Introdução às propriedades físicas do solo Uniersidade Federal de Santa Maria Centro de...

Introdução àsIntrodução àspropriedades físicas do propriedades físicas do

solosolo

Introdução àsIntrodução àspropriedades físicas do propriedades físicas do

solosolo

Uniersidade Federal de Santa MariaUniersidade Federal de Santa Maria

Centro de Ciências RuraisCentro de Ciências Rurais

Departamento de SolosDepartamento de Solos

SOLO SOLO CONCEITO FÍSICO CONCEITO FÍSICO

Meio poroso, não rígido, trifásico, Meio poroso, não rígido, trifásico,

formado de partículas que possuem formado de partículas que possuem

complexidade de forma, tamanho e complexidade de forma, tamanho e

estrutura mineralógica e algumas estrutura mineralógica e algumas

partículas finitamente divididas de partículas finitamente divididas de

maneira a apresentar uma grande área maneira a apresentar uma grande área

superficial.superficial.

Espaço Poroso Sólidos

do solo

Ar

20 a 30%

Água

20 a 30%

Minerais

45%

Mat. Org.

5%

Espaço Poroso Sólidos

do solo

Ar

20 a 30%

Água

20 a 30%

Minerais

45%

Mat. Org.

5%

Partículas que

apresentam diferentes tamanhos

Frações granulométrica

s

ou

Frações texturais

Meio trifásicoMeio trifásico

Como é um soloComo é um solo

fisicamente ideal?fisicamente ideal?

SOLO FISICAMENTE IDEALSOLO FISICAMENTE IDEAL

É aquele que apresenta:É aquele que apresenta:

Boa aeração e retenção de água;Boa aeração e retenção de água;

Bom armazenamento de calor;Bom armazenamento de calor;

Pouca resistência mecânica ao Pouca resistência mecânica ao

crescimento radicular.crescimento radicular.

Solo fisicamente Solo fisicamente idealideal

Solo fisicamente Solo fisicamente degradadodegradado

Relações físicas com a produção Relações físicas com a produção de plantasde plantas

ds

Temperatura

Água

Aeração

ds, tamanho poros

Resistência mecânica

ds, tamanho poros

Características do perfilCaracterísticas do perfilTextura, Estrutura, Densidade Textura, Estrutura, Densidade

do Solo, etc...do Solo, etc...

ÁguaAeração

TemperaturaResistência Mecânica

Textura, mineralogia, Grau de desenvolvimento do perfil,

Agentes cimentantes, Estrutura, Coloração, Topografia.

EstruturaDensidade do soloAgregaçãoTamanho de porosCaract. perfil

Lavração, plantio,adição

fertilizantes

ChuvasIrrigação/

drenagem

Radiação

Água, Aeração, Temperatura,

Resistência mecânica.

Crescimento eDesenvolvimento de

Plantas

Quantidade de água

Propriedades Físicas do SoloPropriedades Físicas do SoloPropriedades Físicas do SoloPropriedades Físicas do Solo Textura do soloTextura do solo

Área superficial específicaÁrea superficial específica

Consistência do soloConsistência do solo

Agregação do soloAgregação do solo

Densidade do soloDensidade do solo

Densidade de partículasDensidade de partículas

Porosidade do soloPorosidade do solo

Resistência do solo à Resistência do solo à penetraçãopenetração

Textura do soloTextura do soloTextura do soloTextura do solo

Propriedades Físicas do SoloPropriedades Físicas do Solo

TEXTURA DO SOLOTEXTURA DO SOLO

É a proporção relativa das classes de É a proporção relativa das classes de

tamanho de partículas de um solo. tamanho de partículas de um solo.


A textura é importante para o A textura é importante para o

entendimento do comportamento e entendimento do comportamento e

manejo do solo.manejo do solo.

Durante a classificação do solo em um Durante a classificação do solo em um

determinado local, a textura é muitas determinado local, a textura é muitas

vezes a primeira e mais importante vezes a primeira e mais importante

propriedade a ser determinada propriedade a ser determinada

A partir da textura, muitas conclusões A partir da textura, muitas conclusões

importantes podem ser tomadasimportantes podem ser tomadas

FRAÇÃO GRANULOMÉTRICA

DIÂMETRO (mm)

Matacão > 200Calhau 200 –20

Cascalho 20 - 2Areia grossa 2 – 0,2

Areia fina 0,2 – 0,05Silte 0,05 – 0,002

Argila < 0,002

Classes de tamanho de partículas Classes de tamanho de partículas do solodo solo



Os solos podem ser agrupados em Os solos podem ser agrupados em 13 13

classes texturaisclasses texturais - - TRIÂNGULO TRIÂNGULO

TEXTURALTEXTURAL

Ex: 42% argilaEx: 42% argila

6% silte6% silte

52% areia52% areia

Classe texturalARGILA ARENOSA

33% argila

40% silte

27% areia

É possível alterar a É possível alterar a

textura pelo manejo?textura pelo manejo?


