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INFLUÊNCIA DO TIPO DE AMOSTRAGEM NA

CONSTANTE DIELÉTRICA DO SOLO E NA

CALIBRAÇÃO DE SONDAS DE TDR(1)

Marcelo Rocha dos Santos(2), João Henrique Zonta(3) &

Mauro Aparecido Martinez(4)

RESUMO

A técnica da TDR é uma importante ferramenta para o estudo do teor de águano solo. Para o correto emprego dessa técnica, é necessário calibrar modelos querelacionam o conteúdo volumétrico de água no solo com a constante dielétricadeste, considerando as características de cada solo. Assim, objetivou-se avaliar ainfluência do tipo de solo e da forma de amostragem (amostra deformada e nãodeformada) na constante dielétrica (Ka) do solo e no desempenho de modelos paraa estimativa do conteúdo volumétrico de água no solo (θθθθθ), usando a técnica TDR.Os solos utilizados foram um Cambissolo Háplico Tb distrófico (CX), um LatossoloVermelho ácrico típico (LV) e um Neossolo Quartzarênico (RQ), que apresentamdiferenças quanto à textura. As amostras de solo referentes a CX e LV foramcoletadas com estruturas deformadas e não deformadas, e as de RQ, apenasdeformadas, devido à baixa agregação deste. A calibração foi realizada com sondascompostas de três hastes com 0,10 m de comprimento efetivo e 0,05 m de resina,com espaçamento entre hastes de 0,017 m e sem resistor na haste central,conectadas a um equipamento TDR 100 da Campbell Cientific. Os valores de Ka,para um mesmo valor de θθθθθ, foram alterados somente pela variação do tipo de solo,não sendo influenciados pelo tipo de amostragem do solo (deformada e nãodeformada). Em relação aos modelos testados para estimativa de θθθθθ em função deKa, o polinomial cúbico foi o que apresentou melhor ajuste aos dados de θθθθθdeterminados por gravimetria para o Neossolo Quartzarênico e para o CambissoloHáplico, enquanto para o Latossolo Vermelho um modelo linear apresentou melhorajuste.

Termos de indexação: reflectometria, teor de água, textura do solo.

(1) Recebido para publicação em abril de 2009 e aprovado em janeiro de 2010.(2) Doutorando do Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Viçosa – UFV. CEP 36570-000 Viçosa (MG).

E-mail: marrochas@yahoo.com.br(3) Doutorando do Departamento de Engenharia Agrícola, UFV. E-mail: joaozonta@hotmail.com(4) Professor Titular, Departamento de Engenharia Agrícola, UFV. E-mail: mmauro@ufv.br

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SUMMARY: INFLUENCE OF SAMPLING TYPE ON THE DIELECTRIC

CONSTANT AND CALIBRATION OF TDR PROBES

The technique of TDR (time-domain reflectometry) is an important tool for the study ofsoil water content. For a correct use of this technique, models that relate the volumetric watercontent in soil with the soil dielectric constant must be calibrated, considering the characteristicsof each soil. The purpose of this study was to evaluate the influence of soil type and samplingform (disturbed and undisturbed samples) on the dielectric constant (Ka) of the soil and theperformance of models to estimate the volumetric water content in soil (θ) by TDR. The soilswere a Haplic Cambisol, an Oxisol and a Typic Quartzipsamment, with different textures.Disturbed and undisturbed Haplic Cambisol and Oxisol samples were collected, but onlydisturbed Typic Quartzipsamment samples, due to its low aggregation. Calibration wasperformed with probes consisting of three rods (effective length 0.10 m and resin length 0.05 m),spaced 0.017 apart and without resistor on the center rod, connected to a TDR 100 (CampbellScientific) equipment. The Ka values, for a same è value, were affected by variation of the soiltype, but not influenced by the type of soil sampling (disturbed or undisturbed). For the modelstested to estimate è as a function of Ka, the cubic polynomial model fit the θ data determined bygravimetry best for the Typic Quartzipsamment and Haplic Cambisol, whereas for the Oxisola linear model fit better.

Index terms: reflectometry, water content, soil texture.

