Overview
Fonte: Laboratórios do Dr. Ian Pepper e Dr. Charles Gerba - Universidade do Arizona
Autor de Demonstração: Bradley Schmitz
Os solos normalmente contêm uma quantidade finita de água, que pode ser expressa como o "teor de umidade do solo". Essa umidade existe dentro dos espaços poros entre os agregados do solo (espaço poros agregados inter-agregados) e dentro dos agregados do solo (espaço poros intra-agregado)(Figura 1). Normalmente este espaço poros é ocupado por ar e/ou água. Se todos os poros são ocupados pelo ar, o solo está completamente seco. Se todos os poros estão cheios de água, diz-se que o solo está saturado.
Figura 1. Espaço poroso no solo.
Principles
Em ambientes naturais ao ar livre, a água é adicionada ao solo através de chuvas ou irrigação deliberada de plantas. Em ambos os casos, a umidade do solo aumenta à medida que mais poros ficam cheios de água às custas do ar. Se todos os poros ficarem cheios de água, o excesso de água agora deixará de cair(Figura 2) através de poros contínuos do solo, até que a chuva ou irrigação cesse. A lixiviação continuará até que os filmes de água dentro dos poros sejam mantidos pela tensão superficial dos coloides do solo contra a força da gravidade. Tal situação é referida como o solo estar em "capacidade de campo" em relação à umidade do solo. Um solo em capacidade de campo tem poros parcialmente cheios de ar, cercados por filmes de umidade do solo. Normalmente, um solo em capacidade de campo é ideal para o crescimento das plantas e microrganismos do solo aeróbico, uma vez que tanto o ar quanto a água estão disponíveis. Em contraste, um solo saturado criará condições anaeróbicas alagadas que podem matar plantas e suprimir micróbios do solo aeróbico, ao mesmo tempo em que estimula micróbios anaeróbicos.
Figura 2. Nutrientes lixiviando no solo.
Considere uma amostra de solo úmido dentro de um recipiente como um béquer. O peso do solo úmido consiste no peso das partículas secas do solo mais o peso da água dentro do solo. Se mais água for adicionada ao solo, o peso úmido do solo aumenta. O peso seco das partículas do solo dentro da amostra é fixado, ou seja,um peso que é o peso seco. Em contraste, há um número infinito de pesos molhados, dependendo da quantidade de água adicionada ao solo. Por causa disso, ao fazer experimentos de laboratório com o solo, o teor de umidade do solo é normalmente expresso em uma base de peso seco, pois o peso seco é constante ao longo do tempo, enquanto o peso úmido ou úmido pode mudar com o tempo. Ao expressar os resultados de um experimento como o teor de nutrientes de um solo, o uso da base de peso seco fornece padronização do resultado final.
Procedure
- Pese os dois pratos de alumínio.
- Alíquotar aproximadamente 50 g de solo úmido em cada prato de alumínio e reweigh os pratos. Assim, o peso úmido da amostra do solo é agora conhecido.
- Seque o solo durante a noite a 105 °C no forno.
- Retire os pratos do forno e deixe esfriar.
- Reweigh os pratos mais o forno solo seco. Agora o peso do solo seco é conhecido.
A quantidade de água mantida no solo é um componente importante dos processos biológicos e ecológicos, e é usada em aplicações como agricultura, prevenção de erosão, controle de enchentes e previsão de seca.
Os solos normalmente contêm uma quantidade finita de água, que pode ser expressa como o teor de umidade do solo. A umidade existe no solo dentro dos espaços poros entre os agregados do solo, chamado espaço porosinter-agregado, e dentro dos poros no próprio solo, chamado espaço intra-agregadode poros. Se o espaço dos poros é ocupado inteiramente pelo ar, o solo está completamente seco. Se todos os poros estão cheios de água, o solo está saturado.
A medição da quantidade de água mantida dentro do solo, ou o teor de umidade do solo, é essencial para a compreensão das características do solo e dos tipos de plantas e microrganismos que residem nele.
Este vídeo introduzirá o básico do teor de umidade do solo e demonstrará o procedimento para determinar o teor de umidade em laboratório.
Em ambientes ao ar livre, a água é adicionada ao solo naturalmente através da chuva ou deliberadamente com a irrigação das plantas. À medida que os poros do solo ficam cheios de água em detrimento do ar, a umidade do solo aumenta. Quando todos os poros estão cheios de água, o solo está saturado. Se o solo na superfície estiver saturado, o excesso de água deixará o pó para baixo através dos poros em solo mais profundo. O lixiviação continua até que não haja água suficiente para saturar todo o espaço dos poros. Neste ponto os poros contêm um pouco de ar e pelístices finos de umidade. Os filmes de água dentro dos poros são mantidos pela tensão superficial dos coloides do solo, assim a água pára de lixiviar.