DeterminaçãoDeterminação

_em _em laboratóriolaboratório: análise : análise

granulométricagranulométrica

_a _a campocampo: pela sensação que o solo : pela sensação que o solo

molhado e amassado oferece ao tatomolhado e amassado oferece ao tato


Objetivo: separar as frações Objetivo: separar as frações

constituintes do solo (areia, silte e constituintes do solo (areia, silte e

argila) de acordo com seu diâmetro.argila) de acordo com seu diâmetro.

A metodologia consiste em A metodologia consiste em

dispersão química e mecânica dos dispersão química e mecânica dos

constituintes do solo e separação constituintes do solo e separação

por peneiramento e sedimentação.por peneiramento e sedimentação.

Tapete de Borracha

Amostra Seca ao Ar

Peneira de 2mm

Destorroamento Peneiramento

Terra Fina Seca ao Ar (TFSA)


TFSA Balança

Agitador

Determinação da areia

Determinação de Argila


Fração Diâmetro Matacões 20 cm Calhaus 20 mm a 20 cm

Cascalhos 2 a 20 mm Areia grossa 2 a 0,2 mm Areia fina 0,2 a 0,05 mm

Silte 0,05 a 0,002 mm Argila 0,002 mm ou 2

TFSA

Lei de StokesLei de Stokes

na qual:na qual:

d = diâmetro de partículas efetivo;d = diâmetro de partículas efetivo;

h = distância;h = distância;

t = tempo;t = tempo;

g = g = aceleração da gravidade = 9,81 Newton por aceleração da gravidade = 9,81 Newton por quilograma (9,81 N/kg);quilograma (9,81 N/kg);

= viscosidade da água a 20 = viscosidade da água a 20 C = 1/1000 Newton–segundos C = 1/1000 Newton–segundos por mpor m22 (10 (10 –3–3 Ns/m Ns/m22););

DDpp = densidade das partículas sólidas, para muitos solos = = densidade das partículas sólidas, para muitos solos = 2,65 x 102,65 x 1033 kg/m kg/m33;;

DDff = densidade do fluido (água) = 1,0 x 10 = densidade do fluido (água) = 1,0 x 1033 kg/m kg/m33..

V =

18

2fp DDgd

t

h

No Campo:No Campo:

A textura é feita por estimativa, esfregando A textura é feita por estimativa, esfregando uma massa de solo úmida e homogeneizada uma massa de solo úmida e homogeneizada entre os dedosentre os dedos

AreiaAreia

SilteSilte

ArgilaArgila

Sensação aspereza, não plástico, não pegajoso

Sensação sedosidade, plástico, não pegajoso

Sensação sedosidade, plástico, pegajoso



Distribuição do tamanho de partículas de três solos com Distribuição do tamanho de partículas de três solos com ampla variação de textura. Note que há uma transição ampla variação de textura. Note que há uma transição gradual na distribuição do tamanho de partículas em gradual na distribuição do tamanho de partículas em cada um destes solos.cada um destes solos.


Relaciona-se com:Relaciona-se com:

1) Mineralogia 1) Mineralogia

_FRAÇÃO AREIA_FRAÇÃO AREIA – – minerais 1° (quartzo e minerais 1° (quartzo e

outros silicatos)outros silicatos)

_FRAÇÃO ARGILA – minerais 2° _FRAÇÃO ARGILA – minerais 2°

((argilominerais:argilominerais: caulinita, esmectita, etc, e caulinita, esmectita, etc, e

óxidos:óxidos: hematita, goethita, etc) hematita, goethita, etc)

2) CTC2) CTC

3) ASE3) ASE

4) Porosidade e densidade do solo4) Porosidade e densidade do solo


Relação entre tamanho de partícula e tipo de mineral Relação entre tamanho de partícula e tipo de mineral presente.presente.

_O quartzo é dominante na fração areia e em frações mais _O quartzo é dominante na fração areia e em frações mais grosseiras de silte.grosseiras de silte.

_Silicatos primários como o feldspato, hornblenda e mica _Silicatos primários como o feldspato, hornblenda e mica estão presentes na areia e em menores quantidades na estão presentes na areia e em menores quantidades na fração silte.fração silte.

_Minerais secundários, como óxidos de ferro e alumínio, são _Minerais secundários, como óxidos de ferro e alumínio, são predominantes na fração silte de menor diâmetro e na predominantes na fração silte de menor diâmetro e na fração argila mais grosseira.fração argila mais grosseira.


Condiciona todos os fatores de crescimento Condiciona todos os fatores de crescimento em menor ou maior grau.em menor ou maior grau.

