Name: Medições do Potencial Hídrico e Condutividade do Solo com base em um Experimento de Evaporação Simples usando um Analisador de Propriedades Hidráulicas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-08-09T13:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 21 s
Description: Aprenda a medir o potencial hídrico e a condutividade do solo usando um experimento de evaporação com analisador de propriedades hidráulicas. Este método gera dados de alta qualidade para pesquisa em saúde do solo.

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<meta charset="utf8"></head><body>Protocolo para Medição de Propriedades Hidráulicas do Solo por Evaporação

<ol><li>Malaya, C., Sreedeep, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+review+on+the+parameters+influencing+soil-water+characteristic+curve%5BTitle%5D)+AND+%22J+Irrig+Drain+Eng%22%5BJournal%5D)">Critical review on the parameters influencing soil-water characteristic curve.</a> J Irrig Drain Eng. 138 (1), 55-62 (2011).</li>
<li>Schelle, H., Heise, L., Jänicke, K., Durner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water+retention+characteristics+of+soils+over+the+whole+moisture+range%3A+A+comparison+of+laboratory+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Water retention characteristics of soils over the whole moisture range: A comparison of laboratory methods.</a> Eur J Soil Sci. 64 (6), 814-821 (2013).</li>
<li>Iheshiulo, E. M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crop+rotations+influence+soil+hydraulic+and+physical+quality+under+no-till+on+the+Canadian+prairies%5BTitle%5D)+AND+%22Agric+Ecosyst+Environ%22%5BJournal%5D)">Crop rotations influence soil hydraulic and physical quality under no-till on the Canadian prairies.</a> Agric Ecosyst Environ. 361, 108820(2024).</li>
<li>Mozaffari, H., Moosavi, A. A., Sepaskhah, A., Cornelis, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+effects+of+land+use+type+and+management+on+sorptivity%2C+macroscopic+capillary+length+and+water-conducting+porosity+of+calcareous+soils%5BTitle%5D)+AND+%22Arid+Land+Res+Manag%22%5BJournal%5D)">Long-term effects of land use type and management on sorptivity, macroscopic capillary length and water-conducting porosity of calcareous soils.</a> Arid Land Res Manag. 36 (4), 371-397 (2022).</li>
<li>Rezaei, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+to+relevantly+characterize+hydraulic+properties+of+saline+and+sodic+soils+for+water+and+solute+transport+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">How to relevantly characterize hydraulic properties of saline and sodic soils for water and solute transport simulations.</a> J Hydrol. 598, 125777(2021).</li>
<li>Kiani, M., Hernandez-Ramirez, G., Quideau, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+variation+of+soil+quality+indicators+as+a+function+of+land+use+and+topography%5BTitle%5D)+AND+%22Can+J+Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Spatial variation of soil quality indicators as a function of land use and topography.</a> Can J Soil Sci. 100 (4), 463-478 (2020).</li>
<li>Ghezzehei, T. A., Sulman, B., Arnold, C. L., Bogie, N. A., Berhe, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+role+of+soil+water+retention+characteristic+on+aerobic+microbial+respiration%5BTitle%5D)+AND+%22BG%22%5BJournal%5D)">On the role of soil water retention characteristic on aerobic microbial respiration.</a> BG. 16 (6), 1187-1209 (2019).</li>
<li>Mapa, R. B., Green, R. E., Santo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+variability+of+soil+hydraulic+properties+with+wetting+and+drying+subsequent+to+tillage%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Temporal variability of soil hydraulic properties with wetting and drying subsequent to tillage.</a> SSSAJ. 50 (5), 1133-1138 (1986).</li>