INTRODUÇÃO

O conteúdo de água no solo expressa a quantidadede água em massa ou volume contida no solo em umdado momento. O conhecimento desse valor no perfildo solo é indispensável para estudos hidrológicos emanejo da irrigação em áreas cultivadas. Entre osvários métodos de determinação do conteúdo de águano solo, a técnica TDR (Reflectometria no Domínio doTempo) destaca-se por ser um método exato, nãodestrutivo, portátil e de fácil manuseio (Topp et al.,1980; Or & Wraite, 1997; Coelho et al., 2006).Tommaselli (1997) relata que uma das característicasmais atrativas da TDR é sua habilidade de monitorar,contínua e simultaneamente, o conteúdo volumétricode água no solo em vários locais. É de fácilacoplamento a dispositivos coletores de dados(Tommaselli, 2001), permitindo monitorar o avançoda frente de umedecimento (Cecílio et al., 2003) e aredistribuição de água no perfil do solo (Teixeira etal., 2005). Topp et al. (1980) e Or & Wraith (1997)ressaltam que essa técnica destaca-se de outras pelasua exatidão e possibilidade de multiplicação de leiturase repetição sem destruição da amostra de solo.

A TDR apresenta como desvantagens: o poucoconhecimento sobre o seu comportamento em solostropicais, por ser um método ainda pouco estudadonestes solos; a dependência do teor de materiaismagnéticos e tipo de solo (mineral ou orgânico); acalibração trabalhosa; a influência dos óxidos de Fe eda massa específica do solo sobre as medidas (Souzaet al., 2001); e o alto custo de aquisição.

Pela técnica TDR, o conteúdo de água no solo édeterminado a partir dos valores da constantedielétrica do solo, correlacionados aos dados de conteúdode água por meio de curvas de calibração obtidas apartir dos dados de campo ou laboratório. Os baixosvalores da constante dielétrica do ar (Kaa = 1) e damatriz sólida (Kas = 3), comparados ao da água(Kaw = 80), tornam o método pouco sensível à texturae estrutura do solo (Or & Wraith, 1997).

Para o uso da TDR são necessárias calibrações paradiferentes tipos de solo, a fim de que se obtenha o valorcorreto do conteúdo volumétrico de água. De acordocom Pereira et al. (2006), essa é a grande dificuldadepara a utilização do método, pois atualmente não háum método de calibração considerado padrão. Sãodiversos os métodos de calibração citados na literatura.Villwock et al. (2004) propõe um método de calibraçãoem campo para um Latossolo Vermelho distroférrico,enquanto Coelho et al. (2006) e Vaz et al. (2004)apresentam propostas de métodos e ajustes de equaçõesde calibrações para diferentes tipos de solos emcondições de laboratório com uso de amostrasdeformadas.

Roth et al. (1992) mostraram que são necessáriascalibrações diferentes para solos com minerais ferrososou orgânicos. Segundo Robinson et al. (1994), apresença de óxido de Fe e minerais de óxido de Tiinfluencia a determinação da constante dielétrica pormeio da tecnologia TDR e a subsequente estimação doconteúdo de água. Lacerda et al. (2005) afirmam queo método TDR, com uso da equação de Topp et al.(1980), subestimou os valores do conteúdo de água em

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um solo argiloso, demonstrando a necessidade decalibração do equipamento para uso no referido solo.

Os modelos de calibração da TDR podem ser denatureza empírica (Topp et al., 1980) ou física, queenvolvem modelos dielétricos mistos (Tommaselli,2001). Nesses, Ka é fragmentada em seuscomponentes da matriz do solo, da água e do ar. Dosmodelos físicos disponíveis, destaca-se o de Roth et al.(1990). Os modelos de Topp et al. (1980) e Ledieu etal. (1986) têm sido muito utilizados, estando inseridosnos equipamentos de TDR dos fabricantes, porém sãode caráter empírico e não levam em consideração osefeitos dos componentes da Ka e das propriedadesfísicas do solo, razão pela qual podem não ser os maisadequados.

Villwock (2004) afirma que a calibração é exigidaespecialmente quando se trabalha com Latossolos,devido a algumas particularidades, como, por exemplo,os altos teores de Fe e argila e a expansibilidade dosolo. Coelho et al. (2006) ressaltam que os modelos decalibração variam conforme o tipo de solo e que ummodelo polinomial de terceiro grau pode ser calibradocom exatidão para cada situação de solo. Entretanto,a fixação dos coeficientes do modelo, como para o casodo modelo de Topp et al. (1980), pode não resultar emestimativas precisas do conteúdo volumétrico de águano solo. Silva & Gervásio (1999) encontraram umasubestimativa dos valores do conteúdo volumétrico deágua para um Latossolo roxo textura argilosa comuso do modelo de Topp et al. (1980).

