Data acquisition system for measurement equipment of soil air permeability

A permeabilidade intrínseca - ou simplesmente permeabilidade do solo ao ar - é uma propriedade importante para a identificação de alterações no espaço poroso do solo causadas pelas práticas de manejo, na estimativa de propriedades do solo mais difíceis e onerosas e na composição de modelos de fluxo de fluidos em solos agrícolas e em solos contaminados. O objetivo do presente estudo foi construir um sistema de aquisição de dados (módulo eletrônico e programa computacional) para a medida da permeabilidade do solo ao ar em laboratório, utilizando-se materiais disponíveis no local e ferramentas computacionais de acesso livre. O sistema de aquisição de dados mostrou-se bastante preciso na determinação da permeabilidade do solo ao ar, com intervalo de confiança de 9,42 ± 0,085 μm² (95 %), para uma amostra-padrão constituída de partículas com diâmetro de 0,106 a 0,250 mm da fração areia de um Latossolo Vermelho-Amarelo textura média. A estimativa da permeabilidade do solo ao ar, considerando a viscosidade dinâmica do ar em função da temperatura, foi significativamente maior que a estimativa com valor fixo de viscosidade dinâmica em aproximadamente 20 ºC. A medição realizada em uma amostra de solo com estrutura indeformada de um Latossolo Vermelho foi tão precisa quanto à da amostra-padrão, e a estimativa da massa de água removida da amostra foi de 3,27 mg.The intrinsic permeability or soil air permeability is an important soil property for the identification of changes in soil porous space caused by soil tillage, in estimations of soil properties that are expensive and difficult to be determined in the laboratory, and for the formulation of flux models in cropped and contaminated soils. The purpose of this study was to develop a data acquisition system (electronic module and software) for intrinsic permeability measurement, in laboratory. High precision of the acquisition system was observed in the estimation of this property, with a confidence interval of 9.42 ± 0.085 μm² (significant at the 5 % level), in a standard soil sample consisting of particles with diameter from 0.25 to 0.106 mm of the sand fraction of a medium texture Yellow Red Latosol. The estimate of soil air intrinsic permeability considering the air dynamic viscosity as a function of temperature was significantly greater than the estimate with fixed air dynamic viscosity at approximately 20 ºC. The measurement precision of air permeability in an undisturbed Red Latosol sample was high and similar to that of the standard sample and the estimate of water mass removed from the soil sample (3.27 mg)

Rede de poros de um Cambissolo sob diferentes usos e índice S relativizado como indicador da qualidade física do solo

The objective of this work was to evaluate soil porous media quality under different uses, as well as to propose a new index to monitor changes in its structure due to management: the Srelative index. An Inceptisol under irrigated banana cultivation and secondary forest, in the Brazilian Apodi Plateau, was evaluated at three soil layers (0.0–0.1, 0.1–0.2, and 0.2–0.3 m) as to: particle size, particle and bulk density, organic matter content, intrinsic permeability to air, and water retention curve. Total porosity, index for pore continuity (defined by the ratio between soil intrinsic permeability to air and aeration porosity), volume of blocked pores, and the S and Srelative indices were determined. The Srelative index was calculated as the ratio between S-index values from undisturbed and disturbed samples of the same soil (Sundisturbed/Sdisturbed). Under the studied conditions, the Srelative index is a good quantifier of the changes imposed by soil use and management. Soil cultivation maintains or improves the quality of the evaluated attributes, except for blocked porosity, when compared with the soil under native secondary forest with ten years of regeneration after agricultural use.O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade do meio poroso de solo submetido a diferentes usos, bem como propor um novo índice para monitorar mudanças em sua estrutura devidas ao manejo: o índice Srelativo. Um Cambissolo sob cultivo de banana irrigada e mata secundária, na Chapada do Apodi, foi avaliado em três camadas (0,0–0,1, 0,1–0,2 e 0,2–0,3 m), quanto a: granulometria, densidade de partículas e do solo, conteúdo de matéria orgânica, permeabilidade intrínseca ao ar e curva de retenção de água. Foram determinados porosidade total, índice de continuidade dos poros (definido pela razão entre a permeabilidade ao ar e a porosidade de aeração), volume de poros bloqueados, e índices S e Srelativo. O índice Srelativo foi calculado como a razão entre os valores do índice S em amostras indeformadas e deformadas de um mesmo solo (Sindeformada/Sdeformada). Nas condições estudadas, o índice Srelativo mostra-se como um bom quantificador das alterações impostas pelo uso e pelo manejo do solo. O cultivo do solo mantém ou melhora a qualidade dos atributos avaliados, exceto para porosidade bloqueada, em comparação ao solo sob mata secundária com dez anos de regeneração após uso agrícola

Variabilidade espacial dos parâmetros da equação de van Genuchten em um Latossolo Vermelho-Amarelo

