INFILTRAÇÃO DA ÁGUA NO SOLO

Infiltração é definida como a passagem da água através da superfície do solo, passando pelos poros e atingindo o interior, ou perfil, do solo. A infiltração de água no solo é importante para o crescimento da vegetação, para o abastecimento dos aquíferos (reservatórios de água subterrânea), para armazenar a água que mantém o fluxo nos rios durante as estiagens, para reduzir o escoamento superficial, reduzir as cheias e diminuir a erosão...

 Composição do solo

A água infiltrada no solo preenche os poros originalmente ocupados pelo ar. Assim, o solo é uma mistura de materiais sólidos, líquidos e gasosos. Na mistura também encontram-se muitos organismos vivos (bactérias, fungos, raízes, insetos, vermes) e matéria orgânica, especialmente nas camadas superiores, mais próximas da superfície. A Figura 1 apresenta a proporção das partes mineral, água, ar e matéria orgânica tipicamente encontradas na camada superficial do solo (horizonte A). Aproximadamente 50% do solo é composto de material sólido, enquanto o restante são poros que podem ser ocupados por água ou pelo ar. O conteúdo de ar e de água é variável.

A parte sólida mineral do solo normalmente é analisada do ponto de vista do diâmetro das partículas. De acordo com o diâmetro as partículas são classificadas  como argila, silte, areia fina, areia grossa, e cascalhos ou seixos. 

A Tabela 1 apresenta a classificação das partículas adotada pela Sociedade Internacional de Ciência do Solo, de acordo com seu diâmetro. Geralmente, os solos são formados por misturas de materiais das diferentes classes. As características do solo e a forma com que a água se movimenta e é armazenada no solo dependem do tipo de partículas encontradas  na sua composição. Cinco tipos de textura de solo são definidas com base na  proporção de materiais de diferentes diâmetros, conforme a Figura 2.

A porosidade do solo é definida como a fração volumétrica de vazios, ou seja, o volume de vazios dividido pelo volume total do solo. A porosidade de solos arenosos varia entre 37 a 50 %, enquanto a porosidade de solos argilosos varia entre, aproximadamente, 43 a 52%. É claro que estes valores de porosidade podem variar bastante, dependendo do tipo de vegetação, do grau de compactação, da estrutura do solo (resultante da combinação das partículas finas em agregados maiores) e da quantidade de material orgânico e vivo.

Água no solo

Quando um solo tem seus poros completamente ocupados por água, diz se que está saturado. Ao contrário, quando está completamente seco, seus poros estão completamente ocupados por ar.  É desta forma que normalmente é medido o grau de umidade do solo. Ex. Uma amostra de solo é coletada e pesada na condição de umidade encontrada no campo. A seguir esta amostra é seca em um forno a 105ºC por 24 horas para que toda a umidade seja retirada e a amostra é pesada novamente. A umidade do solo é calculada a partir da diferença de peso encontrada. Além deste método, denominado gravimétrico, existem outras formas de medir a umidade do solo. Um método bastante utilizado é o chamado TDR (Time Domain Reflectometry). Este método está baseado na relação entre a umidade do solo e a sua constante dielétrica. Duas placas metálicas são inseridas no solo e é medido o tempo de transmissão de um pulso eletromagnético através do solo, entre o par de placas. A vantagem  deste método é que não é necessário destruir a amostra de solo para medir a sua umidade, e o monitoramento pode ser contínuo. 

Uma importante forma de analisar o comportamento da água no solo é a curva de retenção de umidade, ou curva de retenção de água no solo (Figura3). Esta curva relaciona o conteúdo de umidade do solo e o esforço (em termos de pressão)necessário para retirar a água do solo.  Como uma esponja mergulhada em um balde, o solo que é completamente imerso em água fica completamente saturado. Ao ser suspensa no ar, a esponja perde parte da água que escoa devido à força da gravidade. Da mesma forma o solo tem parte da sua umidade retirada pela ação da gravidade, atingindo uma situação denominada capacidade de campo. A partir daí, a retirada de água do solo é mais difícil e exige a ação de uma pressão negativa (sucção). As plantas conseguem retirar água do solo até um limite de sucção, denominado ponto de murcha permanente, a partir do qual não se recuperarão mais mesmo se regadas. 

A curva de retenção de água no solo é diferente para diferentes texturas de solo. Solos argilosos tendem a ter maior conteúdo de umidade na condição de saturação e de capacidade de campo, o que é positivo para as plantas. Mas, da mesma forma, apresentam maior umidade no ponto de murcha. Observa-se na curva relativa à argila que a umidade do solo argiloso no ponto de murcha permanente é de quase 20%, o que significa que nesta condição ainda há muita água no solo, entretanto esta água está tão fortemente ligada às partículas  de argila que as plantas não conseguem retirá-la do solo, e morrem.

