Modeling of soil water retention based on 3D micro-tomographic image analysis

This paper proposes the use of an algorithm based on the mercury intrusion porosimetry (MIP) method to obtain the water retention characteristic curve (pF curve) of a soil under different treatments. 3D X-ray micro-tomographic images were used to quantify pore size distribution, which was employed for the evaluation of the water retention in different matric potentials. The results showed very good agreement between the traditional method (obtained by suction tables) and that one based on the MIP algorithm. It means that the use of simulation procedures can be an interesting alternative for the measurement of soil water retention properties

Curva de retenção de água no solo pelo método do papel-filtro

O método mais tradicional para determinação da curva de retenção de água no solo emprega a câmara de pressão de Richards. Por questões práticas, a busca por métodos alternativos ao de Richards, financeiramente mais acessíveis e menos morosos, faz-se interessante. Diante disso, desenvolveu-se o presente trabalho com o objetivo de avaliar o uso do método do papel-filtro. Para isso, realizou-se inicialmente coleta, caracterização física e preparo de amostras indeformadas de um Latossolo Vermelho distroférrico típico e ensaio em câmara de Richards, utilizando pressões de 0, 10, 30, 60, 100, 300, 500, 1000 e 1500 kPa. No ensaio com o papel-filtro, mediu-se o potencial matricial da água em amostras cujas umidades foram previamente estabelecidas, utilizando-se curva de calibração adequada. Os ensaios resultaram em pontos de pressão versus umidade, que foram ajustados pelo modelo de van Genuchten, utilizando o programa RETC. Realizou-se uma análise comparativa de valores de umidade volumétrica estimados pelo modelo ajustado nos ensaios com o papel-filtro com a curva de retenção ajustada obtida pela câmara de Richards. Por meio dessa comparação, verificou-se a aplicabilidade do método do papel-filtro para determinação da curva de retenção de água no solo agrícola utilizado

State-space approach for the analysis of soil water content and temperature in a sugarcane crop A abordagem de estado-espaço na análise do conteúdo de água e temperatura do solo em uma cultura de cana

The state-space approach is used to describe surface soil water content and temperature behaviour, in a field experiment in which sugarcane is submitted to different management practices. The treatments consisted of harvest trash mulching, bare soil, and burned trash, all three in a ratoon crop, after first cane harvest. One transect of 84 points was sampled, meter by meter, covering all treatments and borders. The state-space approach is described in detail and the results show that soil water contents measured along the transect could successfully be estimated from water content and temperature observations made at the first neighbour.<br>Para estudar o comportamento do conteúdo de água e da temperatura na camada superficial do solo, a abordagem "state-space" foi empregada em dados obtidos em uma cultura de cana submetida à práticas distintas de manejo. Os tratamentos constaram de cobertura morta com palha (e ponteiros), solo nu e palha queimada, todos no início da primeira soca. As amostragens foram realizadas em uma transeção de 84 pontos, metro a metro, cobrindo todos os tratamentos e bordaduras. A metodologia "state-space" é descrita em detalhe e os resultados mostram que o conteúdo de água no solo pode ser estimado com sucesso a partir de dados de conteúdo de água e de temperatura observados no primeiro vizinho. Para estudar o comportamento do conteúdo de água e da temperatura na camada superficial do solo, a abordagem "state-space" foi empregada em dados obtidos em uma cultura de cana submetida à práticas distintas de manejo. Os tratamentos constaram de cobertura morta com palha (e ponteiros), solo nu e palha queimada, todos no início da primeira soca. As amostragens foram realizadas em uma transeção de 84 pontos, metro a metro, cobrindo todos os tratamentos e bordaduras. A metodologia "state-space" é descrita em detalhe e os resultados mostram que o conteúdo de água no solo pode ser estimado com sucesso a partir de dados de conteúdo de água e de temperatura observados no primeiro vizinho

Funil de haines modificado: curvas de retenção de solos próximos à saturação Modified haines' funnel: soil water retention curves of soil samples near saturation

O movimento da água através da matriz do solo é geralmente modelado pelas equações de Darcy, Darcy-Buckingam e Richards, cujo uso está baseado no conhecimento de algumas propriedades físicas do solo, como, por exemplo, a distribuição de poros e a retenção de água pelo solo. A retenção de água pelo solo é conhecida a partir da determinação de sua curva de retenção (CR) ou curva característica. O primeiro objetivo deste trabalho foi apresentar um aparato simples, desenvolvido pela modificação do funil de placa porosa (funil de Haines), para a investigação e o levantamento de CRs detalhadas, em amostras de solos em condições de umidade próximas à saturação e em amostras com potenciais mátricos (&#968;m) que vão desde 0 kPa a aproximadamente -12 kPa (120 cm de altura de coluna de água). Foram investigados agregados de um Latossolo Vermelho distrófico (LVd) de uma região do Estado do Paraná, cujos diâmetros médios e densidades variaram, respectivamente, entre 1,6 e 5,7 cm e 1,01 e 1,31 g cm-3, e amostras arenosas reconstituídas com areias de diâmetros médios entre 0,106 mm e 2,000 mm, com dimensões fractais de fracionamento (Df) entre 2,5 e 3,0. O segundo objetivo do trabalho foi inferir a distribuição de poros das amostras investigadas. Isso foi conseguido utilizando-se os parâmetros de ajuste da curva de van Genuchtenaos pontos das CRs obtidas para a determinação da Função Capacidade de Água (FCA). Pela análise dessas FCAs, observou-se que as amostras de agregados de solo apresentaram um sistema poroso de maior complexidade; e que a variação da granulometria do solo arenoso está diretamente relacionada às modificações de suas propriedades de retenção de água. Finalmente, a variação na densidade dos agregados investigados não alterou significativamente o comportamento das curvas de retenção na faixa de tensões estudadas.<br>Water movement through the soil matrix is generally modeled using equations of Darcy, Darcy-Buckingham and Richards, which are based on the knowledge of some soil physical properties such as, soil pore size distribution and water retention characteristics. Soil water retention is determined by the soil water retention curve (SWRC) of the soil. The first objective of this study is to develop a simple apparatus by a modification of the Haines' funnel, to obtain detailed SWRC of near-saturation soil samples, samples in matric potentials (&#968;m) varying from 0 to -12 kPa (water column 120 cm). Soil aggregates of a Dystrophic Red Latosol (LVd) from Paraná were investigated, with an average diameter between 1.6 and 5.7 cm, soil bulk density between 1.01 and 1.31 g cm-3, respectively, and reconstituted sand samples, with a mean sand size of 0.106 µm to 2.000 mm, with fractal fragmentation dimensions (Df) varying from 2.5 to 3.0. A second objective was to analyze the soil pore size distribution of the soil samples. For this purpose the van Genuchten interpolation equation parameters were used to establish the water storage function (WSF) of the samples. In conclusion, an analysis of the WSFs showed that the soil aggregates had a more complex soil pore system; that the soil particle distribution of the sandy soil is directly related to their water retention properties; and finally, that bulk density did not significantly affect soil water retention of the soil aggregates