Física do Solo e Relações Hídricas
A física do solo estuda o estado físico e o comportamento do solo, especialmente como a água é retida e se move através da rede de poros, como a estrutura sólida é organizada e como o calor e o ar se movem dentro dela.
Definition
A física do solo é o estudo das propriedades e processos físicos dos solos, particularmente a retenção e o transporte de água, ar e calor no meio poroso formado pelos sólidos do solo e seus espaços porosos.
Scope
Esta área abrange o armazenamento e o estado energético da água no solo, o movimento da água por infiltração e fluxo não saturado, a arquitetura da estrutura e porosidade do solo, e o transporte de calor e gases. Ela trata o solo como um meio poroso trifásico de sólidos, água e ar, e fornece a base física para irrigação, drenagem e suprimento de água para plantas, qualificado aqui como relações solo-água para distingui-lo da água subterrânea e da hidrologia de superfície.
Sub-topics
Core questions
- Como a água é retida no solo e como descrevemos seu estado energético?
- Como a água se infiltra e se move através do solo não saturado?
- Como a estrutura e a porosidade do solo governam o armazenamento e o fluxo?
- Como o calor e o ar se movem através do solo e afetam as raízes e os microrganismos?
Key concepts
- Potencial hídrico do solo (mátrico, gravitacional, osmótico)
- Curva de retenção de água
- Capacidade de campo e ponto de murcha
- Condutividade hidráulica
- Infiltração e fluxo não saturado
- Porosidade, densidade aparente e aeração
Key theories
- Potencial hídrico do solo
- O estado energético da água no solo é descrito por seu potencial total, a soma dos componentes gravitacional, mátrico e osmótico, que determina se e em que direção a água se moverá e quão disponível ela está para as plantas.
- Equação de Richards para fluxo não saturado
- Richards combinou a lei de Darcy com a conservação de massa para o solo não saturado, resultando em uma equação diferencial parcial na qual a condutividade hidráulica depende fortemente do teor de água, a base da dinâmica quantitativa solo-água.
- Meio poroso trifásico
- O comportamento do solo é governado pelas proporções relativas e arranjo de sólidos, água e ar; a distribuição do tamanho dos poros, definida pela textura e estrutura, controla a retenção de água, drenagem, aeração e fluxo de calor.
Clinical relevance
A física do solo sustenta a gestão da água para a agricultura e o meio ambiente: ela determina quanta água um solo pode armazenar para as plantas, quão rápido ela se infiltra e drena, como a irrigação e a drenagem devem ser projetadas, e como a compactação e a perda de estrutura prejudicam o crescimento das raízes e aumentam o escoamento superficial e a erosão.
History
A física quantitativa do solo surgiu do conceito de potencial capilar de Buckingham no início do século XX, da equação de Richards de 1931 para o fluxo não saturado, e do trabalho de meados do século sobre retenção de água e capacidade de campo. Os textos de Hillel sintetizaram o campo, ligando a física solo-água ao crescimento das plantas e aos processos ambientais.
Key figures
- Daniel Hillel
- Lorenzo A. Richards
- Edgar Buckingham
Related topics
Seminal works
- hillel1998
- richards1931
- brady2016
Frequently asked questions
- Por que o solo arenoso seca mais rápido que o solo argiloso?
- Solos arenosos possuem poros grandes que drenam rapidamente sob a ação da gravidade e retêm pouca água contra ela, enquanto solos argilosos possuem muitos poros finos que retêm água por forças capilares e de superfície, de modo que as argilas armazenam mais água disponível para as plantas e secam mais lentamente.
- O que significa potencial hídrico do solo?
- O potencial hídrico do solo mede o estado energético da água no solo em relação à água livre; a água se move de um potencial mais alto para um mais baixo, e quanto mais negativo o potencial, mais fortemente a água é retida e mais as plantas precisam trabalhar para extraí-la.