CONTRIBUINTES

POR QUE MEDIR O POTENCIAL HÍDRICO?

Um ecologista instalou uma extensa rede de sensores de umidade do solo para estudar o efeito da orientação do declive sobre a água disponível para as plantas. Ele coletou resmas de dados sobre a umidade do solo, mas acabou ficando frustrado porque não conseguia saber quanto da água estava disponível para as plantas.

Ele não está sozinho em sua frustração. Sensores de umidade do solo precisos e baratos tornaram a umidade do solo uma medida justificadamente popular, mas, como muitas pessoas descobriram, um bom martelo não transforma todos os problemas de água do solo em pregos. O conteúdo de água mostra apenas a quantidade de água existente. A condutividade hidráulica mostra a velocidade com que a água pode se mover. Mas o potencial hídrico mostra se a água está disponível para as plantas, se ela se moverá e para onde irá.

As variáveis intensivas não mudam de acordo com o tamanho ou a situação

Para entender o potencial hídrico e por que você precisa dele, é necessário explicar as propriedades extensivas e intensivas. A maioria das pessoas analisa a umidade do solo apenas em termos de uma variável: o conteúdo de água do solo. Mas dois tipos de variáveis são necessários para descrever o estado da matéria ou da energia no ambiente. Uma variável extensiva descreve a extensão (ou quantidade) de matéria ou energia. E a variável intensiva descreve a intensidade (ou qualidade) da matéria ou energia.

Tabela 1. Exemplos de variáveis extensivas e intensivas

O conteúdo de água do solo é uma variável extensa. Ele descreve a quantidade de água existente no ambiente. O potencial hídrico do solo é uma variável intensiva. Ele descreve a intensidade ou a qualidade (e, na maioria dos casos, a disponibilidade) da água no ambiente. Para entender como isso funciona, pense nas variáveis extensivas versus intensivas em termos de calor. O conteúdo de calor (uma variável extensiva) descreve a quantidade de calor armazenada em uma sala. A temperatura (uma variável intensiva) descreve a qualidade (nível de conforto) ou como seu corpo perceberá o calor nesse ambiente.

A Figura 1 mostra um grande navio no Ártico versus um hot rod que acabou de ser aquecido em um incêndio. Qual desses dois itens tem maior conteúdo de calor? É interessante notar que o navio no Ártico tem um conteúdo de calor maior do que o bastão, mas é o bastão que tem uma temperatura mais alta. Se colocarmos a barra de aquecimento em contato com o navio, qual variável determina como a energia fluirá? A variável intensiva, a temperatura, determina como a energia se moverá. O calor sempre se move de uma temperatura alta para uma temperatura baixa.

Saiba mais sobre variáveis intensivas e extensivas.

O conteúdo de água não prevê como a água se move

Assim como o conteúdo de calor, o conteúdo de água é uma quantidade. É uma variável extensa. Ele muda de acordo com o tamanho e a situação. Considere os seguintes paradoxos:

• Um solo com conteúdo volumétrico de água razoavelmente baixo pode ter muita água disponível para as plantas, e um solo com alto conteúdo de água pode ter quase nenhuma
• A gravidade puxa a água para baixo através do perfil, mas a água sobe para o solo a partir de um lençol freático
• Dois trechos adjacentes de solo em equilíbrio podem ter conteúdo de água significativamente diferente

Nesses e em muitos outros casos, os dados de conteúdo de água são confusos porque não preveem como a água se move. O potencial hídrico mede o estado de energia da água e, portanto, explica as realidades do movimento da água que, de outra forma, desafiam a intuição. Assim como a temperatura define o nível de conforto de um ser humano, o potencial da água define o nível de conforto de uma planta. Se o potencial hídrico for conhecido, é possível prever se as plantas crescerão bem ou ficarão estressadas em qualquer ambiente.

Como o potencial hídrico define o nível de conforto de uma planta

O teor de água não é um indicador do "conforto" da planta porque o solo, a argila, a areia, o solo para vasos e outros meios retêm água de forma diferente. Imagine uma areia com 30% de teor de água. Devido à sua baixa área de superfície, a areia estará muito úmida para o crescimento ideal das plantas, ameaçando a falta de aeração para as raízes e flertando com a saturação. Agora considere uma argila de textura fina com o mesmo teor de água de 30%. A argila pode parecer apenas úmida e estar bem abaixo do "conforto" ideal para uma planta devido à superfície da argila que prende a água e a torna menos disponível para a planta.

As medições de potencial hídrico indicam claramente a água disponível para a planta e, ao contrário do conteúdo de água, há uma escala de referência fácil -o ideal para a plantavai de cerca de -2 a 5 kPa, que está no lado muito úmido, até aproximadamente -100 kPa, no lado mais seco do ideal. Abaixo disso, as plantas estarão em déficit e, depois de -1000 kPa, elas começam a sofrer. Dependendo da planta, potenciais hídricos abaixo de -1000 a -2000 kPa causam murcha permanente. A Tabela 1 ilustra a escala de referência fácil para alguns tipos de culturas. As plantas não sofrerão estresse e produzirão mais quando mantidas dentro dessa faixa de conforto de potencial hídrico.

A maioria das aplicações exige tanto o potencial hídrico quanto o teor de água

Embora o potencial hídrico seja um indicador melhor da água disponível para a planta do que o conteúdo de água, na maioria das situações, é útil usar tanto os sensores de potencial hídrico quanto os sensores de umidade do solo.

A medição da intensidade do potencial hídrico não se traduz diretamente na quantidade de água armazenada ou necessária. As informações sobre o conteúdo de água também são necessárias em aplicações como gerenciamento de irrigação e estudos de balanço hídrico. Para obter mais informações, leia: "Quando regar - medições duplas resolvem o mistério".

Assista ao Potencial da Água 101

Neste webinar, o Dr. Doug Cobos diferencia o potencial hídrico do conteúdo de água, discute a teoria, a aplicação e os principais componentes do potencial hídrico, bem como as implicações que o potencial hídrico tem para os pesquisadores e o manejo da irrigação.

UMA DEFINIÇÃO DE POTENCIAL HÍDRICO

O potencial hídrico é a energia necessária, por quantidade de água, para transportar uma quantidade infinitesimal de água da amostra para um reservatório de referência de água livre pura. Para entender o que isso significa, compare a água em uma amostra de solo com a água em um copo. A água no copo é relativamente livre e disponível; a água no solo está ligada a superfícies diluídas por solutos e sob pressão ou tensão. De fato, a água do solo tem um estado de energia diferente da água "livre". A água livre pode ser acessada sem exercer nenhuma energia. A água do solo só pode ser extraída com o gasto de energia. O potencial da água do solo expressa a quantidade de energia que você precisaria gastar para retirar essa água da amostra de solo.