O conhecimento da variabilidade espacial dos parâmetros da equação de van Genuchten é importante para a interpretação de determinados indicadores de qualidade física do solo, uma vez que alguns índices derivam da curva característica da água no solo. Partindo da hipótese de que mesmo em área considerada homogênea há variabilidade espacial distinta para os parâmetros dessa equação, objetivou-se com o presente trabalho avaliar a variabilidade espacial dos parâmetros θs, θr, α, m e n em Latossolo Vermelho- Amarelo. Para esse estudo, estabeleceram-se 60 pontos de amostragem, distanciados 5 m entre si, em uma grade de 10 x 6 pontos (50 x 30 m). Foram coletadas amostras de solo com estrutura preservada em anéis de aço com dimensões de 0,05 m de altura e diâmetro, em cinco repetições na profundidade de 0,80 m, totalizando 300 amostras. Foram avaliados os atributos granulometria, densidade das partículas, densidade do solo e curva característica de água no solo. A curva foi construída considerando as tensões 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10 kPa (no funil de Haines) e 30, 50, 70 e 100 kPa (no extrator de placa porosa de Richards). Os dados foram ajustados ao modelo de van Genuchten (1980) com o programa Table Curve 2D, versão trial 5.01, inclusive para a extrapolação da umidade residual. Os parâmetros da equação de van Genuchten foram analisados quanto à variabilidade espacial com uso da técnica da diferença relativa. Concluiu-se que apesar da uniformidade na textura e na densidade do solo, os parâmetros da equação de van Genuchten variam espacialmente de modo que não há um ponto amostral único que represente o valor médio de θs, θr, α, m e n

Water balance components in an Inceptsol cropped with muskmelon drip irrigated, with and without covered surface

O conhecimento sobre o balanço de água no solo é essencial ao manejo do sistema solo-água- planta. Esta pesquisa objetivou estudar os componentes do balaço de água em Cambissolo cultivado com meloeiro irrigado por gotejamento, com e sem cobertura da superfície, em Baraúna-RN. Em área experimental de 20 m x 50 m cultivou-se melão Amarelo, variedade AF- 646, no espaçamento de 2,00 m x 0,35 m, num total de dez linhas de plantas de 50 m de extensão cada. A 1/3 e 2/3 da extensão de cada linha de plantas foram instalados quatro tensiômetros, um em cada uma das profundidades 0,1; 0,2; 0,3 e 0,4 m. A instalação foi feita adjacente à linha de irrigação (0,1 m da linha de plantas) entre duas plantas selecionadas, com os tensiômetros espaçados 0,1 m entre si. Em cinco linhas aleatórias fez-se a cobertura com folhas secas de bananeira (Musa sp.) ao longo da linha de gotejamento numa faixa de 0,5 m. Nas outras cinco manteve-se o cultivo sem cobertura. Assim, o experimento consistiu de dois tratamentos, com dez repetições, em quatro períodos fenológicos: inicial (7-22 DAS dias após a semeadura), vegetativo (22-40 DAS), frutificação (40-58 DAS) e maturação (58-70 DAS). As precipitações pluviais foram medidas com pluviômetro e as armazenagens de água estimadas pelo método do trapézio, a partir das leituras dos tensiômetros e das curvas de retenção. Para a determinação das densidades de fluxo de água no limite inferior do volume de controle de solo (0,3 m), foram considerados os tensiômetros nas profundidades 0,2; 0,3 e 0,4 m, sendo que o tensiômetro a 0,3 m foi utilizado para estimar o conteúdo de água no solo, com uso da curva de retenção de água para esta profundidade, e os outros dois para o cálculo do gradiente de potencial total. As densidades de fluxo foram calculadas pela equação de Darcy-Buckingham, com a condutividade hidráulica do solo determinada pelo método do perfil instantâneo. O deflúvio superficial foi desconsiderado e a evapotranspiração real da cultura foi calculada pela equação do balanço de massas. Concluiu-se que: a) à 0,2 m de profundidade a condutividade hidráulica do solo foi baixa; b) o manejo da irrigação com tensiômetros permitiu redução de 45% na lâmina de água em relação à usualmente praticada na região, sem afetar a produtividade da cultura; c) houve efeito positivo da cobertura do solo sobre a armazenagem de água, especialmente nos estádios inicial e vegetativo da cultura; d) o método do balanço de água no solo mostrou-se eficiente na estimativa da evapotranspiração real, em condições de cultivo de meloeiro irrigado; e) a aplicação de uma única lâmina diária de irrigação, mesmo em curto intervalo de tempo, apresenta risco de perda de água por drenagem interna, especialmente nas fases inicial e vegetativa do meloeiro; f) a variabilidade espacial da densidade de fluxo foi elevada quando houve ocorrência de precipitação pluvial; g) não houve efeito da cobertura do solo na evapotranspiração da cultura, nem sobre a produtividade e características pós-colheita dos frutos; h) a curva de coeficiente de cultivo apresenta grandes limitações quando utilizada para fornecer água para o meloeiro.The knowledge about the soil water balance is essential to soil-water-plant system management. Thus, this research aimed to study the water balance components in an Inceptsol cropped with muskmelon under drip irrigation, with and without surface covering, in the county of Baraúna, Rio Grande do Norte State, Brazil (05º04\'48 S, 37º37\'00 W). In an experimental area of 20 m x 50 m grew up AF-646 muskmelon, spaced 2.00 m x 0.35 m, in a total of ten plants lines 50 m long each. At 1/3 and 2/3 of the length of each plant line, four tensiometers were installed, one in each depths of 0.1, 0.2, 0.3 and 0.4 m. The installation was made adjacent to the irrigation line (0.1 m from the plant line) between two selected plants 0.1 m apart. In five random lines, it was made a covering with dry leaves of banana (Musa sp.) along the drip line in the range of 0.5 m. In the other five there was no covering. Thus, the experiment consisted of two treatments whith ten repetitions in four phenological stages: initial (7-22 DAS - days after sowing), growing (22-40 DAS), fruiting (40-58 DAS) and maturing (58-70 DAS). Rainfall was measured with rain gauge and water storage estimated by trapezoidal method, from tensiometer readings and retention curves. To determine the soil water flux densities at the soil depth 0.3 m, tensiometers at depths 0.2, 0.3 and 0.4 m were considered; the tensiometer at 0.3 m was used to estimate the soil water content, from the soil water retention curve at this depth, and the other two to calculate the soil water total potential gradient. The flux densities were calculated by the Darcy-Buckingham equation, with the hydraulic conductivity being determined by the instantaneous profile method. There was no runoff and the crop actual evapotranspiration was calculated by the mass balance equation. It could be concluded that: a) at 0.2 m soil depth the hydraulic conductivity was low; b) controlled irrigation with tensiometers allowed a reduction of 45% in water application in relation to commonly used practice in the region, without crop productivity change; c) there was positive effect of soil covering on water storage, especially at the initial and vegetative stages; d) the method of soil water balance was efficient to estimate actual evapotranspiration, under irrigated muskmelon conditions; e) the application of a single irrigation depth daily, even in a short time period, presents risk of water to be lost by internal drainage, especially at initial and vegetative muskmelon stages; f) the spatial variability of soil water flux density was high when rainfall incidence occurred; g) there was no effect of covering on crop actual evapotranspiration, neither on yield and post-harvest fruits characteristics; h) the crop coefficient curve has severe limitations when used to provide water to the muskmelon