Influi sobre:Influi sobre:

- Retenção, movimento e disponibilidade de - Retenção, movimento e disponibilidade de águaágua

- Arejamento- Arejamento

- Disponibilidade de nutrientes- Disponibilidade de nutrientes

- Resistência à penetração de raízes- Resistência à penetração de raízes

- Estabilidade de agregados- Estabilidade de agregados

- - Compactabilidade dos solos Compactabilidade dos solos

-- Erodibilidade Erodibilidade


Estabilidade/CompactabilidadeEstabilidade/Compactabilidade//

ErodibilidadeErodibilidade

Relacionadas com a suscetibilidade à Relacionadas com a suscetibilidade à

degradação do solo quando cultivadodegradação do solo quando cultivado

Textura finaTextura fina Textura Textura médiamédia

Textura grosseiraTextura grosseira

ARGILOSOSARGILOSOS francosfrancos ARENOSOSARENOSOS

retenção de água elevadaretenção de água elevada Retenção de água baixaRetenção de água baixa

Circulação de água difícilCirculação de água difícil Circulação de água fácilCirculação de água fácil

Coesão elevadaCoesão elevada Coesão baixaCoesão baixa

Consistência plástica e Consistência plástica e pegajosa (molhado) e dura pegajosa (molhado) e dura

(seco) (seco)

Consistência friável (seco Consistência friável (seco ou molhado)ou molhado)

Densidade do solo menorDensidade do solo menor Densidade do solo maiorDensidade do solo maior

Porosidade total maiorPorosidade total maior Porosidade total menorPorosidade total menor

Microporosidade maiorMicroporosidade maior Macroporosidade maiorMacroporosidade maior

Aeração deficienteAeração deficiente Boa aeraçãoBoa aeração

Superfície específica Superfície específica elevadaelevada

Superfície específica baixaSuperfície específica baixa

Solos bem estruturadosSolos bem estruturados Solos sem estruturaSolos sem estrutura

CTC elevadaCTC elevada CTC baixaCTC baixa

Difícil preparo mecânico, Difícil preparo mecânico, pouco lavados e mais ricos pouco lavados e mais ricos em elementos fertilizantesem elementos fertilizantes

Fácil preparo mecânico, Fácil preparo mecânico, mais lavados e mais mais lavados e mais

pobres em elementos pobres em elementos fertilizantesfertilizantes

Área superficial específicaÁrea superficial específicaÁrea superficial específicaÁrea superficial específica


ÁREA SUPERFICIAL ESPECÍFICAÁREA SUPERFICIAL ESPECÍFICA

ASE = ASE = área superficialárea superficial

unidade massaunidade massa Influenciada porInfluenciada por

Tamanho da partícula afeta:Tamanho da partícula afeta:

atrito, adsorção, tensão superficial.atrito, adsorção, tensão superficial.

Forma da partículaForma da partícula

Natureza da partícula:Natureza da partícula:

MO, MO, ASE, ASE, decomposição.decomposição.

Composição da partícula: Composição da partícula:

atividade, superfície interna.atividade, superfície interna.


Relação entre a área superficial de um cubo de massa conhecida Relação entre a área superficial de um cubo de massa conhecida e o tamanho de suas partículas.e o tamanho de suas partículas.

_No cubo maior (a) cada lado possui 64 cm_No cubo maior (a) cada lado possui 64 cm22 de área superficial. O de área superficial. O cubo tem seis lados, com área superficial total de 384 cmcubo tem seis lados, com área superficial total de 384 cm22 ( (6 6 lados x 64 cmlados x 64 cm22). Se o mesmo cubo fosse dividido em cubos ). Se o mesmo cubo fosse dividido em cubos menores (b) de modo que cada um tenha 2 cm de lado, o mesmo menores (b) de modo que cada um tenha 2 cm de lado, o mesmo material será agora representado por material será agora representado por 64 cubos pequenos64 cubos pequenos (4 x 4 x (4 x 4 x 4). Cada lado do cubo pequeno terá 4 cm4). Cada lado do cubo pequeno terá 4 cm22 (2 x 2) de área (2 x 2) de área superficial, resultando em 24 cmsuperficial, resultando em 24 cm22 de área superficial ( de área superficial (6 lados x 4 6 lados x 4 cmcm22). A área superficial total será de 1536 cm). A área superficial total será de 1536 cm22 ( (24 cm24 cm22 x 64 x 64 cuboscubos). Deste modo, a área superficial deste cubo será quatro ). Deste modo, a área superficial deste cubo será quatro vezes maior do que a área superficial do cubo maior.vezes maior do que a área superficial do cubo maior.