O potencial hídrico do solo é uma propriedade diferencial. Para que a medição tenha significado, uma referência deve ser especificada. A referência normalmente especificada é a água pura e livre na superfície do solo. O potencial hídrico dessa referência é zero. O potencial hídrico no ambiente é quase sempre menor que zero, pois é preciso adicionar energia para retirar a água.

O potencial hídrico responde a duas perguntas importantes

1. Movimento da água

A água sempre fluirá de um potencial alto para um potencial baixo. Essa é a segunda lei da termodinâmica - a energia flui ao longo do gradiente da variável intensiva. A água se moverá de um local de maior energia para um local de menor energia até que os locais atinjam o equilíbrio, conforme ilustrado na Figura 3. Por exemplo, se o potencial hídrico de um solo fosse de -50 kPa, a água se moveria em direção a -100 kPa, mais negativo, para se tornar mais estável.

2. Disponibilidade de água na planta

A água líquida se move do solo para e através das raízes, através do xilema das plantas, para as folhas e, por fim, evapora nas cavidades substomatais da folha. A força motriz para esse fluxo é um gradiente de potencial hídrico. Portanto, para que a água flua, o potencial hídrico da folha deve ser menor do que o potencial hídrico do solo. Na Figura 4, o solo está a -0,3 MPa e as raízes estão um pouco mais negativas, a -0,5 MPa. Isso significa que as raízes puxarão a água do solo para cima. Em seguida, a água subirá pelo xilema e sairá pelas folhas. E a atmosfera, a -100 MPa, é o que impulsiona esse gradiente.

Irrigadores e cientistas usam sensores de potencial hídrico em conjunto com sensores de conteúdo de água para entender a disponibilidade de água para as plantas. Na Figura 5, é possível observar onde o conteúdo de água diminui e em que porcentagem as plantas começam a ficar estressadas. Também é possível reconhecer quando o solo está com excesso de água: o teor de água está acima do ponto em que os sensores de potencial hídrico começam a perceber o estresse das plantas. Usando essas informações, os pesquisadores podem identificar a faixa ideal da planta entre 12% e 17% de conteúdo volumétrico de água. Qualquer coisa abaixo ou acima dessa faixa será pouca ou muita água.

Para saber mais sobre como o potencial hídrico do solo indica a disponibilidade de água para as plantas, leia "When to water: Medições duplas resolvem o mistério".

Nomes, faixas e unidades de potencial hídrico

A Figura 6 ilustra que há diferentes instrumentos de potencial hídrico que medem diferentes faixas. Assista ao vídeo para ver como você pode combinar os instrumentos METER LABROS para medir a faixa completa do potencial hídrico do solo. Saiba mais sobre como medir o potencial hídrico e quais instrumentos são usados para qual finalidade aqui.

O potencial hídrico é frequentemente chamado de tensão da água, sucção do solo e pressão da água nos poros do solo. Normalmente, usamos unidades de pressão para descrever o potencial hídrico do solo, incluindo megapascal (MPa), quilopascal (kPa), bar e metros (_mH2O), centímetros (_cmH2O) ou milímetros de água (_mmH2O).

O potencial da água é, na verdade, medido em energia por unidade de massa, portanto, as unidades oficiais deveriam ser joules por quilograma, mas se você levar em conta a densidade da água, as unidades se tornam quilopascais, portanto, normalmente a descrevemos usando unidades de pressão.

Componentes do potencial hídrico

O potencial hídrico total é a soma de quatro componentes diferentes.

• Potencial matricial: A ligação da água às superfícies
• Potencial osmótico: Ligação a solutos na água
• Potencial gravitacional: A posição da água em um campo gravitacional
• Potencial de pressão: pressão hidrostática ou pneumática na água

Como calcular o potencial hídrico

O potencial hídrico do solo é a soma de quatro componentes diferentes: potencial gravitacional + potencial matricial + potencial de pressão + potencial osmótico (Equação 1).

O potencial matricial é o componente mais significativo no que diz respeito ao solo, pois está relacionado à água que está aderindo às superfícies do solo. Na Figura 7, o potencial matricial é o que criou a película de água aderida às partículas do solo. À medida que a água é drenada do solo, os espaços porosos cheios de ar ficam maiores, e a água fica mais aderida às partículas do solo à medida que o potencial matricial diminui.

Potencial matricial

O potencial matricial surge porque a água é atraída para a maioria das superfícies por meio de ligações de hidrogênio e forças de van der Waals. O solo é composto de pequenas partículas, proporcionando muitas superfícies que ligam a água. Essa ligação é altamente dependente do tipo de solo. Por exemplo, o solo arenoso tem partículas grandes que fornecem menos locais de ligação de superfície, enquanto um solo argiloso tem partículas menores e mais locais de ligação de superfície.

Assista ao vídeo abaixo para visualizar o potencial matricial em ação.

A figura a seguir, que mostra as curvas de liberação de umidade para três tipos diferentes de solo, demonstra o efeito da área de superfície. A areia, contendo 10% de água, tem um alto potencial matricial, e a água está prontamente disponível para organismos e plantas. A argila siltosa, contendo 10% de água, terá um potencial matricial muito mais baixo, e a água estará significativamente menos disponível.

O potencial matricial é sempre negativo ou zero e é o componente mais significativo do potencial hídrico do solo em condições não saturadas.

Saiba mais sobre as curvas de liberação de umidade e a relação entre o potencial de água do solo e o conteúdo de água do solo aqui.

Os tensiômetros e o TEROS 21 são sensores de potencial hídrico do solo que medem o potencial matricial no campo. Para saber qual sensor de potencial hídrico de campo é adequado para sua aplicação, leia "Qual sensor de solo é perfeito para você?"

Potencial osmótico

O potencial osmótico descreve a diluição e a ligação da água por solutos que estão dissolvidos na água. Esse potencial também é sempre negativo.

O potencial osmótico só afeta o sistema se houver uma barreira semipermeável que bloqueie a passagem de solutos. Na verdade, isso é bastante comum na natureza. Por exemplo, as raízes das plantas permitem a passagem de água, mas bloqueiam a maioria dos solutos. As membranas celulares também formam uma barreira semipermeável. Um exemplo menos óbvio é a interface ar-água, em que a água pode passar para o ar na fase de vapor, mas os sais são deixados para trás.