<li>Parker, N., Patrignani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Revisiting+laboratory+methods+for+measuring+soil+water+retention+curves%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Revisiting laboratory methods for measuring soil water retention curves.</a> SSSAJ. 87 (2), 417-424 (2023).</li>
<li>Solone, R., Bittelli, M., Tomei, F., Morari, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Errors+in+water+retention+curves+determined+with+pressure+plates%3A+Effects+on+the+soil+water+balance%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">Errors in water retention curves determined with pressure plates: Effects on the soil water balance.</a> J Hydrol. 470, 65-74 (2012).</li>
<li>Cresswell, H. P., Green, T. W., McKenzie, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+adequacy+of+pressure+plate+apparatus+for+determining+soil+water+retention%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">The adequacy of pressure plate apparatus for determining soil water retention.</a> SSSAJ. 72 (1), 41-49 (2008).</li>
<li>Wind, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWind%2C+G+%22Capillary+conductivity+data+estimated+by+a+simple+method%22">Capillary conductivity data estimated by a simple method</a>. , IAHS, Gentbrugge, Netherlands and UNESCO. Paris. (1968).</li>
<li>Schindler, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ein+Schnellverfahren+zur+Messung+der+Wasser-leitf%C3%A4higkeit+im+teilges%C3%A4ttigten+Boden+an+Stechzylinderproben.Arch%5BTitle%5D)+AND+%22Acker-+Pflanzenbau+Bodenkd%22%5BJournal%5D)">Ein Schnellverfahren zur Messung der Wasser-leitfähigkeit im teilgesättigten Boden an Stechzylinderproben.Arch.</a> Acker- Pflanzenbau Bodenkd. 24, 1-7 (1980).</li>
<li>Peters, A., Durner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simplified+Evaporation+Method+for+Determining+Soil+Hydraulic+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">Simplified Evaporation Method for Determining Soil Hydraulic Properties.</a> J Hydrol. 356, 147-162 (2008).</li>
<li>METER Operation Manual HYPROP 2, METER Group AG, Munich, Germany. , 
 <a target="_blank" href="http://library.metergroup.com/Manuals/18263_HYPROP_Manual_Web.pdf">http://library.metergroup.com/Manuals/18263_HYPROP_Manual_Web.pdf</a> (2015).</li>
<li>Lipovetsky, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HYPROP+measurements+of+the+unsaturated+hydraulic+properties+of+a+carbonate+rock+sample%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hydrol%22%5BJournal%5D)">HYPROP measurements of the unsaturated hydraulic properties of a carbonate rock sample.</a> J Hydrol. 591, (2020).</li>
<li>Daly, E. J., Kim, K., Hernandez-Ramirez, G., Klimchuk, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+response+of+soil+physical+quality+parameters+to+a+perennial+grain+crop%5BTitle%5D)+AND+%22Agric+Ecosyst+Environ%22%5BJournal%5D)">The response of soil physical quality parameters to a perennial grain crop.</a> Agric Ecosyst Environ. 343, 108265(2023).</li>
<li>Guenette, K. G., Hernandez-Ramirez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tracking+the+influence+of+controlled+traffic+regimes+on+field+scale+soil+variability+and+geospatial+modelling+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Geoderma%22%5BJournal%5D)">Tracking the influence of controlled traffic regimes on field scale soil variability and geospatial modelling techniques.</a> Geoderma. 328, 66-78 (2018).</li>
<li>Hebb, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+physical+quality+varies+among+contrasting+land+uses+in+Northern+Prairie+regions%5BTitle%5D)+AND+%22Agric+Ecosyst+Environ%22%5BJournal%5D)">Soil physical quality varies among contrasting land uses in Northern Prairie regions.</a> Agric Ecosyst Environ. 240, 14-23 (2017).</li>
