Cd = -0,0038 + 0,00016(Gs)r2 = 0,64**

a) b)

Ir = -1,11 + 0,28(Gs)r2 = 0,39**

Cd = -0,0035 + 0,00012(Gs)r2 = 0,59**

Ds < 1,06 Mg m-3 Ds > 1,06 Mg m-3

CisalhamentoPrensa de cisalhamento direto

τ = c + ϕ tg σ

Tensão normal (σ), kPa

Tens

ão c

isal

hant

e (τ

), kP

a

c

ϕ

τ = c + ϕ tg σ

Tensão normal (σ), kPa

Tens

ão c

isal

hant

e (τ

), kP

a

c

ϕ

Cisalhamento

Coesão vs. Água

Umidade gravimétrica - Ug (g g-1)

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

Coes

ão -

c (kP

a)

0

4

8

12

16

20

Grau de saturação - Gs (%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

4

8

12

16

20

c = 36e-20,3(Ug)

r2 = 0,40**c = 33e-0,07(Gs)

r2 = 0,32**

Cisalhamento –Deformação estrutural

25 kPa 75 kPa 300 kPa 450 kPa 750 kPa

Permeabilidade de ar

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��0 .00

0 .05

0 .10

0 .15

0 .20

0 .25

0 .30

0 .35

10 kP a 60 kP a 100 kP a 200 kP a 400 kP a 0.5m in 1 m in 5m in 15 m in 30 m in

antes depo is

Cisalhamento Compressibilidade

Penetrômetro UFSM

Penetrometria –Concreções

Resistência do Solo à Penetração, kPa 0 1000 2000 3000 4000

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Prof

undi

dade

, cm

Fx 3, Ponto 7Fx 3, Ponto 8Fx 3, Ponto 9

0 2000 4000 6000

80

70

60

50

40

30

20

10

0


0 1000 2000 3000 4000

80

70

60

50

40

30

20

10

0


Faixa 3 Faixa 4 Faixa 5

Penetrometria –Camadas compactadas

0 1000 2000 3000 4000

Resistência do Solo à Penetração, kPa

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Prof

undi

dade

, cm

Sem Compactação AdicionalDuas PassadasQuatro passadas

0 1000 2000 3000 4000

Soil Resistance to Penetration, kPa

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

Dep

th, m

m

No-tillageChiselNo-CompactionCompacted

0 1000 2000 3000 4000

Soil Resistance to Penetration, kPa

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

Dep

th, m

m 6/22/2000 7/20/2000

Penetrometria0 1 20.5 1.5 2.5

Resistência a Penetração (MPa)

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Profun

dida

de (c

m)

*

*

*

*

*

ns

*

*

ns

ns

Tratamentos (Epoca 1)CapoeiraQueimadoGradeadoTriturado

0.04 0.08 0.12 0.16 0.2

Umidade gravimétrica (g g-1)

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Profun

dida

de (c

m)


0 1 20.5 1.5 2.5


50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0Pr

ofun

dida

de (c

m)

*

*

*

*

*

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*

ns

*

*


0.04 0.08 0.12 0.16 0.2


50

45

40

35

30

25

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15

10

5

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Profun

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m)


0 1 20.5 1.5 2.5


50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Profun

dida

de (c

m)

*

*

*

*

*

ns

ns

ns

ns

ns


0.04 0.08 0.12 0.16 0.2


50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Profun

dida

de (c

m)


Curva de Resistência do SoloRP = 0,29*Uv-0,623*DS2,712 (r2 = 0,49)

0 1 2 3 40.5 1.5 2.5 3.5

Resistência do solo à penetração calculada, MPa

0

1

2

3

4

0.5

1.5

2.5

3.5

Res

istê

ncia

do

solo

à p

enet

raçã

o ob

serv

ada, M

Pa

Penetrometria profunda (3-D)

300

15.9 mm

20.3 mm

Penetrometria 3-D

Classes de Erosão / Profundidade de Horizontes

Bt1

Ap

Bt1

Ap

Ap

Bt1

Classes de Penetração

0 4000 8000 12000 16000Cone Index (kPa)

100

80

60

40

20

0

Dep

th (c

m)

Cluster # 2(n = 22)

Ap

Bt1

0 4000 8000 12000 16000Cone Index (kPa)

100

80

60

40

20

0

Dep

th (c

m)

Cluster # 3(n = 18)

Ap

Bt1

2Bt2

0 4000 8000 12000 16000Cone Index (kPa)

100

80

60

40

20

0

Dep

th (c

m)

Cluster # 1(n = 32)

Ap

Bt1

Mapa 3-D Horizontes/Erosão

Southwest side(looking upslope)

Equações de PedotransferênciaPot Inter. Areia Arg Ar/arg Sil/Arg Pt Micro R2 θ 6 0,066 0,000294 -0,0049 -0,00058 0,00917 0,86 θ 33 0,073 0,000415 -0,0060 -0,00215 0,00973 0,79 θ 100 0,112 -0,00055 -0,0059 -0,00277 0,00995 0,80 θ 500 0,126 -0,00094 -0,0141 -0,00183 0,00667 0,60 θ 1500 0,123 -0,00108 -0,0204 -0,00171 0,05710 0,67

Pot Inter. Areia Silte Ar/Arg Sil/arg Ds R2 θ6 0,513 -0,00153 -0,00757 -0,0470 0,54 θ33 0,412 -0,00169 -0,00885 0,50 θ100 0,360 -0,00189 -0,00943 0,0284 0,53 θ500 0,312 -0,00172 -0,00447 0,45 θ1500 0,246 -0,00174 0,00007 -0,040 0,0190 0,55

Grupo de Pesquisa“Dinâmica da água e estrutura do solo em sistemas agrícolas”

Documents

Água em Sistemas de Manejo - UFSMw3.ufsm.br/solos/antigo/PDF/DALVAN.pdf · Curva de retenção de água no solo – van Genuchten 0.1 1 10 100 1000 10000 POTENCIAL MATRICIAL, kPa