Você pode calcular o potencial osmótico com a seguinte equação se souber a concentração de soluto na água

Onde C é a concentração do soluto (mol/kg), ɸ é o coeficiente osmótico (-0,9 a 1 para a maioria dos solutos), v é o número de íons por mol (NaCl = 2, _CaCl2 = 3, sacarose = 1), R é a constante do gás e T é a temperatura Kelvin.

O potencial osmótico é sempre negativo ou zero e é significativo em plantas e em alguns solos afetados por sal.

Potencial gravitacional

O potencial gravitacional surge devido à localização da água em um campo gravitacional. Ele pode ser positivo ou negativo, dependendo de onde você está em relação à referência especificada de água pura e livre na superfície do solo. O potencial gravitacional é, então

Onde G é a constante gravitacional (9,8 m ^s-2) e H é a distância vertical da altura de referência até a superfície do solo (a altura especificada).

Potencial de pressão

O potencial de pressão é uma pressão hidrostática ou pneumática que está sendo aplicada ou puxada sobre a água. É um efeito mais macroscópico que atua em uma região maior do sistema.

Há vários exemplos de potencial de pressão positiva no ambiente natural. Por exemplo, há uma pressão positiva presente abaixo da superfície de qualquer água subterrânea. Você mesmo pode sentir essa pressão ao nadar em um lago ou piscina. Da mesma forma, uma cabeça de pressão ou um potencial de pressão positiva se desenvolve à medida que você se move abaixo do lençol freático. A pressão de turgor nas plantas e a pressão sanguínea nos animais são mais dois exemplos de potencial de pressão positiva.

O potencial de pressão pode ser calculado a partir de

Onde P é a pressão (_Pa) e _PW é a densidade da água.

Embora o potencial de pressão seja geralmente positivo, há casos importantes em que ele não é. Um deles é encontrado nas plantas, onde um potencial de pressão negativa no xilema atrai água do solo para as raízes e para as folhas.

Potencial hídrico e umidade relativa

O potencial hídrico e a umidade relativa estão relacionados pela equação de Kelvin. Se você conhece a temperatura e a umidade, pode calcular o potencial hídrico usando esta equação

Onde Ψ é o potencial de água (MPa), _HR é a umidade relativa (sem unidade), R é a constante universal de gás (8,3143 J ^mol-1 K ^-1), _MW é a massa de água (18,02 g/mol) e T é a temperatura Kelvin.

O que é potencial hídrico? Pontos a serem lembrados

Potencial hídrico:

• Descreve o estado energético da água no ambiente
• Define a disponibilidade de água para os organismos

Pontos principais:

• A água sempre fluirá do potencial alto para o potencial baixo
• Essa é a segunda lei da termodinâmica - a energia flui ao longo do gradiente da variável intensiva

Encontre mais respostas para a pergunta "o que é potencial hídrico" aqui: Retorne à página principal de potencial hídrico ou Fale com um especialista sobre o uso do potencial hídrico em sua aplicação.

Referências de potencial hídrico do solo para estudos futuros

Kirkham, Mary Beth. Principles of soil and plant water relations (Princípios das relações hídricas do solo e da planta). Academic Press, 2014. Link do livro

Taylor, Sterling A. e Gaylen L. Ashcroft. Physical edaphology (Edafologia física). The physics of irrigated and nonirrigated soils (A física dos solos irrigados e não irrigados). 1972. Link do livro

Hillel, Daniel. Fundamentals of soil physics (Fundamentos da física do solo). Imprensa acadêmica, 2013. Link do livro

Dane, Jacob H., G. C. Topp e Gaylon S. Campbell. Methods of soil analysis physical methods (Métodos de análise de solo: métodos físicos). No. 631.41 S63/4. 2002.

Assista ao Water Potential 201

O webinar do Dr. Colin Campbell "Water Potential 201: Choosing the Right Instrument" aborda a teoria dos instrumentos de potencial hídrico, incluindo os desafios de medir o potencial hídrico e como escolher e usar vários instrumentos de potencial hídrico.

QUAL MÉTODO DE POTENCIAL HÍDRICO É IDEAL PARA VOCÊ?

Essencialmente, existem apenas dois métodos de medição primários para o potencial da água: os tensiômetrose os métodos de pressão de vapor. Os tensiômetros trabalham na faixa úmida -tensiômetros especiais que retardam o ponto de ebulição da água têm uma faixa de 0 a cerca de -0,2 MPa. Os métodos de pressão de vapor funcionam na faixa seca - de cerca de -0,1 MPa a -300 MPa (0,1 MPa é 99,93% de UR; -300 MPa é 11%).

Historicamente, essas faixas não se sobrepunham, mas os recentes avanços na tecnologia de tensiômetros e sensores de temperatura mudaram isso. Agora, um usuário habilidoso com excelentes métodos e o melhor equipamento pode medir toda a faixa de potencial hídrico no laboratório.

No entanto, há motivos para procurar métodos de medição secundários. Os métodos de pressão de vapor não são úteis in situ, e a precisão do tensiômetro deve ser paga com manutenção constante e cuidadosa (embora exista uma versão de autoenchimento do tensiômetro).

Além disso, há métodos tradicionais, como blocos de gesso, placas de pressão e papel de filtro, que devem ser compreendidos. Esta seção aborda brevemente os pontos fortes e as limitações de cada método.

Placas de pressão

A placa de pressão foi introduzida na década de 1930 por L.A. Richards. Na verdade, ela não mede o potencial hídrico de uma amostra. Em vez disso, ela leva a amostra a um potencial hídrico específico aplicando pressão à amostra e permitindo que o excesso de água flua através de uma placa de cerâmica porosa. Quando a amostra atinge o equilíbrio, seu potencial hídrico será equivalente à pressão aplicada.

Normalmente, as placas de pressão são usadas para criar curvas características de umidade do solo. Quando as amostras de solo atingem um potencial hídrico específico sob pressão, o pesquisador pode remover a amostra da placa e secá-la para medir seu teor de água. Uma característica de umidade do solo pode ser produzida fazendo essas medições em diferentes pressões no aparelho de placa de pressão.

A precisão das placas de pressão é importante, pois elas são frequentemente usadas para calibrar outros métodos de medição secundários.

As placas de pressão têm problemas de equilíbrio

Para fazer uma curva precisa de liberação de umidade com uma placa de pressão, é preciso garantir que a amostra tenha entrado totalmente em equilíbrio na pressão designada. Vários revisores, incluindo Gee et. al (2002), Cresswell et. al (2008) e Bittelli e Flury (2009), observaram problemas com essa suposição.