Qualidade física de um cambissolo sob sistemas de manejo

A Chapada do Apodi vem se destacando como um promissor polo de fruticultura irrigada em virtude da potencialidade agrícola dos seus solos, que são submetidos a diferentes tipos de manejo, condicionando mudanças em seus atributos físicos. Este trabalho teve como objetivo avaliar fisicamente um Cambissolo cultivado com mamoeiro (Carica papaya L.), sob dois sistemas de manejo, comparado com um sob vegetação nativa secundária. Foram coletadas amostras de solo com estruturas deformada e indeformada para determinação de: granulometria, argila dispersa em água, densidade do solo e de partículas, estabilidade de agregados, carbono orgânico e resistência à penetração. Foram calculados o grau de floculação das argilas e o teor de matéria orgânica. No campo, foi realizado ensaio de condutividade hidráulica do solo. Os dados experimentais foram analisados considerando o delineamento inteiramente casualizado, adotando-se para todas as análises o esquema em parcela subdividida 3 x 3 x 5 (dois sistemas de manejo do solo - plantio do mamoeiro em sulco e camalhão - e mata nativa secundária; três camadas de solo - 0,0-0,1; 0,1-0,2; e 0,2-0,3 m; e cinco repetições), exceção para a condutividade hidráulica, em que se adotou o esquema fatorial 3 x 2 x 5 (dois sistemas de manejo do solo e mata nativa secundária; duas tensões - 0 e 5 hPa; e cinco repetições). Foram aplicados os testes de Kolmogorov-Smirnov para verificar a normalidade dos dados, o F para a análise de variância e o de Tukey para a comparação de médias, todos a 5 %. Concluiu-se que a hipótese de que os sistemas de cultivo pioram os solos fisicamente foi refutada, indicando que a qualidade dos atributos do solo sob cultivo, em geral, está mantida ou melhorada em relação à condição atual da mata nativa secundária; o decréscimo do teor de matéria orgânica, da porcentagem de agregados estáveis na classe de 4,76-2,00 mm de diâmetro e do diâmetro médio ponderado em solo cultivado, apesar de ainda estarem distantes de limites considerados críticos, é indicador da necessidade de adoção de práticas de manejo que evitem o desencadeamento de um processo de degradação do solo; e os indicadores de qualidade foram sensíveis às alterações provocadas pelos sistemas de manejo do solo e, portanto, podem ser utilizados como fonte para a interpretação da dinâmica de processos físicos do solo no tempo