ÁREA SUPERFICIAL ESPECÍFICAÁREA SUPERFICIAL ESPECÍFICA

Relacionada comRelacionada com

CTC, retenção de água e nutrientes;CTC, retenção de água e nutrientes;

retenção e liberação de poluentes;retenção e liberação de poluentes;

expansão / contração;expansão / contração;

propriedades mecânicas:propriedades mecânicas:

coesão, resistência, plasticidade.coesão, resistência, plasticidade.


Quanto mais fina a textura do solo, maior é a superfície Quanto mais fina a textura do solo, maior é a superfície efetiva exposta por suas partículas. Note que a efetiva exposta por suas partículas. Note que a adsorção, a expansão e outras propriedades físicas adsorção, a expansão e outras propriedades físicas (plasticidade e coesão, calor de umedecimento) seguem (plasticidade e coesão, calor de umedecimento) seguem a mesma tendência e aumentam rapidamente à medida a mesma tendência e aumentam rapidamente à medida que se aproximam da dimensão coloidal.que se aproximam da dimensão coloidal.

Consistência do soloConsistência do soloConsistência do soloConsistência do solo


CONSISTÊNCIACONSISTÊNCIA DO SOLODO SOLO

_Resposta do solo às forças externas que _Resposta do solo às forças externas que

tentam deformá-lo ou rompê-lo.tentam deformá-lo ou rompê-lo.

_Manifestação das forças de coesão e adesão _Manifestação das forças de coesão e adesão

sob diferentes condições de umidade.sob diferentes condições de umidade.


COESÃO: COESÃO: atração entre partículas de mesma atração entre partículas de mesma

natureza (S-S) devido a: natureza (S-S) devido a:

_Atração eletrostática entre superfícies_Atração eletrostática entre superfícies

_Atração molecular (Van der Walls)_Atração molecular (Van der Walls)

_Materiais coloidais_Materiais coloidais

_f_f = {ASE, H2O, distância, orientação} = {ASE, H2O, distância, orientação}

ADESÃO: ADESÃO: atração entre partículas de natureza atração entre partículas de natureza

distinta (L-S) devido a: distinta (L-S) devido a:

_Tensão superficial d’água (há necessidade ar)_Tensão superficial d’água (há necessidade ar)


Consistência Consistência depende dedepende de

TexturaTextura: : em solo argiloso em solo argiloso

MineralogiaMineralogia: : em 2:1 em 2:1

Ex.: Vertissolo x LatossoloEx.: Vertissolo x Latossolo

MOMO: : em solo argiloso, em solo argiloso, em solo em solo

arenosoarenoso

EstruturaEstrutura: : com a agregação com a agregação

Solo Molhado: Plasticidade e PegajosidadeSolo Molhado: Plasticidade e Pegajosidade

- Não plástico; Ligeiramente plástico; - Não plástico; Ligeiramente plástico; Plástico; Muito plásticoPlástico; Muito plástico

- Não pegajoso; Lig. Pegajoso; Pegajoso; - Não pegajoso; Lig. Pegajoso; Pegajoso; Muito pegajosoMuito pegajoso


Consistência Consistência condicionacondiciona

Condições de preparo e cultivo-APLIC. Condições de preparo e cultivo-APLIC.

PRÁT. PRÁT.

Resistência à penetração raízesResistência à penetração raízes

Estrutura (estabilidade de agregados)Estrutura (estabilidade de agregados)

ErodibilidadeErodibilidade


UMIDADE X CONSISTÊNCIAUMIDADE X CONSISTÊNCIA

durezdurezaa

friabilidafriabilidadede

plasticidaplasticidadede

Pegaj.Pegaj.

SECOSECO ÚMIDOÚMIDO MOLHADMOLHADOO

MUITOMUITOMOLHADOMOLHADO

ADESÃOADESÃOCOESÃOCOESÃO


SOLO SECO - SOLO SECO - não há adesão e a coesão é máxima não há adesão e a coesão é máxima

- - DUREZADUREZA

SOLO ÚMIDO - SOLO ÚMIDO - a coesãoa coesão e a adesão e a adesão. As duas . As duas

forças ocorrem conjuntamente - forças ocorrem conjuntamente - FRIABILIDADEFRIABILIDADE

(solo é menos compactável)(solo é menos compactável)

SOLO MOLHADO - SOLO MOLHADO - a coesão desaparece e a a coesão desaparece e a

adesão atinge o máximo - adesão atinge o máximo - PLASTICIDADEPLASTICIDADE

MUITO MOLHADO -MUITO MOLHADO - os filmes de água que os filmes de água que

recobrem as partículas se tornam mais espessos - recobrem as partículas se tornam mais espessos -

PEGAJOSIDADEPEGAJOSIDADE

SOLO SATURADO - SOLO SATURADO - FLUIDEZFLUIDEZ

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