Os erros, especialmente em baixos potenciais hídricos, podem ser causados por poros obstruídos na cerâmica da placa de pressão, restrição de fluxo dentro da amostra, perda de contato hidráulico entre a placa e o solo devido ao encolhimento do solo e reabsorção de água quando a pressão na placa é liberada. Em baixos potenciais hídricos, as baixas condutividades hidráulicas podem fazer com que o equilíbrio leve semanas ou até meses. Gee et. al (2002) mediram os potenciais de água de amostras equilibradas por 9 dias em placas de pressão de 15 bar e descobriram que eles estavam em -0,5 MPa em vez do esperado -1,5 MPa. Especialmente ao construir uma curva de liberação de umidade para estimar a condutividade hidráulica e determinar a água disponível para a planta, as medições da placa de pressão em potenciais inferiores a -0,1 MPa (-1 bar) podem causar erros significativos (Bittelli e Flury, 2009).

Além disso, Baker e Frydman (2009) estabelecem teoricamente que a matriz do solo drenaria de forma diferente sob uma pressão positiva do que sob sucção. Eles postulam que os conteúdos de água de equilíbrio obtidos com a sucção serão significativamente diferentes daqueles que ocorrem em condições naturais. Evidências anedóticas parecem apoiar essa ideia, embora sejam necessários mais testes. Em última análise, as placas de pressão podem ter precisão suficiente na faixa úmida (0 a -0,5 MPa) para algumas aplicações, mas outros métodos podem oferecer melhor precisão, o que pode ser especialmente importante ao usar os dados para modelagem ou calibração.

Métodos de pressão de vapor

O higrômetro de ponto de orvalhoWP4C é um dos poucos instrumentos disponíveis comercialmente que atualmente usa essa técnica. Como os psicrômetros tradicionais de termopar, o higrômetro de ponto de orvalho equilibra uma amostra em uma câmara selada.

Um pequeno espelho na câmara é resfriado até que o orvalho comece a se formar sobre ele. No ponto de orvalho, o WP4C mede as temperaturas do espelho e da amostra com precisão de 0,001◦C para determinar a umidade relativa do vapor acima da amostra.

Vantagens

A versão mais atual desse higrômetro de ponto de orvalho tem uma precisão de ±1% de -5 a -300 MPa e também é relativamente fácil de usar. Muitos tipos de amostras podem ser analisados em cinco a dez minutos, embora as amostras úmidas demorem mais.

Limitações

Em altos potenciais de água, as diferenças de temperatura entre a pressão de vapor saturado e a pressão de vapor dentro da câmara de amostra se tornam extremamente pequenas.

As limitações da resolução da medição de temperatura significam que os métodos de pressão de vapor provavelmente nunca substituirão os tensiômetros.

O higrômetro de ponto de orvalho tem uma faixa de -0,1 a -300 MPa, embora as leituras possam ser feitas além de -0,1 MPa usando técnicas especiais. Os tensiômetros continuam sendo a melhor opção para leituras na faixa de 0 a -0,1 MPa.

Tensiômetros e a técnica Wind/Schindler

O HYPROP é um instrumento de laboratório exclusivo que usa o método de evaporação Wind/Schindler para fazer curvas de liberação de umidade em solos com potenciais de água na faixa do tensiômetro.

Hyprop utiliza dois minitensiômetros de precisão para medir o potencial da água em diferentes níveis dentro de uma amostra de solo saturada de 250 ^cm3 enquanto a amostra repousa em uma balança de laboratório. Com o passar do tempo, a amostra seca, e o instrumento mede simultaneamente a alteração do potencial hídrico e a alteração do peso da amostra. Ele calcula o teor de umidade a partir das medições de peso e plota as alterações no potencial hídrico correlacionadas às alterações no teor de umidade.

Os resultados são verificados e os valores de faixa seca e saturação são calculados de acordo com um modelo selecionado (ou seja, van Genuchten/Mualem, van Genuchten/Mualem bimodal ou Brooks e Corey).

Vantagens

Hyprop tem alta precisão e produz uma curva completa de liberação de umidade na faixa úmida. A curva leva de três a cinco dias para ser concluída, mas o instrumento funciona sem supervisão.

Limitações

Hypropé limitada pela faixa dos tensiômetros, embora os minitensiômetros tenham sido usados para medir além de -250 kPa (-0,25 MPa) devido ao seu recurso de retardamento de ebulição.

Abaixo de -250 kPa, os tensiômetros cavitam. Os usuários avançados têm a opção de adicionar um ponto final à curva no ponto de entrada de ar para o copo do tensiômetro de cerâmica (-880 kPa; -0,88 MPa).

Tensiômetros

O potencial da água, por definição, é uma medida da diferença de energia potencial entre a água em uma amostra e a água em um reservatório de referência de água pura e livre. O tensiômetro é uma atualização dessa definição.

O tubo do tensiômetro contém um reservatório de água (teoricamente) pura e livre. Esse reservatório é conectado (por meio de uma membrana permeável) a uma amostra de solo. Graças à segunda lei da termodinâmica, a água se move do reservatório para o solo até que sua energia seja igual em ambos os lados da membrana. Isso cria um vácuo no tubo. O tensiômetro usa um medidor de pressão negativa (um vacuômetro) para medir a força desse vácuo e descreve o potencial da água em termos de pressão.

Vantagens

Os tensiômetros são provavelmente o tipo mais antigo de instrumento de potencial hídrico (o conceito inicial data pelo menos de Livingston em 1908), mas ainda podem ser bastante úteis. De fato, na faixa úmida, um tensiômetro de alta qualidade, usado com habilidade, pode ter excelente precisão.

Limitações

O alcance do tensiômetro é limitado pela capacidade da água dentro do tubo de resistir ao vácuo. Embora a água seja essencialmente incompressível, as descontinuidades na superfície da água, como bordas ou grãos, fornecem pontos de nucleação onde as fortes ligações da água são rompidas e ocorre a cavitação (ebulição de baixa pressão). A maioria dos tensiômetros cavita em torno de -80 kPa, bem no meio da faixa disponível na planta.

No entanto, a METER Group Ag, na Alemanha, fabrica tensiômetros que são clássicos modernos graças à precisão da engenharia alemã, à construção meticulosa e à atenção fanática aos detalhes. Esses tensiômetros têm uma precisão incrível e uma faixa que (com um operador cuidadoso) pode se estender até -250 kPa.

Métodos secundários: capitalizando a característica de umidade

O teor de água tende a ser mais fácil de medir do que o potencial hídrico e, como os dois valores estão relacionados, é possível usar uma medição do teor de água para encontrar o potencial hídrico.