<li>Shokrana, M. S. B., Ghane, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+soil+water+characteristic+curve+using+HYPROP2%5BTitle%5D)+AND+%22MethodsX%22%5BJournal%5D)">Measurement of soil water characteristic curve using HYPROP2.</a> MethodsX. 7, 100840(2020).</li>
<li>Brooks, R. H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrooks%2C+RH+%22Hydraulic+properties+of+porous+media%22">Hydraulic properties of porous media</a>. , Colorado State University. (1965).</li>
<li>Kosugi, K. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lognormal+distribution+model+for+unsaturated+soil+hydraulic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resour+Res%22%5BJournal%5D)">Lognormal distribution model for unsaturated soil hydraulic properties.</a> Water Resour Res. 32 (9), 2697-2703 (1996).</li>
<li>Fredlund, D. G., Xing, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Equations+for+the+soil-water+characteristic+curve%5BTitle%5D)+AND+%22Can+Geotech+J%22%5BJournal%5D)">Equations for the soil-water characteristic curve.</a> Can Geotech J. 31 (4), 521-532 (1994).</li>
<li>van Genuchten, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+closed-form+equation+for+predicting+the+hydraulic+conductivity+of+unsaturated+soils%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils.</a> SSSAJ. 44, 892-898 (1980).</li>
<li>Schindler, U., Durner, W., von Unhold, G., Müller, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaporation+method+for+measuring+unsaturated+hydraulic+properties+of+soils%3A+Extending+the+measurement+range%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Evaporation method for measuring unsaturated hydraulic properties of soils: Extending the measurement range.</a> SSSAJ. 74 (4), 1071-1083 (2010).</li>
<li>Bagnall, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selecting+soil+hydraulic+properties+as+indicators+of+soil+health%3A+Measurement+response+to+management+and+site+characteristics%5BTitle%5D)+AND+%22SSSAJ%22%5BJournal%5D)">Selecting soil hydraulic properties as indicators of soil health: Measurement response to management and site characteristics.</a> SSSAJ. 86 (5), 1206-1226 (2022).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Balões Buchner de 4 L (dois)</td><td>Vários</td><td>n/a</td><td>Recipientes para desgaseificação de água</td></tr><tr><td>20 mL Seringa, ponta fina</td><td>BD</td><td>BD-302830</td><td></td></tr><tr><td>Filtro de café</td><td>Vários</td><td>n/a</td><td>Evita que o solo saia do núcleo durante a imersão</td></tr><tr><td>Conjunto Completo HYPROP</td><td>Hoskin</td><td>110813/E240-M020210</td><td>eixo helicoidal do tensiômetro, tubo para seringa a vácuo e adaptador de recarga, guia helicoidal, adaptador USB HYPROP, unidade de sensor HYPROP, eixos do tensiômetro (50 mm e 25 mm), placa de saturação, adaptador de recarga, junta de silicone, conjunto de anéis de vedação, balança LABROS, software, cabos</td></tr><tr><td>Unidade de recarga HYPROP Hoskin</td><td></td><td>108899/ E240-M020258</td><td>bomba de vácuo, montagem a vácuo, montagem em copo, adaptadores de recarga</td></tr><tr><td>Grandes Banheiras de Plástico</td><td>Vários</td><td>n/a</td><td>Mantém núcleos de água e solo durante a saturação</td></tr><tr><td>Suporte de martelamento do MEDIDOR</td><td>Hoskin</td><td>100255/E240-100201</td><td></td></tr><tr><td>Martelo de Borracha</td><td>Home Depot</td><td>18CT1031</td><td>Ferramenta de coleta de amostras usada com suporte para martelar</td></tr><tr><td>Pá</td><td>Home Depot</td><td>83200</td><td></td></tr><tr><td>Anel de Amostragem de Solo incl. 2 tampas</td><td>Hoskin</td><td>100254/E240-100101</td><td></td></tr><tr><td>Placa de agitação/ Barra de agitação</td><td>Vários</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>Espátula</td><td>Home Depot</td><td>91365</td><td></td></tr></tbody></table>

