Determinação da permeabilidade ao ar em amostras indeformadas de solo pelo método da pressão decrescente

Abstract

A permeabilidade do solo ao ar (Ka) determina o fluxo convectivo de gases na matriz do solo e a troca de gases na interface do sistema solo-atmosfera, influenciando diretamente a qualidade do ambiente físico para o crescimento de plantas e a taxa de ocorrência de processos dependentes da concentração de gases no solo. A Ka pode ser estimada por um método simplificado baseado em uma modificação da lei de Darcy para fluxo de gases no solo em pressão decrescente. Os objetivos deste trabalho foram modificar e aprimorar um permeâmetro para quantificar, em laboratório, a permeabilidade de amostras indeformadas de solos ao ar utilizando o método da pressão decrescente. Foram utilizados dois sistemas de aquisição de dados: um sistema eletrônico automatizado composto por um transdutor de pressão conectado a um datalogger (E1), e alternativamente um sistema composto de um manômetro digital para registro do decréscimo de pressão e um cronômetro (E2). No sistema E1, foram avaliadas amostras da camada superficial de um Nitossolo Vermelho eutroférrico argiloso, coletadas na área experimental da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - USP, Piracicaba, SP, e no E2 foram avaliadas amostras de um perfil de Nitossolo Vermelho distroférrico muito argiloso, coletadas em intervalos de profundidade em área experimental da Universidade Estadual de Maringá, PR. Os ensaios para a determinação de Ka foram realizados em amostras indeformadas de solo com variação na densidade do solo e no conteúdo de água. A Ka aumentou com a redução do conteúdo de água do solo em função do maior volume de poros ocupados com ar e com o decréscimo da densidade do solo devido ao aumento da porosidade total das amostras. Os resultados mostraram que o método é versátil, rápido, de fácil aplicação e baixo custo para a determinação da Ka, independente do sistema de aquisição de dados utilizados.Soil air permeability (Ka) controls the convective gas flux in the soil matrix and at the soil-atmosphere interface, directly affecting the soil physical quality for plant growth and the rate of processes that depend on the soil gas concentration. Ka can be estimated by a simplified method based on a modification of Darcy's law for gas flow in soil under decreasing pressure. The objective of this research was to modify and improve a permeameter for laboratory quantification of Ka by the falling pressure method. Two data acquisition systems were used for this purpose: an electronic-automatic system composed of a pressure transducer connected to a datalogger (E1) and alternatively, a system composed of a digital manometer for measuring the pressure decrease and a chronometer (E2). In E1, samples of the surface layer of a "Nitossolo Vermelho eutroférrico" (Alfisol) collected on the experimental farm of the Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - USP, Piracicaba, Sao Paulo, were evaluated, while in E2 samples of a "Nitossolo Vermelho distroférrico" profile from different depths, collected from the experimental farm of the Universidade Estadual de Maringá, Maringá, PR, were evaluated. The Ka tests were performed in undisturbed samples with variability in soil bulk density and water content. Overall Ka increased with decreasing soil water content and bulk density. This can be related to the increase in air-filled porosity volume with the decrease in these two variables. The results show that the apparatus is inexpensive, versatile, fast, and simple for Ka determination, independently of the data acquisition system.