Alguns métodos propostos para calibração desensores de TDR trabalham com o acondicionamentode amostras deformadas em recipientes, possibilitandoa secagem mais acelerada do solo, como é o caso dométodo proposto por Cecílio et al. (2004). No entanto,quando são coletadas amostras deformadas, osconstituintes minerais do solo são conservados, massua estrutura natural é alterada pelo processo deextração. Com o uso de amostras não deformadas, aestrutura natural do solo é preservada – fatointeressante para a calibração do equipamento TDR,por se tratar de um método não destrutivo. Trintinalha(2000) avaliou a influência da compactação do solosobre as leituras de um equipamento TDR e concluiuque a massa específica do solo exerce influência sobre

os valores de Ka lidos pelo aparelho e que, portanto, omodelo de calibração deve incluir a variável massaespecífica do solo.

Trabalhos relacionando a influência da estruturana constante dielétrica do solo ainda são escassos naliteratura. Coelho et al. (2001), trabalhando comamostras deformadas e não deformadas em dois solosde classe textural franco-arenoso-argiloso eargiloarenoso, concluíram que a constante dielétricado solo não foi alterada pelas variações tanto do tipode solo (textura) como de sua estrutura (deformada enão deformada). Vale ressaltar que as diferenças nascaracterísticas físicas desses solos, no que diz respeitoà porosidade, densidade e textura, não eramacentuadas. Portanto, a realização de mais trabalhosnesse contexto com solos de características físicas bemdistintas é importante para melhores esclarecimentossobre a real influência das características físicas naconstante dielétrica.

Diante do exposto, objetivou-se com este trabalho:avaliar o desempenho de modelos para estimativa doconteúdo volumétrico de água a partir da constantedielétrica do solo em diferentes tipos de solo e formade amostragem (amostra deformada e não deformada);e avaliar a influência da textura e forma deamostragem na constante dielétrica para conteúdosde água entre a capacidade de campo e o ponto demurcha permanente.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido no Laboratório deFísica do Solo do Departamento de EngenhariaAgrícola da Universidade Federal de Viçosa – UFV.Os solos utilizados foram: Cambissolo Háplico Tbdistrófico (CX), coletado na região de Viçosa-MG;Latossolo Vermelho ácrico típico (LV), proveniente daregião do Alto Paranaíba-MG; e NeossoloQuartzarênico (RQ), oriundo do município de Jaíba-MG. As amostras de solo referentes a CX e LV foramcoletadas em amostras deformadas e não deformadas,e as de RQ, apenas em amostras deformadas, devidoà baixa agregação deste (Quadro 1).

Quadro 1. Análise granulométrica, classe textural e propriedades físicas de três classes de solo utilizadas nacalibração das sondas de TDR

(1) Método da proveta. (2) CC: capacidade de campo e PM: ponto de murcha (Extrator de Richards). (3) Massa específica (Método doanel volumétrico). (4) Porosidade total; CX: Cambissolo Háplico Tb distrófico; LV: Latossolo Vermelho ácrico típico; e RQ: NeossoloQuartzarênico.

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As amostras não deformadas foram coletadas emanéis de alumínio de 0,20 m de altura e 0,088 m dediâmetro, cravados no solo 0,12 m abaixo da superfície,sendo inseridos e retirados de forma a não compactaro solo dentro do anel. À medida que os anéis eraminseridos, retirava-se o solo ao redor dos anéis,minimizando a pressão do solo externo nas paredes doanel. As amostras com estrutura deformada foramretiradas com trado holandês, secas ao ar, passadasem peneira de 2 mm e acondicionadas em recipientesequivalentes aos utilizados para a coleta das amostrasnão deformadas.

O solo foi acondicionado nos recipientes, colocando-se uma massa de solo suficiente para alcançar a massaespecífica do solo em questão (Quadro 1). No fundo dorecipiente foi colocada uma chapa de alumínio compequenos furos e sobre esta uma tela de polietileno, afim de evitar a perda de solo e permitir a passagem daágua para saturação e drenagem. Os solos dosrecipientes foram colocados para saturar por umperíodo de 48 h.