medições do potencial hídrico e condutividade do solo com base em um experimento de evaporação simples usando um analisador de propriedades hidráulicas

Measurements of Soil Water Potential and Conductivity based on a Simple Evaporation Experiment using a Hydraulic Property Analyzer

Ao concluir uma campanha de medição adequada seguindo o protocolo acima, será possível visualizar a saída de dados do experimento no software de análise. As curvas de saída se originam de leituras de tensiômetros que medem a tensão da água (hPa) ao longo do tempo (t), e a curva inicial desses dados é gerada imediatamente após o término da campanha. Exemplos selecionados de curvas de tensão de duas amostras de solo podem ser examinados para ilustrar resultados ótimos e subótimos (Figura 2). Os resultados ideais devem ter uma curva de saída contendo uma cavitação clara e um ponto de entrada de ar, para melhor informar um SWRC. Se não houver cavitação clara e ponto de entrada de ar, os dados ainda podem ser usados, mas o SWRC se torna menos preciso e é necessário mais pós-processamento dentro do software.
O software de análise contém vários modelos que os usuários podem empregar para analisar medições de tensão 21,22,23,24. Na maioria dos casos, o modelo van Genutchen/Mualem é uma escolha eficaz para dados; no entanto, os usuários têm a opção de selecionar o modelo que melhor se adapta aos seus dados15. Em seguida, o software aplica esse modelo à curva de tensão e as curvas modeladas ficam disponíveis na guia de saída. A retenção de água, θ(h) e a condutividade hidráulica insaturada K(h) ou K(θ) são todas geradas pelo software de modelagem, onde θ é o teor volumétrico de água, K a condutividade hidráulica e h o potencial matricial14. Um exemplo representativo da saída de dados SWRC e de condutividade hidráulica pode ser visto na Figura 3. Os dados de saída que se ajustam ao modelo van Genutchen/Maulem podem ser vistos na Figura 4.
A curva de saída resultante informa as curvas de saída modeladas que são a base de muitos dados descritivos e hidráulicos do solo. Principalmente, o SWRC é gerado a partir dos dados iniciais deste método, mas outros parâmetros como porosidade, densidade do solo, teor de água saturada e capacidade de campo do solo da amostra podem ser extrapolados a partir desses dados. Os resultados (Figura 4) podem ser comparados para entender as propriedades do solo que estão presentes e comparar entre os tratamentos.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig01.jpg"> Figura 1: Visão geral do fluxo de trabalho. A preparação da amostra de solo e do instrumento de propriedade hidráulica é necessária para a execução do protocolo. As setas indicam a sequência do fluxo de trabalho, começando com a preparação da amostra e do instrumento e terminando com a análise de dados e o pós-processamento da amostra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig02.jpg"> Figura 2: Exemplos de curvas de tensão ótimas e subótimas. (A) Curva ideal: ocorre medição regular, a cavitação é alcançada e a tensão no eixo do tensiômetro cai abruptamente para a pressão ambiente. A entrada de ar ocorre a ~ 700 hPa para ambas as curvas, e as medições são interrompidas logo depois. (B) Curva abaixo do ideal: a medição regular ocorre e a cavitação é alcançada, mas a tensão no eixo do tensiômetro não cai abruptamente e é difícil discernir onde a fase de entrada de ar começou. Essa curva ainda pode informar uma curva de retenção de água no solo usando o ajuste manual durante o pós-processamento de dados, mas é menos precisa do que (A). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig03.jpg"> Figura 3: Curvas de saída do software. Curvas de retenção de água no solo e condutividade hidráulica, conforme exibido no software antes de qualquer modelo ser aplicado. (A) Curva de retenção de água no solo e (B,C) curvas de condutividade hidráulica conforme aparecem no software de análise após a conclusão da análise da amostra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66942/66942fig04.jpg"> Figura 4: Curvas de saída com modelo aplicado. Figura 4 Os dados de saída podem ser ajustados a um modelo dentro do software do instrumento. Aqui os dados modelados são mostrados; (A) curva de retenção de água no solo e (B,C) curvas de condutividade hidráulica com modelo de van Genuchten-Mualem aplicadas aos dados. Raiz do erro quadrático médio (A) 0,4%, (B) 7,09%. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66942/66942fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Medições do Potencial Hídrico e Condutividade do Solo com base em um Experimento de Evaporação Simples usando um Analisador de Propriedades Hidráulicas

The measurement of soil hydraulic properties is critical in understanding the physical components of soil health as well as integrated knowledge of soil ...

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Medição de condutividade hidráulica da folha e da condutância estomática e as respostas a irradiância e Desidratação Usando a evaporação Método Flux (EFM)

Este vídeo demonstra a técnica de coleta de uma amostra de solo para análise de propriedades hidráulicas. A área de amostragem é limpa e a crosta superior é evacuada. O anel de amostragem é então colocado no solo para coletar a amostra. O anel com a amostra é então limpo, rotulado, embalado e transferido sem ser perturbado para análise.

