Problemas metodológicos na obtenção da curva de retenção da água pelo solo

Methodological problems of the soil-water retention curve

Resumos

Para estudar a variabilidade tanto metodológica quanto espacial da Curva de Retenção de Água no Solo, coletaram-se amostras de solo com estrutura indeformada à profundidade de 25 cm em uma área de Terra Roxa Estruturada Latossólica (Rhodic Kanhapludalf) em Piracicaba,SP. A amostragem obedeceu a um arranjo com espaçamento regular de cinco metros, resultando numa malha quadriculada de vinte e cinco linhas e dez colunas, totalizando duzentos e cinqüenta pontos. Elaboraram-se 250 Curvas de Retenção por secamento, utilizando-se as tensões de 5 x 10²; l x 10³; 6 x 10³; l x 10(4) Pa (Funil de Placa Porosa) e 3 x 10(4); 8 x 10(4); 3 x 10(5) e 1,5 x 10(6) Pa (Câmara de Pressão de Richards), totalizando oito pontos por curva. Analisou-se a variabilidade metodológica para os vários valores de tensão considerados, principalmente à luz da termodinâmica pertinente. Os resultados evidenciaram que os problemas analíticos são de tal ordem que podem levar a interpretações errôneas, comprometendo a qualidade de experimentos ou mesmo a comparabilidade de resultados provenientes de laboratórios diversos. Exemplificando, 43% das amostras apresentaram resultados inconsistentes, com valores de umidade à base de volume à 3x10(5) Pa menores que a 1,5x10(6) Pa, o que na prática poderia levar, dentre outros, a problemas de subestimativa nos valores de água disponível.

curva de retenção da água pelo solo; variabilidade; termodinâmica da água no solo


Undisturbed soil samples of a "Terra Roxa Estruturada Latossólica" (Rhodic Kanhapludalf) were taken in Piracicaba,SP from the 25 cm depth, in order to study both methodological and spatial variabilities of the soil water retention curve. The sampling followed a 5 m x 5 m grid of 10 columns and 25 Unes, resulting 250 collecting points. With these samples, 250 retention curves were obtained using porous plate funnels (tensions of 5 x 10²; 1 x 10³; 6 x 10³ and 1 x 10(4) Pa) and Richards pressure chambers (tensions of 3 x 10(4); 8 x 10(4); 3 x 10(5), and 1.5 x 10(6) Pa). The methodological variability was analyzed mainly in the light of the pertinent thermodynamics, using several values of tension. Results have shown that the analytical problems are such that they can lead to erroneous interpret rations, affecting the quality of the experiment and also the comparison of results from several laboratories. For instance, 43% of the samples showed non consistant results, with values of volumetric soil-water content smaller at the tension of 3 x 10(4) Pa than at the tension of 1.5 x 10(6) Pa, which, from the practical point of view, could, lead to subestimated values of available water.

Soil-water retention curve; variability; thermodynamics of soil-water


GEOCIÊNCIA

Problemas metodológicos na obtenção da curva de retenção da água pelo solo1 1 Parte da Tese de Doutorado do primeiro Autor, junto ao Curs de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas da ESALQ/USP.

Methodological problems of the soil-water retention curve

S.O. MoraesI, 2 2 Bolsista do CNPq. ; P.L. LibardiI, 2 2 Bolsista do CNPq. ; D. Dourado NetoII

IDepartamento de Física e Meteorologia, ESALQ/USP, C.P.9, CEP: 13418-900 - Piracicaba,SP