Depois de atingida a saturação, foi instalada umaguia de onda no sentido vertical em cada recipiente.Inicialmente, as massas do recipiente contendo o soloe das guias de onda foram determinadas em balançaeletrônica com 0,01 g de precisão. Em seguida, osrecipientes foram mantidos em estufa à temperaturade 60 ºC durante o dia e 30 ºC durante a noite, sendorealizadas pesagens em intervalos de 2 h, no períododas 8 às 18 h, até que o conteúdo de água no solo seaproximasse do valor do ponto de murcha permanente.Nesse momento, a constante dielétrica do solo (Ka) foideterminada com a TDR 100 da Campbell Cientific, eo conteúdo gravimétrico de água na amostra foideterminado pela massa do recipiente contendo solo euma sonda inserida. Após a última pesagem e leiturada Ka, foram determinados a massa do solo seco e oconteúdo gravimétrico de água final, por meio dométodo-padrão em estufa. Com base nas massas desolo seco, da massa específica do solo e das massasúmidas determinadas diariamente, foram obtidos osvalores do conteúdo volumétrico de água do solo (θ)(Equação 1) para cada determinação da Ka, por meioda equação 2.

(1)

em que θi é o conteúdo de água em base volumétrica;PUi, a massa atual do solo úmido + PR, sendo PR amassa do recipiente + a massa das guias de onda +envoltórios (chapa de Al + tela de polietileno); OS, amassa do solo seco + PR; ρs, a massa específica dosolo; e ρa, a massa específica da água.

As sondas de TDR, compostas de três hastes com0,13 m de comprimento, no qual 0,10 m era efetivo e0,05 m de resina, com espaçamento entre hastes de0,017 m e sem resistor na haste central, foramconfeccionadas no laboratório (Silva et al., 2005).

A partir dos valores de θ e da Ka determinados,foram testados cinco modelos de calibração das sondasde TDR:

Modelo de Topp et al. (1980)

θ = -5,3 x 10-2 + 2,92 x 10-2 Ka– 5,5 x 10-4 Ka2 + 4,3 x 10-6 Ka3 (2)

em que θ é o conteúdo volumétrico de água no solo(cm3 cm-3) e Ka é a constante dielétrica do solo,adimensional.

Modelo de Ledieu et al. (1986)

(3)

Modelo de Roth et al. (1990)

(4)

em que ε corresponde à porosidade do solo (cm3 cm-3);α é um parâmetro que leva em conta os efeitos doarranjo geométrico da matriz do solo; e KaS, Kaa eKaw são, respectivamente, as constantes dielétricasda matriz do solo, do ar e da água. Os valores de KaS,Kaa e Kaw foram de 5, 1 e 80 (Coelho et al., 2006),respectivamente, para todos os cálculos.

Função polinomial cúbica

(5)

Função raiz quadrada

(6)

Os parâmetros a, b, c, d, e, f e α foram obtidosminimizando-se a soma dos quadrados dos desviosentre os valores observados e estimados de θ.

As análises consistiram em testar os diferentesmodelos de calibração, que estimam θ em função deKa, sendo os valores de θ compreendidos na faixa deumidade entre a saturação e o ponto de murchapermanente de cada solo, e avaliar o efeito do tipo desolo e da amostragem (amostra deformada e nãodeformada) nos valores de θ para um mesmo valor deKa, com valores de θ compreendidos na faixa deumidade entre a capacidade de campo e o ponto demurcha permanente de cada solo e tipo de amostra.Como no Neossolo Quartzarênico foram coletadassomente amostras deformadas, a análise estatísticafoi realizada considerando dois diferentesdelineamentos. Na análise dos modelos de calibraçãofoi considerado o delineamento inteiramentecasualizado, com três tipos de solo e três repetições,sendo utilizadas amostras de solo com estruturadeformada. Para avaliar o efeito da classe de solo e dotipo de amostragem nos valores de θ, para um mesmo

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valor de Ka, foi considerado o delineamentointeiramente casualizado, com fatorial 2 (tipos de solo)x 2 (amostra deformada e não deformada), com trêsrepetições.