Um gráfico que mostra como o potencial hídrico muda à medida que a água é adsorvida e dessorvida de uma matriz específica do solo é chamado de característica de umidade ou curva de liberação de umidade.

Toda matriz que pode reter água tem uma característica de umidade exclusiva, tão única e distinta quanto uma impressão digital. Nos solos, mesmo pequenas diferenças na composição e na textura têm um efeito significativo sobre a característica de umidade.

Alguns pesquisadores desenvolvem uma característica de umidade para um tipo específico de solo e usam essa característica para determinar o potencial hídrico a partir das leituras de conteúdo de água. Os sensores de potencial matricial adotam uma abordagem mais simples, aproveitando a segunda lei da termodinâmica.

Sensores de potencial matricial

Os sensores de potencial matricial usam um material poroso com características de umidade conhecidas. Como todos os sistemas de energia tendem ao equilíbrio, o material poroso chegará ao equilíbrio do potencial hídrico com o solo ao seu redor.

Usando a característica de umidade para o material poroso, é possível medir o conteúdo de água do material poroso e determinar o potencial hídrico do material poroso e do solo ao redor. Os sensores de potencial matricial usam uma variedade de materiais porosos e vários métodos diferentes para determinar o conteúdo de água.

A precisão depende da calibração personalizada

Na melhor das hipóteses, os sensores de potencial matricial têm boa, mas não excelente, precisão. Na pior das hipóteses, o método só pode dizer se o solo está ficando mais úmido ou mais seco. A precisão de um sensor depende da qualidade da característica de umidade desenvolvida para o material poroso e da uniformidade do material usado. Para obter uma boa precisão, o material específico usado deve ser calibrado usando um método de medição primário. A sensibilidade desse método depende da rapidez com que o conteúdo de água muda à medida que o potencial hídrico muda. A precisão é determinada pela qualidade da medição do teor de umidade.

A precisão também pode ser afetada pela sensibilidade à temperatura. Esse método depende de condições isotérmicas, o que pode ser difícil de conseguir. As diferenças de temperatura entre o sensor e o solo podem causar erros significativos.

Alcance limitado

Todos os sensores de potencial matricial são limitados pela condutividade hidráulica: à medida que o solo fica mais seco, o material poroso leva mais tempo para se equilibrar. A mudança no conteúdo de água também se torna pequena e difícil de medir. Na extremidade úmida, o alcance do sensor é limitado pelo potencial de entrada de ar do material poroso que está sendo usado.

Papel de filtro

O método do papel de filtro foi desenvolvido na década de 1930 por cientistas do solo como uma alternativa aos métodos disponíveis na época. Um tipo específico de papel de filtro (Whitman No. 42 Ashless) é usado como meio poroso. As amostras são equilibradas com o meio de papel de filtro. As amostras são equilibradas com o papel de filtro em uma câmara selada a temperatura constante. O conteúdo gravimétrico de água do papel de filtro é determinado usando um forno de secagem, e o potencial de água é inferido a partir da curva característica de umidade predeterminada do papel de filtro. Deka et al. (1995) constataram que eram necessários pelo menos 6 dias para o equilíbrio total.

Faixa

A faixa do papel de filtro é comumente aceita como sendo de até -100 MPa se for permitido o equilíbrio total. Entretanto, conforme ilustrado, os erros dos gradientes de temperatura tornam-se excepcionalmente grandes em potenciais de água próximos de zero.

Esse método é barato e simples, mas não é preciso. Ele exige condições isotérmicas, o que pode ser difícil de obter. Pequenas variações de temperatura podem causar erros significativos.

Sensores de potencial matricial disponíveis comercialmente

Blocos de gesso: baratos e simples

Os blocos de gesso são frequentemente usados como indicadores simples de eventos de irrigação. Os blocos de gesso medem a resistência elétrica de um bloco de gesso conforme ele responde às mudanças no solo ao redor. A resistência elétrica é proporcional ao potencial de água.

Vantagens

Os blocos de gesso são incrivelmente baratos e bastante fáceis de usar.

Desvantagens

As leituras dependem da temperatura e têm uma precisão muito baixa. Além disso, o gesso se dissolve com o tempo, especialmente em solos salinos, e perde suas propriedades de calibração. Os blocos de gesso informam se está úmido ou seco, mas não muito mais.

Sensores matriciais granulares: fáceis e baratos, mas com precisão limitada

Assim como os blocos de gesso, os sensores matriciais granulares medem a resistência elétrica em um meio poroso. Em vez de gesso, eles usam quartzo granular envolto por uma membrana sintética e uma malha protetora de aço inoxidável.

Vantagens

Em comparação com os blocos de gesso, os sensores matriciais granulares duram mais e funcionam em condições de solo mais úmido. O desempenho pode ser aprimorado com a medição e a compensação das variações de temperatura.

Desvantagens

As medições dependem da temperatura e têm baixa precisão. Além disso, mesmo com um bom contato entre o solo e o sensor, os sensores matriciais granulares têm problemas de reumedecimento após terem sido equilibrados para condições muito secas, pois a água tem uma capacidade reduzida de entrar no meio grosso da matriz granular a partir de um solo fino. O alcance é limitado na parte úmida pelo potencial de entrada de ar da matriz. Os sensores matriciais granulares só podem começar a medir o conteúdo/potencial de água quando os maiores poros da matriz começam a drenar. Além disso, esses sensores usam um grânulo de gesso, que se dissolve com o tempo, o que resulta em baixa estabilidade a longo prazo.

Sensores à base de cerâmica

Os sensores baseados em cerâmica usam um disco de cerâmica como meio poroso. A qualidade do sensor depende das qualidades específicas da cerâmica.

A precisão é limitada pelo fato de que cada disco tem uma característica de umidade um tanto exclusiva. A uniformidade do material cerâmico produz maior precisão, mas limita significativamente o intervalo. A calibração personalizada de cada sensor individual melhora drasticamente a precisão, mas consome muito tempo. Inovações recentes na técnica de calibração podem oferecer melhores opções de calibração comercial.

O alcance é limitado na parte úmida pelo potencial de entrada de ar da cerâmica. Os sensores baseados em cerâmica só podem começar a medir o conteúdo/potencial de água quando os poros maiores da cerâmica começam a drenar. No lado seco, o alcance é limitado pela porosidade total contida em poros pequenos que drenam em baixos potenciais de água.

