Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soil water retention stems from the action of attractive forces manifested by adsorption and capillary
phenomena. Matric potential (ψ) expresses the soil water retention energy, which varies according to water
content and is described by soil water retention curve (SWRC). The experimental obtainment of SWRC is
difficult and costly, therefore, the use of pedotransfer functions (PTF) is preferred, because PTF estimate SWRC
(or part of it) from other soil properties related to water retention. The use of available PTFs is limited for being
calibrated from a particular set of soils and/or for not being able to represent the effect of structural changes (e.
g. bulk density (Bd)) on water retention. Thus, the aim of this study is to propose and evaluate a mathematical
model to estimate the volumetric moisture based on the specific surface area (SSA) and on the integration of the
effect of the Bd with a physicoempirical parameter (fa). SWRCs were obtained experimentally from soils with
different particle size and Bd variations were simulated by samples prepared in metal cylinders. The SSA was
estimated by particle size distribution curve. Dependence of fa on ψ, SSA and Bd was described by Van
Genuchten (1980) sigmoidal model, while the effect of SSA and Bd was incorporated in parameters of this same
sigmoidal model by graphical and sensibility analysis. The estimates of the model were compared with the
literature FPTs estimates for the same data set. Initially, the results showed that samples prepared in the
laboratory did not ensure consistent experimental data of SWRC. This finding masked the model predictive
ability. However, it is clear that the proposed FPT coherently described the effect of SSA and Bd with adsorption
and capillarity phenomena, complying with the study purpose. In addition, the physicoempirical consistency of
SSA and Bd with parameters of the Van Genuchten (1980) sigmoidal model allowed a better predictive
performance compared to literature PTFs. In a broader sense, results reinforce the idea that models which
mechanistically explore the relationship between predicted and predictor variables are more efficient in
estimating the magnitude of the natural soil processes. and Bd was incorporated in parameters of this same
sigmoidal model by graphical and sensibility analysis. The estimates of the model were compared with the
literature FPTs estimates for the same data set. Initially, the results showed that samples prepared in the
laboratory did not ensure consistent experimental data of SWRC. This finding masked the model predictive
ability. However, it is clear that the proposed FPT coherently described the effect of SSA and Bd with adsorption
and capillarity phenomena, complying with the study purpose. In addition, the physicoempirical consistency of
SSA and Bd with parameters of the Van Genuchten (1980) sigmoidal model allowed a better predictive
performance compared to literature PTFs. In a broader sense, results reinforce the idea that models which
mechanistically explore the relationship between predicted and predictor variables are more efficient in
estimating the magnitude of the natural soil processes. / A retenção de água no solo decorre da atuação de forças atrativas que se manifesta por meio dos fenômenos de
adsorção e capilaridade. O potencial matricial (ψ) expressa a energia com que a água está retida no solo, que
varia com a umidade volumétrica (Uv) e é descrita pela curva de retenção de água no solo (CRAS). A obtenção
experimental da CRAS é difícil e onerosa, o que motiva o uso de funções de pedotransferência (FPT), que
estimam a CRAS (ou parte dela) a partir de propriedades do solo ligadas à retenção de água. As FPTs
disponíveis são limitadas quanto à aplicação para solos diferentes dos quais foram calibradas ou por não
conseguirem representar o efeito de mudanças estruturais (variação na densidade do solo (Ds)) sobre a retenção
de água. Portanto, o objetivo deste estudo é propor e avaliar um modelo matemático para estimar a umidade
volumétrica, baseado na área superficial específica (ASE) e na integração do efeito da Ds a partir de um
parâmetro físico-empírico (fa). Experimentalmente, CRAS foram obtidas a partir de solos com diferente
granulometria, para os quais variações de Ds foram simuladas por meio da confecção de amostras em cilindros
metálicos. A ASE foi estimada por meio da curva granulométrica. A dependência de fa em relação às variáveis
ψ, ASE e Ds, foi descrita pelo modelo sigmoidal de Van Genuchten (1980), enquanto o efeito da ASE e Ds foi
incorporado aos parâmetros desse modelo sigmoidal por meio de análise gráfica e de sensibilidade. As
estimativas do modelo proposto foram comparadas com estimativas de FPTs da literatura para o mesmo conjunto
de dados. Inicialmente, verificou-se que, mesmo utilizando amostras confeccionadas em laboratório, a obtenção
experimental da CRAS demonstrou-se, por vezes, inconsistente, o que mascarou a capacidade preditiva do
modelo. Contudo, é possível afirmar que a FPT proposta foi capaz de descrever o efeito da ASE e da Ds de
forma fisicamente coerente com os fenômenos de adsorção e capilaridade, cumprindo com a proposta deste
estudo. Além disso, a consistência física-empírica entre ASE e Ds e os parâmetros de ajuste do modelo
sigmoidal de Van Genuchten (1980) permitiram melhor desempenho preditivo comparado às FPTs da literatura.
De forma mais ampla, os resultados reforçam a ideia de que modelos que explorem mecanisticamente a relação
entre variáveis preditas e preditoras são mais eficientes na estimativa da magnitude dos processos naturais
ligados ao solo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/5633 |
| Date | 25 February 2016 |
| Creators | Mulazzani, Rodrigo Pivoto |
| Contributors | Gubiani, Paulo Ivonir, Reichert, José Miguel, Albuquerque, Jackson Adriano |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, UFSM, BR, Agronomia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 500100000009, 400, 300, 300, 500, 500, d1a52158-63ad-4c62-8e58-1558d624b50f, ed4bc143-9aa3-480b-bc7d-7f1e6b7906f5, 557cd84a-9e51-4228-9af5-733f6f283f8e, 13f7d48d-4f5d-481d-bd5a-e3961f316fbd |
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