Para se obter o valor do conteúdo de água paracada tipo de solo e amostragem, em função do mesmovalor de Ka, foram determinados, para uma faixa devalores de Ka, os valores do conteúdo de água no solocom uso da equação de calibração respectiva a cadatratamento, sendo utilizados os valores do conteúdode água no solo compreendidos entre a capacidade decampo e o ponto de murcha permanente.

Os diferentes modelos de calibração foramanalisados com base no coeficiente de determinação(R2) e pelo índice de concordância (d) proposto porWillmott (1981). O efeito do tipo de solo e do estadoestrutural das amostras foi avaliado por meio daanálise de variância a 5 %. As análises foram feitascom uso do software Statistica 7 (Hilbe, 2007).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O resultado do teste F na análise da variância(Quadro 2) foi significativo somente para o tipo de solo,não havendo significância para o tipo de amostra einteração entre tipo de solo x tipo de amostra, indicandohaver diferenças entre as médias dos valores doconteúdo de água para os diferentes tipos de solo (CXe LV), quando considerados os mesmos valores daconstante dielétrica a 5 %.

Houve grande diferença entre as massas específicasdo Cambissolo Háplico Tb distrófico (CX) e do LatossoloVermelho ácrico típico (LV) (Quadro 1). Essa é umavariável que conduz à ocorrência de diferenças nosvalores do conteúdo de água no solo para um mesmovalor da Ka, pois existe diferença entre as proporçõesde espaços vazios no solo (preenchidos por água e ar) ea matriz sólida. Esses resultados corroboram aafirmação de Souza et al. (2001), de que a massaespecífica do solo tem influência nas leituras doconteúdo de água no solo com uso da técnica TDR.Trintinalha (2000) avaliou a influência da compactaçãodo solo sobre as leituras de um equipamento de TDR econcluiu que a massa específica do solo exerce

influência sobre a leitura do aparelho e que, portanto,o modelo de calibração deveria incluir a variável massaespecífica do solo. Segundo Souza et al. (2001) eAndrade et al. (2003), há ainda a influência dos óxidosde Fe na leitura da constante dielétrica do solo, quepode ter influenciado os resultados, visto que osLatossolos (LV) caracterizam-se pela grande presençadesses componentes em sua constituição.

A ausência de significância do teste F para tipo deamostras deve-se, principalmente, ao fato de que nopreenchimento dos recipientes com solo deformado oacondicionamento nos recipientes procurou reproduzira massa específica do solo com sua estrutura nãodeformada. Assim, as proporções do volume de soloocupado pela matriz sólida e por espaços vazios paraar ou água aproximaram-se em ambas as condiçõesde amostragem. Coelho et al. (2001) relataram quepara solos com valores de porosidade total muitopróximos não há diferença significativa nos valoresdo conteúdo de água para um mesmo valor deconstante dielétrica do solo. Portanto, é de se esperaruma pequena influência da estrutura do solo nadeterminação do conteúdo de água pela técnica TDR,devido aos baixos valores das constantes dielétricasdas fases sólida e gasosa do solo, comparadas à da água.

As curvas de calibração para um mesmo solo,variando apenas o tipo de amostragem, ficarampraticamente sobrepostas (Figura 1). Quandocomparados os diferentes tipos de solo, houve nítidadiferença entre as curvas de calibração, reafirmandoa necessidade da calibração para cada tipo de solo,não importando a forma de coleta das amostras.

Nota-se que, no solo de textura argilosa(Cambissolo Háplico Tb distrófico), os baixos conteúdosvolumétricos de água no solo (θ) apresentam menorconstante dielétrica (Ka) quando comparado com o solode textura arenosa para o mesmo valor do conteúdode água; à medida que θ vai aumentando, o CambissoloHáplico Tb distrófico passa a apresentar maior valorde Ka que o solo Neossolo Quartzarênico para ummesmo valor de θ – fato que pode ter ocorrido devido àdiferença de textura ou de superficie específica dossolos (Topp et al., 1980) (Figura 1).

O Latossolo Vermelho ácrico típico, durante todaa faixa de observação, apresentou menor valor daconstante dielétrica do solo para um mesmo valor de

Quadro 2. Análise de variância do experimento em delineamento inteiramente casualizado, fatorial 2 x 2,com três repetições

Coeficiente de variação = 2,71 %; ns: não significativo; e *: significativo a 5 %.