Após a lixiviação parar, e o excesso de água ter sido drenado do solo, o solo é descrito como estando em capacidade de campo. O solo em capacidade de campo tem poros que são parcialmente preenchidos com ar, cercados por filmes de umidade. O solo em campo é ideal para o crescimento das plantas e microrganismos do solo aeróbico, uma vez que tanto o ar quanto a água estão disponíveis. Em contraste, o solo saturado, onde todos os poros estão cheios de água, criará um ambiente anaeróbico que pode matar plantas e suprimir micróbios do solo aeróbico.
A massa de solo úmido consiste na massa das partículas secas do solo, além da massa da água dentro do solo. A massa seca das partículas do solo é fixada, enquanto a quantidade de água dentro do solo úmido pode variar. Portanto, o teor de umidade é calculado em uma base seca, em vez de uma base de massa total, para garantir a consistência. O teor de umidade do solo é descrito como a razão da massa de água mantida no solo para o solo seco. A massa de água é determinada pela diferença antes e depois de secar o solo.
O experimento a seguir demonstrará como medir o teor de umidade do solo em laboratório usando esses princípios.
Para começar, colete amostras de solo e transfira-as para o laboratório. Amostras de solo podem ser coletadas no campo usando um solo ou uma espátula. O uso de um solo permite que o solo seja amostrado em profundidades específicas. Transfira-os para o laboratório. Pesar dois pratos de alumínio, e registrar com precisão o peso de cada prato. Alíquota aproximadamente 20 g do solo úmido em cada prato de alumínio, em seguida, reweigh o prato. Subtraia o peso do prato vazio do prato completo para adquirir o peso úmido do solo.
Em seguida, seque o solo durante a noite em um forno definido para 105 °C. No dia seguinte, remova cuidadosamente as amostras de solo do forno usando pinças. Coloque as amostras de solo na parte superior do banco para esfriar. Quando as amostras de solo seco estiverem frias, ressunei-as e registe-as e registe o peso total. Subtraia o peso do prato de alumínio e registre o peso seco do solo.
Calcule o teor de umidade do solo subtraindo o peso do solo seco do peso do solo úmido e, em seguida, dividindo-se pelo peso do solo seco.
Embora a medida seja simples, é importante determinar o teor de umidade do solo para entender melhor as características do solo.
O teor de umidade do solo desempenha um grande rolo nas preocupações ambientais, especialmente quando se considera o escoamento do solo que pode conter fertilizantes e pesticidas. Neste exemplo, o escoamento do solo foi analisado por meio de um estudo simulado de chuva, a fim de determinar a retenção de um composto em solo úmido.
O solo, contendo ureia, foi embalado em caixas de solo e montado sob um simulador de chuva. O escoamento do solo foi coletado, e a concentração de ureia na água do escoamento calculada. A quantidade de ureia no escoamento do solo foi maior para solos com maior teor de umidade, indicando que a ureia é melhor absorvida em solo mais seco do que em umidade.
O destino dos produtos químicos no solo também pode ser analisado por amostragem direta de água dos poros, utilizando um liseímetro, como mostra este exemplo. Neste experimento, foram instalados linfômetros, ou tubos metálicos longos, em solo com grama de grama para analisar a água dos poros em solo vegetativo.
O amostrador de água dos poros foi então instalado, e a água bombeada do liseímetro após a aplicação de produtos químicos no solo. A água coletada foi então analisada, e a concentração de produtos químicos aplicados correlaciona-se à profundidade do solo e ao teor de umidade.
Os resultados demonstraram que a concentração do monódio de herbicida arsenato de metila, ou MSMA, foi a mais alta nos 2 cm superiores do solo.
Você acabou de assistir a introdução do JoVE ao conteúdo de umidade do solo. Agora você deve entender como medir com precisão o teor de umidade do solo em laboratório. Obrigado por assistir!
Results
Calcule o teor de umidade do solo para cada uma das amostras de réplica usando a seguinte equação:
% teor de umidade (MC) = 
(base seca wt. )
Cálculos de exemplo:
M = 102 g
D = 90 g
∴ % MC = 
MC = 13,3%
Com a adição de 5 g de água, o novo M = 107 e D ainda equivale a 90
∴ % MC = 
Novo MC = 18,9%
Applications and Summary
O conhecimento do teor de umidade de um solo em uma base de peso seco é útil de várias maneiras. Por exemplo, se os experimentos são conduzidos com o solo que deve ser alterado com uma concentração conhecida de fertilizante de amônio (por exemplo 50 μg/g), então o teor de umidade em uma base de peso seco deve ser determinado. Se o cálculo fosse concluído em base de peso úmido, a quantidade de fertilizante a ser adicionado dependeria do teor de umidade (e, portanto, do peso úmido) da amostra do solo. Da mesma forma, se forem consideradas plantas em vasos, o teor de umidade deve ser conhecido para garantir que o solo não esteja muito seco (não há umidade suficiente para o crescimento da planta) ou muito úmido (encharcado e anaeróbico). Em uma situação de campo, o conhecimento do teor de umidade do solo pode evitar o excesso de irrigação e lixiviação de nutrientes do solo.