Coleta de amostras de núcleo de solo para análise de propriedades de retenção de água

Um protocolo para a concepção e construção de um tanque de solo interface com uma pequena clima controlado túnel de vento para estudar os efeitos de forçantes atmosféricas sobre a evaporação é apresentado. Tanto o tanque de solo e túnel de vento são instrumentados com tecnologias de sensores para a medição in situ contínua das condições ambientais.

Explorando os efeitos de forçantes atmosféricas sobre evaporação: Integração Experimental da Camada Limite Atmosférica e Raso Subsurface

Aqui apresentamos uma metodologia que corresponde a um tamanho de amostra de solo e um dispositivo de medição de condutividade hidráulica para impedir o fluxo de chamadas de parede ao longo dentro do contêiner de solo sendo erroneamente incluídos nas medições de fluxo de água. Seu uso é demonstrado com amostras coletadas de um site de irrigação de efluentes.

Impactos de irrigação de efluentes na condutividade hidráulica do solo: acoplado a amostragem de campo e laboratório determinação da condutividade hidráulica saturada

Medir com precisão a temperatura e o teor de água dos 5 mm superiores da superfície do solo pode melhorar nossa compreensão dos controles ambientais em processos biológicos, químicos e físicos. Aqui descrevemos um protocolo para fabricação, calibração e realização de medições com a temperatura da superfície do solo e sensores de umidade.

Fabricação de sensores de temperatura de superfície do solo simples e baratos e sensores de conteúdo de água gravimétrica

A determinação do teor de água do solo é um requisito de missão crítica para muitas agências estaduais e federais. Este protocolo sintetiza esforços de várias agências para medir o teor de água do solo usando sensores enterrados in situ .

In situ Sensores de umidade do solo em solos não perturbados

Nematóides entomopatogênicos são vermes que vivem no solo que parasitam uma grande variedade de insetos. Demonstramos métodos de amostragem utilizados para o isolamento destes nematóides do solo utilizando duas técnicas: a iscagem inseto ea armadilha Branco modificado, para a recuperação de nematóides de amostras de solo e cadáveres de insetos infectados, respectivamente.

Amostragem do solo e isolamento de nematóides entomopatogênicos (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

O Lysimeter Dióxido de Carbono Gradiente Facility cria um 250 a 500 mL L -1 gradiente linear de dióxido de carbono em comunidades pastagem câmaras de habitação de plantas com temperatura controlada em argila, argila siltosa, e monólitos de solo arenoso. A facilidade é usada para determinar como os níveis de dióxido de carbono passadas e futuras afetar ciclismo pastagem de carbono.

A CO<sub&gt; 2</sub&gt; Facility Concentração Gradiente para Teste CO<sub&gt; 2</sub&gt; Enriquecimento do solo e efeitos sobre a função da pastagem de Ecossistemas

Este estudo apresenta um método de escavação para investigar hidrológico subsuperfície, geoquímicos e heterogeneidade microbiológica de um lisímetro de solo. O lisímetro simula um hillslope artificial que foi inicialmente sob condição homogênea e tinha sido submetido a aproximadamente 5.000 mm de água ao longo de oito ciclos de irrigação em um período de 18 meses.

Monólito escavação para Coupled Hidrológicos, geoquímicos e microbiológicos Investigações

O artigo descreve um método que aumenta o rendimento enquanto equilibra esforço e precisão para a extração de lipídios das membranas celulares de microorganismos para uso na caracterização de lipídios totais e abundância relativa de lípidos indicadores para determinar a estrutura da comunidade microbiana do solo em estudos com muitas amostras.

Um método de extração e análise de lipídios para caracterizar micróbios de solo em experimentos com muitas amostras

Aprenda a medir o potencial hídrico e a condutividade do solo usando um experimento de evaporação com analisador de propriedades hidráulicas. Este método gera dados de alta qualidade para pesquisa em saúde do solo.

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Medições do Potencial Hídrico e Condutividade do Solo com base em um Experimento de Evaporação Simples usando um Analisador de Propriedades Hidráulicas

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