Dois tipos:

Sensor de dissipação de calor

O sensor de dissipação de calor mede o teor de umidade da cerâmica por meio da medição de sua condutividade térmica. Usando um cilindro de cerâmica contendo um aquecedor e um termopar, ele mede a temperatura de base, aquece por alguns segundos e, em seguida, mede a mudança de temperatura. Ao traçar o gráfico da mudança de temperatura em relação ao tempo de registro, ele determina o teor de umidade da cerâmica. O teor de umidade é convertido em potencial de água usando a característica de umidade do disco de cerâmica. Observe que, como o sensor é aquecido, ele deve ser alimentado por um sistema com grandes reservas de energia (por exemplo, registrador de dados da Campbell Scientific ou equivalente).

Precisão

A menos que seja calibrado individualmente de forma personalizada, o sensor de dissipação de calor tem precisão moderada.

Faixa

Na extremidade muito seca, há muita sensibilidade na curva de condutividade térmica, o que dá aos sensores de dissipação de calor maior utilidade na faixa seca (-1 a -50 mPa). Na extremidade úmida, o sensor de dissipação de calor é limitado pelo potencial de entrada de ar da cerâmica.

Sensor de potencial dielétrico matricial

Os sensores de potencial dielétrico matricial medem a capacidade de armazenamento de carga de um disco de cerâmica para determinar seu teor de água. Em seguida, eles usam a característica de umidade do disco para converter o conteúdo de água em potencial hídrico.

Por usarem uma técnica dielétrica, os sensores são altamente sensíveis a pequenas alterações na água. Como todos os sensores baseados em cerâmica, os sensores de potencial matricial exigem calibração personalizada para obter boa precisão.

Vantagens

Os sensores de potencial dielétrico matricial são de baixa potência e não precisam de manutenção.

Desvantagens

Sem calibração, os sensores têm uma precisão de apenas ±40% da leitura. No entanto, uma versão recente do sensor, calibrada sob medida, promete uma precisão de ±10% da leitura.

Mais recursos sobre como medir o potencial hídrico

1. Gee, Glendon W., Anderson L. Ward, Z. F. Zhang, Gaylon S. Campbell e J. Mathison. "The influence of hydraulic nonequilibrium on pressure plate data" (A influência do não equilíbrio hidráulico nos dados da placa de pressão). Vadose Zone Journal 1, no. 1 (2002): 172-178.
2. Cresswell, H. P., T. W. Green e N. J. McKenzie. "The adequacy of pressure plate apparatus for determining soil water retention" (A adequação do aparelho de placa de pressão para determinar a retenção de água no solo). Soil Science Society of America Journal 72, no. 1 (2008): 41-49.
3. Bittelli, Marco, e Markus Flury. "Erros em curvas de retenção de água determinadas com placas de pressão". Soil Science Society of America Journal 73, no. 5 (2009): 1453-1460.
4. Baker, Rafael, e Sam Frydman. "Mecânica do solo não saturado: Critical review of physical foundations". Engineering Geology 106, no. 1 (2009): 26-39. Link do artigo.
5. Deka, R. N., M. Wairiu, P. W. Mtakwa, C. E. Mullins, E. M. Veenendaal e J. Townend. "Use and accuracy of the filter-paper technique for measurement of soil matric potential (Uso e precisão da técnica de papel-filtro para medição do potencial matricial do solo). European Journal of Soil Science 46, no. 2 (1995): 233-238. Link do artigo.

Observe o potencial hídrico 301

Leo Rivera ensina as habilidades necessárias para criar uma curva característica de água no solo com dados de tensiômetro de extremidade úmida (HYPROP) e dados de ponto de orvalho da extremidade seca (WP4C) que de fato coincidem no meio.

Essas técnicas podem possibilitar que os pesquisadores levem seus instrumentos além das especificações. Saiba mais sobre os problemas relacionados a essas medições, incluindo os efeitos da histerese e as alterações nos métodos de preparação de amostras necessárias quando você passa para a faixa úmida.

POTENCIAL HÍDRICO EM AÇÃO

Curvas de liberação de umidade do solo

As curvas de liberação de umidade do solo (também chamadas de curvas características de água no solo ou curvas de retenção de água no solo) são como impressões digitais físicas, exclusivas de cada tipo de solo. Os pesquisadores as utilizam para entender e prever o destino da água em um determinado solo em uma condição específica de umidade. As curvas de liberação de umidade respondem a perguntas críticas, como: em que teor de umidade o solo sofrerá murcha permanente? Por quanto tempo devo irrigar? Ou a água será drenada rapidamente pelo solo ou ficará retida na zona da raiz? Elas são ferramentas poderosas usadas para prever a absorção de água pelas plantas, a drenagem profunda, o escoamento superficial e muito mais.

O que é uma curva de liberação de umidade do solo?

Há uma relação entre o potencial hídrico e o conteúdo volumétrico de água que pode ser ilustrada por meio de um gráfico. Juntos, esses dados criam uma forma de curva chamada de curva de liberação de umidade do solo. A forma de uma curva de liberação de umidade do solo é exclusiva de cada solo. Ela é afetada por muitas variáveis, como a textura do solo, a densidade aparente, a quantidade de matéria orgânica e a composição real da estrutura dos poros, e essas variáveis diferem de local para local e de solo para solo.

A Figura 9 mostra exemplos de curvas para três solos diferentes. No eixo X está o potencial hídrico em uma escala logarítmica, e no eixo Y está o conteúdo volumétrico de água. Essa relação entre o conteúdo de água do solo e o potencial hídrico (ou sucção do solo) permite que os pesquisadores entendam e prevejam a disponibilidade e o movimento da água em um tipo específico de solo. Por exemplo, na Figura 1, você pode ver que o ponto de murcha permanente (linha vertical direita) estará em diferentes conteúdos de água para cada tipo de solo. A argila arenosa fina sofrerá murcha permanente a 5% de VWC, enquanto a argila siltosa sofrerá murcha permanente a quase 15% de VWC.

De onde vêm os dados da curva de liberação de umidade?

As curvas de liberação de umidade do solo podem ser feitas in situ ou em laboratório. No campo, o conteúdo de água do solo e o potencial de água do solo são monitorados por meio de sensores de solo.

Os sensores dielétricos fáceis e confiáveis da METER informam dados de umidade do solo quase em tempo real diretamente por meio do registrador de dadosZL6 para o site cloud (ZENTRA Cloud). Isso economiza uma enorme quantidade de trabalho e despesas. O TEROS 12 mede o teor de água e é simples de instalar com a ferramenta de instalação de furos de sondagem TEROS . O TEROS 21 é um sensor de potencial hídrico de campo fácil de instalar.

No laboratório, você pode combinar as funções METER HYPROP e WP4C para gerar automaticamente curvas completas de liberação de umidade do solo em toda a faixa de umidade do solo.