IIDepartamento de Agricultura, ESALQ/USP, C.P.9, CEP: 13418-900 - Piracicaba,SP

RESUMO

Para estudar a variabilidade tanto metodológica quanto espacial da Curva de Retenção de Água no Solo, coletaram-se amostras de solo com estrutura indeformada à profundidade de 25 cm em uma área de Terra Roxa Estruturada Latossólica (Rhodic Kanhapludalf) em Piracicaba,SP. A amostragem obedeceu a um arranjo com espaçamento regular de cinco metros, resultando numa malha quadriculada de vinte e cinco linhas e dez colunas, totalizando duzentos e cinqüenta pontos. Elaboraram-se 250 Curvas de Retenção por secamento, utilizando-se as tensões de 5 x 102; l x 103; 6 x 103; l x 104 Pa (Funil de Placa Porosa) e 3 x 104; 8 x 104; 3 x 105 e 1,5 x 106 Pa (Câmara de Pressão de Richards), totalizando oito pontos por curva. Analisou-se a variabilidade metodológica para os vários valores de tensão considerados, principalmente à luz da termodinâmica pertinente. Os resultados evidenciaram que os problemas analíticos são de tal ordem que podem levar a interpretações errôneas, comprometendo a qualidade de experimentos ou mesmo a comparabilidade de resultados provenientes de laboratórios diversos. Exemplificando, 43% das amostras apresentaram resultados inconsistentes, com valores de umidade à base de volume à 3x105 Pa menores que a 1,5x106 Pa, o que na prática poderia levar, dentre outros, a problemas de subestimativa nos valores de água disponível.

Descritores: curva de retenção da água pelo solo, variabilidade, termodinâmica da água no solo.

ABSTRACT

Undisturbed soil samples of a "Terra Roxa Estruturada Latossólica" (Rhodic Kanhapludalf) were taken in Piracicaba,SP from the 25 cm depth, in order to study both methodological and spatial variabilities of the soil water retention curve. The sampling followed a 5 m x 5 m grid of 10 columns and 25 Unes, resulting 250 collecting points. With these samples, 250 retention curves were obtained using porous plate funnels (tensions of 5 x 102; 1 x 103; 6 x 103 and 1 x 104 Pa) and Richards pressure chambers (tensions of 3 x 104; 8 x 104; 3 x 105, and 1.5 x 106 Pa). The methodological variability was analyzed mainly in the light of the pertinent thermodynamics, using several values of tension. Results have shown that the analytical problems are such that they can lead to erroneous interpret rations, affecting the quality of the experiment and also the comparison of results from several laboratories. For instance, 43% of the samples showed non consistant results, with values of volumetric soil-water content smaller at the tension of 3 x 104 Pa than at the tension of 1.5 x 106 Pa, which, from the practical point of view, could, lead to subestimated values of available water.

Key words: Soil-water retention curve, variability, thermodynamics of soil-water.

INTRODUÇÃO

A variabilidade espacial das propriedades físico-hídricas do solo é um dos fatores que pode tornar variável o manejo do solo e da água numa agricultura irrigada. Embora o reconhecimento da variabilidade possa remontar ao amanhecer da Ciencia do Solo, o enfrentamento dessa variabilidade nao apenas como mais um elemento típico da paisagem parece ser privilégio do presente século.

Neste sentido, SILVA (1988) relaciona alguns trabalhos, particularmente da primeira metade do século, que expressavam a preocupação de se levar em conta a variabilidade espacial em experimentos de campo.

Dentre as propriedades físico-hídricas, uma de difícil caracterização tanto pelo tempo que se consome nas análises quanto pela intrínseca modificação da amostra devido à histerese, é a Curva de Retenção da Água no Solo, abreviadamente, curva de retenção, que expressa a relação entre a umidade do solo, a base de massa ou volume, e o potencial mátrico correspondente (CHILDS, 1940), a qual é extremamente importante em quaisquer estudos que envolvem água no solo.

