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Sensores de Potencial Mátrico

O movimento da água do solo para as plantas, a atmosfera ou outras áreas do solo é regulado por diferenças nos estados de energia.

A água no solo é retida por várias forças:

  • A força gravitacional da Terra
  • A presença de solutos dissolvidos
  • Fenômenos de superfície (tensão superficial) na interface sólido-líquido

Os sensores de potencial matricial do solo (PMS) são aqueles que medem direta ou indiretamente a força com que o solo retém água. Este potencial reflete o estado hídrico do solo: quanto menor (mais negativo) o valor, maior a força com que o solo retém água e vice-versa. A função que relaciona o potencial matricial do solo com o teor de água é chamada de “curva de capacidade hídrica”. A relação entre o potencial matricial e o teor de umidade do solo é mostrada abaixo:

← Fig: Relação entre potencial matricial e teor de umidade para três tipos texturais Fonte: Lafi, S. et al (2011).

A capacidade de campo, independente da textura ou tipo de solo, é conhecida, estando em valores entre -5 e -33 KPa e o ponto de murcha permanente em – 1500 kPa . Nem todos os equipamentos que medem potencial matricial são adequados para todos os tipos de solos, por isso é muito importante saber em que faixa estamos e escolher bem o equipamento certo.

A figura a seguir mostra alguns equipamentos e técnicas atualmente disponíveis comercialmente, geralmente adequados apenas (em termos de precisão e exatidão) para uma faixa de medição específica.

Fig: Faixa de medição de diferentes instrumentos de potencial hídrico →

Aplicativos

  • Cálculo da irrigação necessária para uma cultura com base nas necessidades hídricas para melhor controle da irrigação
  • Estresse hídrico ao qual uma cultura é submetida
  • Estudo de física do solo
  • Cálculo de curvas de retenção de umidade do solo ou curvas características (curva de retenção de água do solo, curvas de liberação de umidade do solo)
Vantagens

  • Sabemos quando regar
  • Fácil de interpretar
  • Independente da textura do solo
  • Barato
Desvantagens

  • Eles não detectam riscos excessivos
  • Intervalo de leitura limitado
  • Manutenção frequente
  • Baixa precisão e repetibilidade
  • Baixa velocidade de reação

Tipos de sensores

Esfigmomanômetros

Estime o teor de umidade a partir da pressão exercida pelo solo sobre uma determinada amostra de água, quando o solo seca há um aumento na tensão da matriz (a leitura do tensiômetro aumenta) , enquanto quando se molha há uma diminuição (a leitura do tensiômetro desce), podendo atingir valores próximos de zero quando o solo está saturado de água. A partir desta propriedade é possível estimar o teor de água no solo. Para solos hortícolas, estes tipos de sensores são normalmente utilizados, uma vez que são solos que apresentam níveis de humidade bastante elevados, entre a saturação e a capacidade de campo.

O sensor consiste em um tubo cheio de água com uma cápsula de cerâmica porosa em uma extremidade que é enterrada no solo na profundidade de medição desejada; a outra extremidade do tubo é conectada a um medidor de pressão ou medidor de vácuo (vacuômetro).

O solo exerce uma tensão (tensão da matriz) sobre a água na coluna que faz com que a altura da água nela caia, passando para o solo e, portanto, causando uma pressão negativa . O tubo é completamente preenchido com água e selado na parte superior. Durante a instalação, a cápsula cerâmica é inserida no solo, permanecendo completamente cercada por partículas de solo e microporos. A cerâmica comunica a água no interior com a solução do solo. O solo vai sugar a água dentro do tensiômetro. A sucção será registrada através de um “vácuo” ou manômetro de pressão negativa chamado manômetro de vácuo, que fica localizado na parte superior do tensiômetro. A medição do medidor de vácuo será equivalente à tensão da matriz do solo.

↑ Fig: Perfil de umidade do solo

← Fig: Troca de água entre cerâmica e solo em tensiômetro. Fonte IFAPA

O tensiômetro mede diretamente a energia (cb, centibares), ou seja, o esforço que as raízes devem fazer para extrair água do solo. A utilização de vários tensiômetros, localizados em diferentes profundidades, permitem obter o perfil de umidade do solo.

Entre suas vantagens, destaca-se que é um método rápido de medição de potenciais matriciais do solo in situ, são de baixo custo, são relativamente fáceis de instalar e manter e medir a sucção de água. Como inconvenientes, vale mencionar que é um método que requer um certo tempo de reação e manutenção periódica, não são adequados para trabalhar em culturas nas quais se mantêm níveis de umidade muito baixos, tensões superiores a 60-80 cb/KPa.< /p>

← Fig: Monitores de pressão arterial →

Matriz granular

Resistores em material poroso

Eles são geralmente usados ​​em culturas lenhosas ou estratégias de irrigação com déficit controlado, uma vez que níveis potenciais de -230 KPa podem ser alcançados.

São formados por dois eletrodos concêntricos embutidos em um conglomerado especial retido por uma membrana sintética e encapsulados em uma bainha de aço inoxidável. Esses sensores usam o princípio da resistência elétrica variável devido a mudanças na umidade do solo e são usados ​​para medir a tensão da água no solo. Quando há muita água no solo, também há muita água no sensor. À medida que o solo seca, a água é retirada do sensor e o valor da resistência aumenta. Por outro lado, quando o solo está úmido, a resistência diminui.

← Fig: Fotografia de um sensor de umidade do solo Modelo WATERMARK do IRROMETER. O sensor consiste em um par de eletrodos altamente resistentes à corrosão embutidos em uma matriz de gesso granular. Medindo a resistência entre os eletrodos com equipamentos eletrônicos, podemos, através de uma correlação conhecida, obter a tensão em centibares da água no solo.

↑ Fig: Sensor de matriz granular

A resistência medida no sensor (R ) e a temperatura do solo (T) são usadas para calcular aproximadamente o potencial matricial do solo, por exemplo, para o sensor de marca d’água da marca Irrimation, o potencial em kPa para qualquer tipo de solo pode ser calculado com a seguinte fórmula

kPa= (-3,213*R – 4,093) / (1 – 0,009733*R – 0,01205*T)

Lembremos que a tensão da matriz do solo é a força que as raízes das plantas devem usar para extrair água do solo e com este valor também pode ser obtido o nível de umidade.

Capacitivo em material poroso

Fig: Sensor de potencial de matriz capacitiva a 70 mhz em uma matriz granular →

Modelos de negócios

    • Sensor de potencial matricial: modelo de marca d’água. Marca: Irritação.
    • Sensor de potencial matricial: modelo Teros 21. Marca: Meter Group.