Veja como as curvas de liberação de umidade em laboratório e in situ se comparam

Como usar uma curva de liberação de umidade do solo

Uma curva de liberação de umidade do solo une a variável extensiva do conteúdo volumétrico de água com a variável intensiva do potencial hídrico. A representação gráfica das variáveis extensivas e intensivas permite que pesquisadores e irrigadores respondam a perguntas críticas, como para onde a água do solo se deslocará. Por exemplo, na Figura 10 abaixo, se os três solos abaixo fossem diferentes camadas de horizonte do solo com 15% de conteúdo de água, a água na areia fina argilosa começaria a se mover em direção à camada de argila arenosa fina porque ela tem um potencial hídrico mais negativo.

Uma curva de liberação de umidade do solo também pode ser usada para tomar decisões de irrigação, como quando ligar e quando desligar a água. Para isso, os pesquisadores ou irrigadores devem entender tanto o conteúdo volumétrico de água (VWC) quanto o potencial hídrico. O VWC informa ao produtor a quantidade de irrigação a ser aplicada. E o potencial hídrico mostra a disponibilidade dessa água para as culturas e quando interromper a irrigação. Veja como isso funciona.

A Figura 11 mostra curvas típicas de liberação de umidade para uma areia argilosa, uma argila siltosa e um solo argiloso. A -100 kPa, o conteúdo de água do solo arenoso está abaixo de 10%. No entanto, no solo argiloso, é de aproximadamente 25%, e no solo argiloso, é próximo de 40%. A capacidade de campo está normalmente entre -10 e -30 kPa. E o ponto de murcha permanente está em torno de -1500 kPa. Um solo mais seco do que esse ponto de murcha permanente não forneceria água a uma planta. E a água em um solo mais úmido do que a capacidade de campo seria drenada para fora do solo. Um pesquisador/irrigador pode examinar essas curvas e ver qual seria o nível ideal de conteúdo de água para cada tipo de solo.

A Figura 12 é a mesma curva de liberação de umidade mostrando a faixa de capacidade de campo (linhas verticais verdes), o limite inferior normalmente definido para uma cultura irrigada (amarelo) e o ponto de murcha permanente (vermelho). Usando essas curvas, um pesquisador/irrigador pode ver que o potencial hídrico da argila siltosa deve ser mantido entre -10 e -50 kPa. E o conteúdo de água que corresponde a esses potenciais hídricos informa ao irrigador que os níveis de conteúdo de água da argila siltosa devem ser mantidos em aproximadamente 32% (0,32 m3/m3). Os sensores de umidade do solo podem alertá-lo quando ele estiver acima ou abaixo desse limite ideal.

ZENTRA simplifica tudo

Depois que as informações são coletadas de uma curva de liberação, o ZL6 registrador de dados e ZENTRA Cloud simplificam o processo de manutenção de um nível de umidade ideal. Os limites superior e inferior podem ser definidos em ZENTRA cloud (Obtenha uma demonstração ao vivo) e são exibidos como uma faixa sombreada sobreposta aos dados de umidade do solo quase em tempo real (sombreamento azul), facilitando saber quando ligar e desligar a água. Os avisos são enviados automaticamente quando esses limites se aproximam ou são ultrapassados.

Saiba mais sobre como melhorar a irrigação com a umidade do solo

Curvas de laboratório - agora mais fáceis do que nunca

Há 15 ou 20 anos, levava meses para obter uma curva de liberação de umidade do solo completa e detalhada no laboratório, mas avançamos muito desde então. Por quê?

As curvas de liberação de umidade sempre tiveram duas áreas fracas: um intervalo de dados limitados entre 0 e -100 kPa e uma lacuna de -100 kPa a -1000 kPa, onde nenhum instrumento poderia fazer medições precisas. Entre 0 e -100 kPa, o solo perde metade ou mais de seu conteúdo de água. Usar placas de pressão para criar pontos de dados para essa seção de uma curva de liberação de umidade significava que a curva se baseava em apenas cinco pontos de dados.

E ainda há a lacuna. As leituras mais baixas do tensiômetro foram cortadas em -0,085 MPa, enquanto historicamente a faixa mais alta do medidor de potencial hídrico WP4 mal alcançou -1 MPa. Isso deixou um buraco na curva bem no meio da faixa disponível para a planta.

Em 2008, a METER Group AG, da Alemanha, lançou o HYPROP, um instrumento capaz de produzir mais de 100 pontos de dados na faixa de 0 a -0,1 MPa. Isso resolveu o problema de resolução com mais de 20 vezes mais dados por trás dessa seção da curva.

Em 2010, a METER Group lançou o redesenhado medidor de potencial hídrico WP4C . Ganhos significativos de precisão e faixa agora permitem que o WP4C faça boas leituras até a faixa do tensiômetro. Usando o HYPROP com o redesenhado WP4Cum experimentador habilidoso pode agora fazer curvas de liberação de umidade completas e de alta resolução. Para obter informações detalhadas sobre como fazer curvas completas de liberação de umidade do solo no laboratório, consulte nosso Guia do aplicativo Moisture Release Curve.

Espere, tem mais

As curvas de liberação de umidade do solo podem fornecer ainda mais percepções e informações além do escopo deste artigo. Os pesquisadores as utilizam para entender muitas questões, como a capacidade de encolhimento do solo, a capacidade de troca catiônica ou a área de superfície específica do solo.

Deseja saber como as curvas de liberação de umidade do solo podem ser usadas em sua aplicação? Entre em contato conosco - Nossos cientistas de solo têm décadas de experiência em ajudar os pesquisadores a medir o contínuo solo-planta-atmosfera. Ou assista ao nosso webinar sobre curvas de liberação de umidade do solo: Umidade do solo 201: Curvas de liberação de umidade - Reveladas.

POTENCIAL HÍDRICO: UM POUCO DE HISTÓRIA

Entendendo o fluxo de água não saturada nos solos

Na virada do século passado, o Bureau of Soils (BOS) do USDA recrutou vários físicos puros para resolver problemas desconcertantes na agricultura. Um deles foi Edgar Buckingham. Quando Buckingham chegou ao Bureau of Soils em 1902, ele já era autor de um texto sobre termodinâmica. Seus primeiros experimentos no BOS envolviam o transporte de gás em solos, mas, por fim, ele passou a considerar o problema do fluxo de água não saturada no solo, e foi nesse ponto que ele fez sua maior contribuição para a física do solo.