A retenção da água no solo é afetada por uma série de fatores, que vão desde a distribuição relativa do tamanho, da forma e do arranjo das partículas do solo (SALTER & WILLIANS, 1965; REEVE et al., 1973; SHARMA & UEHARA, 1968) até a composição e concentração de solutos na solução do solo, no caso deste conter argilas expansivas (EL-SWAIFY & HENDERSON, 1967; THOMAS & MOODIE, 1962). Embora estes fatores possam ser altamente variáveis em uma mesma unidade pedológica, quando se analisa uma amostra das várias repetições consideradas, esta também pode sofrer alterações na curva de retenção, seja por fenômenos de histerese, às vezes tão significativa quanto a própria variabilidade espacial do solo, ROYER & VACHAUD (1975), seja por diferenças de temperatura no ato da elaboração da curva de retenção, isto é, com a amostra no funil ou na câmara de pressão.

A influência da temperatura deve-se ao fato de que a intensidade das forças que retém a água no solo a um dado potencial é dependente da temperatura. A tensão superficial diminui com a temperatura, o que leva à uma redução no teor de água a um dado potencial. Os efeitos da temperatura sobre as forças de adsorção são um pouco obscuros (KLUTE, 1986) mas novamente parece que um aumento na temperatura leva a uma redução no teor de água a um dado potencial.

Na década de 60, principalmente, uma série de pesquisadores se dedicou a estudar os efeitos da temperatura sobre a tensão superficial, mostrando que apenas esses efeitos não são suficientes para explicar as diferenças observadas (PECK, 1960; WILKINSON & KLUTE, 1962; CHAHAL, 1963; CHAHAL, 1965 e CHAHAL, 1966), mas que também as alterações devido à temperatura, no volume de ar aprisionado na amostra, têm que ser levadas em conta (CHAHAL, 1963), além da dependência do próprio volume de água com a temperatura (PECK, 1960).

Em vista do exposto, o presente trabalho objetiva proporcionar maiores conhecimentos sobre curva de retenção em situações de flutuação de temperatura, bem como indicar os cuidados pertinentes na sua elaboração.

MATERIAL E MÉTODOS

A área estudada está localizada geograficamente a 22°43' de latitude sul e 47°25' de longitude oeste, com altitude de 580 m acima do nível do mar, situada no campo experimental do Departamento de Física e Meteorologia, campus da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, município de Piracicaba, Estado de São Paulo, Brasil.

O solo foi classificado como Terra Roxa Estruturada Latossólica (VIDAL TORRADO3 3 VIDAL TORRADO, P. Comunicação pessoal, 1991. , 1991) correspondente ao Rhodic Kanhapludalf (Soil Survey Staff, 1990) da classificação americana.

O delineamento utilizado proporcionou uma amostragem sistemática (WEBSTER, 1977; PETERSEN & CALVIN, 1986) de volumes indeformados de solo, obedecendo a um arranjo com espaçamento regular de 5 metros, resultando numa malha quadriculada de 25 linhas e 10 colunas, totalizando 250 pontos.

Foram coletadas 250 amostras de solo com estrutura indeformada, à profundidade de 25 cm, as quais foram utilizadas para obtenção das respectivas umidades, às tensões de 5 x 102; 1 x 103; 6 x 103;1 x 104; 3 x 104; 8 x 104; 3 x 105 e 1,5 x 106 Pa e da densidade do solo e posterior análise estatística.

Para extração e confinamento da amostra utilizaram-se anéis de alumínio com uma das bordas cortantes (BLAKE & HARTGE 1986), com cerca de 3,0 cm de altura e 4,7 cm de diâmetro, dimensões estas que estão dentro dos padrões geralmente utilizados (KLUTE, 1986).

Dependendo da tensão necessária, os equipamentos utilizados foram funil de placa porosa (HAINES, 1930) e câmara de pressão de Richards (RICHARDS & FIREMAN, 1943).

Assim, quatro pontos foram determinados por sucção (5 x 102; 1l x 103; 6 x 103 e 1 x 104); e quatro por pressão (3 x 104; 8 x 104; 3 x 105 e 1,5 x 106).

A câmara de pressão de Richards utilizada é o equipamento padrão fabricado pela Soil Moisture Equipment Corp. O funil de placa porosa foi confeccionado com capacidade para dezessete amostras nas dimensões mencionadas, em contra partida ao funil convencional fabricado pela JENA GLASS (FREIRE, 1975; MOTA, 1976) com capacidade para uma amostra.