RETENÇÃO DE ÁGUA NO SOLO

A princípio, a retenção de água no solo está voltada à capacidade do solo em reter a água, podendo ser influenciada pela textura e estrutura do solo.

Nas palavras de LEPSCH (2002):         

“O solo pode reter água, armazenando-a por um determinado tempo. As plantas utilizam-se desta água absorvendo-a e, em boa parte, devolvendo-a à atmosfera em forma de vapor. Desta forma, a água absorvida em forma líquida entre as partículas do solo vai esvaziando-se dos espaços porosos. Sua reposição pode ser feita naturalmente pelas chuvas ou, artificialmente, pela irrigação. No interior do solo ela pode estar retida tanto nos poros, entre agregados, como em finas películas em torno da superfície das partículas coloidais. De acordo com o conteúdo e a natureza da retenção de umidade, reconhecem-se 3 estados de solo: a) molhado; b) úmido; c) seco.

No solo molhado, todos os poros estão preenchidos com água e ar e o ar está praticamente ausente. Em condições naturais, depois que todos os poros preenchidos com água e cessa nos poros maiores drena para baixo, ou lateralmente, indo molhar as partes mais profundas, ou juntar-se ao lençol d’água subterrânea e dar origem às nascentes. Essa água é denominada gravitacional porque se infiltra no solo sob a ação da gravidade.

O solo úmido contém ar nos macroporos e água nos microporos. Os poros menores funcionam como tubos capilares e, por esta razão, a água é referida como água capilar. Ela está retida no solo com tal força que consegue manter-se mesmo contra ação da gravidade, mas esta força não é tão grande a ponto de impedir as raízes de extraí-la, representando, portanto, um armazenamento disponível às plantas. Nem todos os solos têm a mesma capacidade de armazenar água. Ela varia em função das características, tais como textura, estrutura e conteúdo de matéria orgânica. Solos arenosos e com pouco húmus têm menor capacidade de armazenar água do que solos argilosos ou barrentos, ricos em húmus.

Mesmo quando seco ao ar o solo pode conter ainda certa quantidade de água sob a forma de películas extremamente finas, ao redor das partículas coloidais. Essa água é retida com força superior à capacidade de extração das raízes das plantas e por essa razão é denominada água inativa.

A água do solo contém pequenas e variáveis quantidades de sais minerais, oxigênio e gás carbônico, formando, portanto, uma solução diluída, conhecida como solução do solo. O tipo e a quantidade de elementos que se encontram dissolvidos nessa solução dependem diretamente dos elementos que estão adsorvidos nos colóides, os quais funcionam como reservatório. Entre estes e a solução do solo existe um equilíbrio que é mantido graças à capacidade de troca. Assim, se por exemplo o cálcio é o cátion que prevalece entre os adsorvidos, ele prevalecerá também na solução do solo, que será neutra ou quase neutra. Se, pelo contrário, o hidrogênio ou o alumínio predominam entre todos os cátions adsorvidos na superfície dos colóides, eles predominarão também na solução do solo que, consequentemente, se torna ácida [...]”.

Importância da retenção de água no solo

Textura: depende da presença de maior ou menor quantidade de cargas no solo para reter a água. Por exemplo, solos argilosos apresentam mais cargas que os arenosos, assim retêm maior teor de água. Ou seja, quanto maior a quantidade de cargas, maior a capacidade de retenção de água;

Estrutura: Solos que apresentam estrutura em blocos, para proporção de argila semelhante, apresentam maior proporção de microporos que solos com estrutura granular, apresentando maior capacidade de retenção de água.

• A matéria orgânica apresenta elevada capacidade de retenção de água;
• Solos compactados retêm água com mais energia e em menor quantidade de modo geral, que solos com estrutura natural;
• Capacidade de Campo (CC): consiste na quantidade de água retida pelo solo após a drenagem ter ocorrido ou cessado em um solo previamente saturado por chuva ou irrigação;
• Ponto de murcha permanente (PM): o ponto em que a água esta retida com elevada energia que a planta não consegue absorver e perde sua turgidez, ou seja, murcha.
• Água disponível (AD): a água retida entre a capacidade de campo e ponto de murchamento.

Convém ressaltar que a consequência da falta de infiltração da água no solo consiste em um escorrimento superficial intenso, diminuindo a quantidade de água armazenada. Isso gera uma grande variabilidade na vazão dos rios quando se compara a época de chuva e de seca. Vale dizer que a diminuição significativa da capacidade de infiltração do solo, também favorece a formação de enxurradas e consequentemente leva a erosão.