Como um físico clássico, Buckingham usou a matemática para examinar os mistérios e a confusão em torno de como a água flui no solo. Percebendo que o conteúdo de água não impulsionava o fluxo em um solo não saturado, o desafio de Buckingham era descrever as forças que o faziam. Ele estava naturalmente familiarizado com os campos de força elétrica e térmica e com o fluxo que eles criavam. Esses conceitos eram análogos confortáveis para a força motriz criada no solo por gradientes no que ele chamou de "condutividade capilar". Buckingham usou as leis de Ohm e de Fourier para descrever esse fluxo.

1902: Edgar Buckingham começa a trabalhar no Bureau of Soils. Sua experiência em termodinâmica ajudou a formar o início de nossa compreensão do fluxo de água não saturada nos solos.

1930s: L.A. Richards desenvolve a placa de pressão, um dos primeiros instrumentos capazes de medir efetivamente a "condutividade capilar".

1940s: L.A. Richards e John Monteith publicam artigos que descrevem como os psicrômetros de termopar podem ser usados para medir o potencial hídrico de amostras de solo.

1951: D.C. Spanner é o primeiro a demonstrar com sucesso o uso de um psicrômetro de termopar para medir o potencial de água no solo.

1983: A METER apresenta o primeiro psicrômetro de termopar disponível comercialmente (o SC-10, mais tarde conhecido como TruPsi).

Medição do potencial hídrico no laboratório

Embora Edgar Buckingham tenha descrito e demonstrado a "condutividade capilar" em 1907, ele estava muito longe de conseguir medi-la de forma eficaz. O primeiro instrumento a fazer isso foi a placa de pressão criada por L.A. Richards na década de 1930. Uma placa de pressão não mede o potencial de água de uma amostra. Em vez disso, ela leva uma amostra a um potencial hídrico específico. O instrumento aplica pressão para forçar a água a sair da amostra e entrar em uma placa de cerâmica porosa. Quando a amostra atinge o equilíbrio, seu potencial hídrico será teoricamente equivalente à pressão aplicada.

Quando as amostras de solo atingem um potencial hídrico específico sob pressão, o pesquisador pode medir o conteúdo de água correlacionado. Uma característica de umidade do solo pode ser feita por meio dessas medições em diferentes pressões.

Métodos de vapor

Mais de uma década após a introdução da placa de pressão, L. A. Richards, nos EUA, e John Monteith, na Grã-Bretanha, publicaram artigos descrevendo como um psicrômetro de termopar poderia ser usado para medir o potencial hídrico de amostras de solo equilibrando a amostra com vapor em uma câmara fechada e medindo a umidade relativa do vapor. No equilíbrio, a umidade relativa do vapor está diretamente relacionada ao potencial hídrico da amostra.

O termo psicrômetro, cunhado em 1818 pelo inventor alemão Ernst Ferdinand August (1795-1870), significa "medidor de frio" em grego. Um psicrômetro é feito de dois termômetros idênticos. Um (o bulbo seco) é mantido seco, enquanto o outro (o bulbo úmido) é mantido saturado. A diferença de temperatura entre o bulbo úmido e o bulbo seco pode ser usada para calcular a umidade relativa do ar.

Psicrômetros de termopar

Os primeiros psicrômetros usados para medir a umidade relativa acima de uma amostra de solo eram necessariamente muito pequenos. Os dois termômetros eram feitos de termopares minúsculos e frágeis. Um termopar é um sensor de temperatura feito de dois condutores diferentes unidos em um ponto. O termopar converte um gradiente de temperatura em eletricidade, que pode ser medida para determinar as mudanças de temperatura.

Os psicrômetros de termopar foram usados com sucesso pela primeira vez para medir o potencial da água por D.C. Spanner antes de 1951, mas era uma medição difícil de fazer. Para obter os resultados desejados, Spanner teve que fabricar seu próprio fio de antimônio de bismuto - de acordo com John Monteith, uma capela de exaustão em Rothamsted exibiu as marcas desses experimentos por muitos anos.

Outros tiveram dificuldades para repetir suas medições. As amostras levavam até uma semana para se equilibrarem e, então, os frágeis termopares frequentemente liam apenas uma amostra antes de se quebrarem. Ainda assim, em 1961, Richards viu claramente os métodos de vapor como o futuro das medições de potencial hídrico (Richards e Ogata, 1961).

A Decagon (agora METER) lançou seu primeiro psicrômetro de termopar comercial (o SC-10 Thermocouple Psychrometer Sample Changer, mais tarde TruPsi) em 1983. Esse instrumento usava um termopar delicado, mas o protegia dentro de um compartimento selado. Nove amostras foram equilibradas simultaneamente e giradas sob o termopar a ser medido.

Antes de cada medição, o termopar de bulbo úmido era mergulhado em um pequeno reservatório de água. A saída elétrica do termopar era enviada a um nanovoltímetro, que precisava ser monitorado para determinar quando as temperaturas paravam de mudar.

Medidores de potencial hídrico de ponto de orvalho

No final da década de 1990, a Decagon (agora METER) começou a produzir o Potenciômetro de Ponto de OrvalhoWP4C , um método aprimorado para medir o potencial da água usando a pressão de vapor. Como o psicrômetro, ele mede a pressão de vapor acima de uma amostra selada dentro de uma câmara. Ambos os instrumentos são métodos primários baseados em princípios termodinâmicos.

Diferentemente do psicrômetro, o potenciômetro de ponto de orvalho usa um sensor de ponto de orvalho com espelho resfriado. Um pequeno espelho na câmara é resfriado até que o orvalho comece a se formar sobre ele. No ponto de orvalho, o WP4C mede as temperaturas do espelho e da amostra com precisão de 0,001 °C para determinar a umidade relativa do vapor acima da amostra. O potencial de água da amostra é linearmente relacionado à diferença entre a temperatura da amostra e a temperatura do ponto de orvalho.

O sensor de ponto de orvalho tem várias vantagens. Ele é mais rápido e fornece medições precisas mesmo quando o operador é relativamente inexperiente. Além disso, o sensor de espelho resfriado não requer adição de água e, portanto, não aumenta o teor de água do vapor acima da amostra.

Essa medição tem a vantagem de ser um método primário para determinar o potencial hídrico com base sólida em princípios termodinâmicos, e não em calibração.

A versão mais recente desse instrumento pode resolver temperaturas de até um milésimo de grau, possibilitando a medição de amostras tão úmidas quanto -0,5 MPa com excelente precisão.

Dúvidas?

Nossos cientistas têm décadas de experiência em ajudar pesquisadores e produtores a medir o contínuo solo-planta-atmosfera.

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