No presente trabalho determinaram-se curvas de retenção por secagem, mais propriamente falando, para cada amostra determinou-se a curva principal de drenagem uma vez que não se iniciou a partir de uma saturação completa de amostra, mas de um valor q0 <qs, (KLUTE 1986, BALL & HUNTER, 1988).

O fluido utilizado para molhamento foi água destilada e deaerada, através de agitação intermitente sob vácuo. O tempo de molhamento pelo processo de embebição foi de 48 horas por lote de amostras distribuídas de forma a levar-se 24 horas para a elevação do nível da lâmina de água até a borda superior da amostra e o tempo restante a fim de que mais bolhas de ar pudessem ser libertadas (KLUTE, 1986; BALL & HUNTER, 1988).

Nos funis, as amostras foram embebidas diretamente. No inicio, com uma lâmina de cerca de 0,2 cm, as amostras eram posicionadas nos funis, elevando a lâmina através da adição de água pelo tubo de vidro, isto é, a água atravessava inicialmente a placa e desta ia para as amostras. Nas câmaras de pressão as amostras foram embebidas em bandejas plásticas, durante o mesmo tempo e depois levadas à câmara com as respectivas placas porosas.

Tanto para os funis, quanto para as câmaras de pressão, o momento de equilíbrio foi determinado pelo cessamento da drenagem, verificado visualmente pela ausência de gotas de água e formação de menisco nos tubos de saída (KLUTE, 1986).

Após o equilíbrio, as amostras eram retiradas do equipamento, determinava-se as massas por pesagem e, quando não havia necessidade de se refazer as colagens de lenço de papel, fato que ocorreu durante todo o período de análises, devido ao desgaste do material, as amostras sofriam novo molhamento e o processo tinha continuidade.

Ao final das determinações, as amostras foram secas em estufa a 105-110ºC, por 48 horas e após o equilíbrio térmico em dessecador, sendo determinadas as massas de sólidos e a tara (compreendendo cilindro de alumínio, cola e lenço de papel). Em seguida, procedia-se aos cálculos de densidade do solo, umidades a base de massa e de volume. Com apenas duas modificações (fluido e tempo de molhamento), este é basicamente o processo de obtenção da curva de retenção contido em EMBRAPA (1979).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Figura 1 mostra a comparação entre o número de amostras onde ocorreram valores de umidade à base de volume correspondente à tensão de 5 x 102 Pa maiores (Figura 1, a), menores (Figura 1, b) e iguais (Figura 1, c) aos valores de umidade correspondente a 1 x 103 Pa.

Observa-se inicialmente que para a maioria dos casos há uma igualdade entre os valores de umidade a 5 x102 e 1 x 103 Pa, fato este realçado na TABELA 1 que apresenta alguns parâmetros estatísticos das variáveis estudadas, entre eles a média e desvio para os dois valores de tensão mencionados. Verifica-se então pela TABELA 1, que os valores da média para estas tensões, bem como os valores respectivos do desvio, não permitem a distinção entre as duas umidades.

KLUTE (1986) explica esse patamar para baixos valores de tensão pela rigidez estrutural natural da amostra.

No entanto, uma segunda hipótese seria o próprio ato de aparar a amostra. Tal procedimento que é feito quando a amostra se encontra com uma umidade próxima à "capacidade de campo" (MORAES, 1991) poderia produzir um "espelhamento" da superfície do solo, isto é, não apenas uma interrupção brusca na continuidade de poros nas faces expostas, inevitável pela própria necessidade de análise, mas também um deslizamento de partículas sobre as superfícies, facilitado pela umidade elevada, provocando o aspecto espelhado.

Esse deslizamento poderia levar a um aumento de rigidez estrutural na superfície da amostra, dificultando a entrada de ar o que consequentemente, exige uma pressão de ar limiar, ou seja um valor de entrada de ar, à partir do qual a água começasse a ser retirada entre 5 x 102 e 1 x 103 Pa. Uma terceira hipótese para o fenômeno diz respeito ao diâmetro dos poros que seriam esvaziados quando da aplicação das diversas pressões.

A partir da fórmula da ascensão capilar, h = 2s/rrg, que se torna d @ 3/h quando se considera água a 25°C, onde d é o diâmetro do poro em milímetros e h é a tensão expressa em centímetros de coluna de água com a qual a água do solo entra em equilíbrio, é possível calcular o diâmetro dos poros esvaziados a uma dada tensão. Medindo-se ainda o volume de água removida a uma dada tensão, tem-se o volume de poros do tamanho indicado por esta tensão (LEAMER & LUTZ, 1940; DANIELSON & SUTHERLAND, 1986).

Assumindo-se que a equação da ascensão capilar é aplicável ao presente sistema solo-água, pode-se calcular os valores aproximados de sucção, para os quais a água é retirada dos poros. A partir então dos valores médios das umidades a base de volume da TABELA 1, obter-se-ia o conjunto de valores mostrado acima e representados de forma esquemática na Figura 2.

Como praticamente não houve esvaziamento de poros entre as tensões 5 x 102 e 1 x 103, supondo que as duas hipóteses anteriores não sejam válidas, seria de se esperar que o diâmetro máximo dos poros seria da ordem de 0,3 mm, estando na verdade as maiores proporções de vazios contidas entre os diâmetros 0,3 mm (1 x 102 Pa) a 0,05 mm (6 x 103Pa) e 0,0037 mm (8 x 104Pa) a 0,0010 mm (3 x 105Pa).

Portanto uma terceira hipótese para a não retirada de água entre as tensões 5 x 102 e 1 x 103Pa é apenas à inexistência ou pelo menos um diminuto volume de poros com diâmetro entre 0,6 e 0,3 mm, no solo em questão.

Analisando-se um pouco mais as proporções entre os volumes descritos, distinguem-se dois tipos de poros, um associado à retirada de água a baixas sucções, que seria devido a vazios interagregados e o segundo no qual a água estaria retida a maiores tensões, devido à vazios intraagregados (SHARMA & UEHARA, 1968). A influência dos intraagregados na capacidade de retenção de água, poderia aumentar, aumentando-se a participação do volume de água retirada entre 3 x 105 Pa e 1,5 x 106Pa, através de uma análise da Figura 3.

Isto é, os cálculos acima foram obtidos à partir dos valores médios das umidades, resumidos na TABELA 1, porém, considerando-se a Figura 3, que foi construida à partir dos dados originais (MORAES, 1991), pela observação e contagem do número de amostras onde ocorreram valores de umidade à base de volume correspondente a 3x105 Pa maiores, menores e iguais aos valores de umidade correspondente a 1,5x106 Pa (respectivamente a, b e c na Figura 3) vê-se que para uma boa parte dos resultados, q(3 x 105 Pa) <q (1,5 x 106 Pa).

Se forem desprezados os valores de umidade correspondente a 3 x 105Pa e 1,5 x 106Pa destas 107 amostras, por representarem uma situação fisicamente impossível, isto é, uma pressão menor retirar mais água que a pressão maior, ter-se-ia a situação mostrada na Figura 4, que evidencia um aumento no volume de poros com água retida a tensões maiores que 3 x 105 Pa, portanto uma maior influência dos vazios intraagregados na retenção de água.

Explorando um pouco mais estes resultados, com base na presença de distintas faixas de volume de poros intraagregados possivelmente atribuível ao grau de desenvolvimento estrutural ou anisotropia do solo, TSUJI et al. (1975), aliado ao fato de que Latossolos (Oxisol) desenvolvidos sob alta precipitação pluvial exibirão grande desenvolvimento estrutural (CAGAUAN & UEHARA, 1965), calcularam-se as médias das umidades à base de volume às várias tensões para 116 amostras, isto é, descartaram-se as amostras para as quais q (3 x 105Pa) = q (1,5 x 106Pa) e q (3 x 105 Pa) < q (1,5 x 106Pa), obtendo-se então os resultados mostrados na Figura 5.

Agora, o volume de poros responsável pela retenção de água com valores de potencial mátrico menores que 3 x 104Pa é ainda maior, evidenciando ainda mais o caráter argiloso do solo em questão, fato este de fácil verificação não só pelo tipo de solo utilizado mas também pelos dados de PREVEDELLO (1987) que analisou 57 amostras de solo na mesma área do presente experimento.

É o momento de se indagar a qual ou quais fatores poder-se-ia atribuir os três tipos de resultados obtidos:

1°) q (3 x 105Pa) > q (1,5 x 106Pa);

2°) q (3 x 105Pa) = q (1,5 x 106Pa);

3°) q (3 x 105Pa) < q (1,5 x 106Pa).

O primeiro caso não constitui problema, aliás, seria o esperado. Para o 2° e 3° casos, as seguintes hipóteses são possíveis de terem ocorrido:

1ª) para o 2° caso, q (3 x 101 Pa) = q (1,5 x 106Pa), exclusivamente, poder-se-ia lançar mão das considerações feitas no início da discussão, quando q (5 x 102Pa) = q (1 x 103Pa) relativamente ao diâmetro de poros;

2ª) tempo de equilíbrio insuficiente (válida para o 2° e 3° casos);

3ª) violação do equilíbrio termodinâmico (válida para o 2° e 3° casos).

A primeira hipótese sugere que o menor diâmetro de poros acessível ao equipamento seria da ordem de 10 x 10-4 mm, correspondendo portanto a 3 x 105Pa; a aplicação desta pressão esgotaria o volume de água correspondente, da mesma maneira que a aplicação de 1,5 x 106 Pa isto é, atuaria sobre o mesmo volume de poros, fazendo com que as umidades finais fossem iguais.

A expressão acessível ao equipamento refere-se ao fato de que poderiam haver poros menores, porém não compatíveis com a pressão máxima do equipamento que é de 1,5 x 106Pa. Evidentemente esta hipótese não se aplica ao terceiro caso, pois uma maior pressão deveria ao menos explorar igual volume de poros como no segundo caso, mas nunca menor.

A segunda hipótese refere-se ao tempo que se aguarda para que o potencial mátrico da amostra se iguale ao de água livre, pela aplicação de uma pressão mais elevada Pk, GLOBUS et al. (1971).

Em média, o tempo para que as amostras entrassem em equilíbrio à pressão de 3 x 105Pa foi de quinze dias, o que está de acordo com SOIL MOISTURE EQUIPMENT CORP. (s.d.) que estima um tempo de cerca de dezoito dias em função da altura da amostra (cerca de 3 cm no caso). Já para 1,5 x 106Pa este tempo foi bastante variável, em função das amplitudes térmicas ocorridas no interior do laboratório. Assim, para pequenas amplitudes cerca de vinte dias foram suficientes, outras necessitaram quarenta e cinco dias e em parte delas, o equilíbrio foi fixado em sete dias.

Então, a hipótese sugere que no primeiro caso o tempo esperado foi suficiente para que ocorresse o equilíbrio, no segundo esteve próximo e no terceiro foi insuficiente. Convém ressaltar que embora fosse possível selecionar dois tempos (sete e vinte dias) para os três casos, praticamente 100% dos casos onde 9 (3 x 105Pa) > q (1,5 x 106Pa) ocorreu com tempos entre vinte e quarenta e cinco dias e quase 100% dos casos onde 6 (3 x 105Pa < q (1,5 x 106Pa) ocorreu para o tempo fixado de sete dias.

Esta ocorrência maciça de valores q (3 x 105 Pa) < q (1,5 x 106Pa) para um tempo de equilíbrio de sete dias embora reforce substancialmente a segunda hipótese, não permite no entanto que se descarte a violação do equilíbrio termodinâmico, analisada a seguir.

Considere-se para tanto a equação:

onde:

ym = potencial mátrico;

vS = volume específico;

Ps = pressão aplicada à amostra de solo;

ss = entropia específica da solução no solo;

so = entropia específica da solução à pressão atmosférica;

T1 e T2 = temperatura absoluta nos estados 1 e 2 respectivamente;

a qual, segundo GLOBUS et al. (1971), expressa o potencial mátrico de uma amostra não deformável, posicionada em uma câmara de pressão de Richards e hidraulicamente conectada e em equilíbrio termodinâmico com a solução na câmara inferior cuja pressão relativa (Po) é constante e igual à atmosférica, tomada como zero.

Uma das condições de validade para o emprego da equação 1, é que a pressão na câmara inferior permaneça constante enquanto o equilíbrio é atingido.

No entanto, o longo tempo esperado para verificação visual do equilíbrio (vinte e quarenta e cinco dias para amostras que apresentaram q (3 x 105Pa) > q (1,5 x 106Pa) chegando desaparecer a água do tubo de saída nas horas mais frias e depois aparecerem gotas nas horas mais quentes do dia indicariam que houve uma violação da condição de contorno inferior do sistema, isto é, a alta pressão, juntamente com as altas amplitudes térmicas facilitariam a difusão de gás para a parte inferior da placa, fazendo com que a base dos poros ao invés de estar em contato com água livre à pressão Po, expulsasse a água sob a placa, levando então à formação de meniscos, diminuindo a área de fluxo, além de violar a condição de pressão Po, GLOBUS et al. (1971). Esta lentidão no fluxo explicaria o aumento do tempo de vinte para quarenta e cinco dias, na época do ano de maior amplitude térmica (a variação de temperatura deveu-se à ausência de reguladores de temperatura do ar no laboratório, por ocasião do experimento, a questão da temperatura é particularmente crítica na região de Piracicaba, por ocasião do outono e inverno quando podem ocorrer grandes variações entre a máxima e a mínima em um mesmo dia).

Ainda, se assumida a primeira hipótese, o efeito da temperatura dar-se-ia também na diminuição do teor de água a um dado potencial, devido à diminuição na tensão superficial, o que se daria a uma razão de cerca de 0,2% para cada variação de um grau na temperatura, DANIELSON & SUTHERLAND (1986). Esta variação, explicaria também o fato de que muitas vezes se supunha o equilíbrio mas depois surgiam gotas de água no vasilhame de coleta, nas horas mais quentes do dia. A aceitação da primeira hipótese levaria a que o menor teor de água nas amostras a 1,5 x 106Pa deveu-se não à exploração do volume correspondente, mas a uma diminuição na energia de retenção devido à diferença de temperatura, ocasionando uma maior drenagem.

Embora a influência da temperatura sobre a tensão superficial possa ser significativa, por exemplo, à 10°C a tensão superficial água/ar é de 74,22 x 10-3 N/m caindo para 72,75 x 10-3 N/m a 25°C, há os que contestam a intensidade desse efeito no sentido de explicar as diferenças observadas na relação qxym (PECK, 1960;WILKINSON & KLUTE, 1962; CHAHAL, 1963; CHAHAL, 1965 e CHAHAL, 1966), colocando como principal fator o efeito da temperatura sobre as bolhas de ar aprisionadas, principalmente nos solos de textura fina (WILKINSON & KLUTE, 1962), como é o presente caso.

Infelizmente ocorreram bolhas de ar no presente trabalho mas felizmente puderam ser observadas para futuros cuidados e recomendações. Parte das bolhas são provenientes do próprio processo de saturação (WILKINSON & KLUTE, 1962), que na verdade se tratou de uma embebição, atingindo-se então um valor de umidade qo < qS (KLUTE, 1986; BALL & HUNTER, 1988), o que por si só significa presença de bolhas de ar. A observação das bolhas dava-se no momento da transferência das amostras para as placas definitivas isto é, as amostras eram saturadas em bandejas plásticas e depois levadas à câmara de pressão nas respectivas placas porosas, exceto no caso do funil de Haines. Quando as amostras eram retiradas das bandejas, o fundo delas, revestido de lenço de papel sofria um abaulamento devido ao peso da amostra.

Imediatamente as amostras eram pressionadas sobre a placa a fim de que o contato fosse atingido. No ato de pressionar as amostras, evidentemente o abaulamento deixava de existir e a reação em sentido contrário, era de tal maneira que fazia com que algumas bolhas aprisionadas se manifestassem na superfície, tornando possível sua observação. A necessidade da saturação das amostras em bandejas e não nas próprias placas deveu-se ao seu número reduzido em função do número de amostras, problema esse a ser enfrentado quando o número de amostras é grande. De qualquer maneira a existência de bolhas é fato previsto quando se trabalha com embebição.

Outra conseqüência sensível das flutuações de temperatura é a destilação da água, tanto da placa porosa como das amostras. A água evapora e condensa-se nas paredes da câmara que contém o sistema placa-solo, levando a uma difícil identificação do equilíbrio pela visualização do volume drenado, KLUTE (1986). Além disso, esta água evaporada talvez fosse significativa em termos do que se esperaria ser retirado pela aplicação de pressão, embora não se possa afirmar quanto, pois também água da placa se evapora. Isso reforça ainda mais a hipótese de violação do equilíbrio termodinâmico sob a placa, pela diminuição da água livre, agora não pela expulsão desta pelo gás mas sim por evaporação.

KLUTE (1986) aconselha o uso de folhas de papel toalha umedecidas, não diretamente sobre as amostras, para que a evaporação se deva a essas folhas saturando a câmara e assim prevenindo a evaporação pela amostra. Deve-se ressaltar que este fenômeno de condensação nas paredes foi observado constantemente quando se trabalhou com tempos mais longos. Exemplificando, a pressão de saturação de vapor à 10°C é cerca de 9,21 mm de Hg, atingindo 23,76 mm à 25°C, fazendo com que se acentue a evaporação nas horas mais frias, quando se reduz a pressão de vapor.

As amplitudes térmicas ocorridas acarretam ainda um outro tipo de violação do equilíbrio termodinâmico, que pode ser verificado pela equação 1. Uma vez que dT ¹ O, o termo

teria que ser levado em conta no cálculo do ym. Ainda, correções levando em conta as diferenças de temperatura ficam difíceis senão impossíveis, não só pelo desconhecimento de "ss" quanto à composição química mas também principalmente pela ausência de valores de entropia a baixas temperaturas e altas pressões (1,5 x 106Pa). Normalmente o que se tem devido à aplicações em engenharia é a entropia a altas pressões e acima de 100°C, que não é o caso.

CONCLUSÃO

A variabilidade metodológica é bastante grande, principalmente a altas tensões e enquanto não se tem uma padronização universal ou, pelo menos nacional, deve-se optar pela curva de retenção completa (e não apenas a "capacidade de campo" e ao "ponto de murchamento permanente"), a fim de que se possa detectar estas incongruências, bem como o controle da temperatura na sala de operação do equipamento. São os cuidados mínimos que devem ser tomados a curto prazo.

Enviado para publicação em 25.01.93

Aceito para publicação em 17.05.93

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  • 1
    Parte da Tese de Doutorado do primeiro Autor, junto ao Curs de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas da ESALQ/USP.
  • 2
    Bolsista do CNPq.
  • 3
    VIDAL TORRADO, P. Comunicação pessoal, 1991.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    10 Ago 2005
  • Data do Fascículo
    Dez 1993

Histórico

  • Recebido
    25 Jan 1993
  • Aceito
    17 Maio 1993
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