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conteúdo volumétrico de água, sendo esse resultadoatribuído à composição química do solo, rico em óxidosde Fe, que influenciam os valores da constantedielétrica do solo (Andrade et al., 2003). Outraexplicação para esse resultado pode estar relacionadaà porosidade total do solo. Como o Latossolo Vermelhoácrico típico apresenta porosidade total maior emrelação à dos outros solos, para um mesmo conteúdode água há um maior volume de poros preenchidoscom ar no Latossolo Vermelho ácrico típico do que nosdemais solos avaliados. Assim, tem-se uma maiorinfluência da constante dielétrica do ar na leitura daconstante dielétrica do solo e, como a constantedielétrica do ar apresenta valores baixos (Kaa = 1) emrelação aos da água, a tendência é de haver menoresvalores da constante dielétrica do solo. Essecomportamento é mais claramente evidenciado nafaixa de baixos conteúdos volumétricos de água, quandoo ar presente no solo está em maior quantidade.

De acordo com a figura 2, os dados de conteúdovolumétrico de água no solo simulados com asequações de Topp e Ledieu, para os três tipos de soloem estudo, apresentaram a pior concordância com osdados determinados por gravimetria na faixa de baixosconteúdos volumétricos de água no solo, sendo essecomportamento evidenciado durante toda a faixa deconteúdo de água no solo para o Neossolo Quartzarênico(RQ). Esse resultado pode ser devido à presença debolsas de ar, que, segundo Knight (1992), causamdescontinuidade na propagação da ondaeletromagnética. Na faixa de elevados conteúdos deágua no solo, para Latossolo e Cambissolo, o modelode Topp apresentou maior concordância com os dadosdeterminados por gravimetria, devido à menorinfluência da constante dielétrica da matriz sólida edo ar no valor da constante dielétrica do solo, tendoem vista a maior dimensão do valor da constantedielétrica da água.

Para o Neossolo Quartzarênico (RQ) (Figura 2a),os modelos descritos pelas funções do tipo polinomialcúbica e raiz quadrada e o modelo de Roth et al. (1990)apresentaram bom ajuste aos dados de conteúdo

volumétrico de água determinados para os três tiposde solo. Esses resultados corroboram em parte osencontrados por Pereira et al. (2006), que obtiverammelhor estimativa do conteúdo de água no solo, emfunção da constante dielétrica do solo, com o uso deum modelo descrito por uma função polinomial cúbica,trabalhando com um solo do tipo Areia Quartzosa.Os modelos de Topp et al. (1980) e Ledieu et al. (1986)não apresentaram boas estimativas dos valores doconteúdo de água no solo, superestimando-os. Essadiferença já era esperada, pois os parâmetros dessesmodelos foram obtidos em condições diferentes dasestabelecidas neste experimento, sobretudo quanto aotipo de solo e granulometria, sendo usados na maioriados experimentos solos de textura argilosa a muitoargilosa. Existe ainda o problema do menor contatodas guias de onda com as partículas de solo nos solosarenosos, devido à sua baixa coesão, que, segundoTeixeira et al. (2003), causa erros na leitura daconstante dielétrica do solo. Esse resultado corroboraa afirmação de Villwock et al. (2004), de que para cadatipo de solo existe a necessidade de obtenção de ummodelo de calibração empírico para obtenção de bonsresultados com o uso da técnica TDR.

No Cambissolo (CX) (Figura 2b), os modelos deTopp et al. (1980) e Ledieu et al. (1986) mostrarambom ajuste aos dados do conteúdo de águadeterminados por gravimetria somente para os valoresmais próximos à saturação, superestimando os valoresno restante da curva. Esses resultados podem serexplicados pelos motivos anteriormente citados parao solo Neossolo Quartzarênico. Os outros modelosestudados, descritos pelas funções do tipo polinomialcúbica e raiz quadrada, e o modelo de Roth et al. (1990)apresentaram bom ajuste aos dados determinados por

Figura 1. Curvas de calibração para obtenção doconteúdo de água no solo em função da constantedielétrica do solo para os diferentes tipos de solocom estruturas deformadas e não deformadas.

Figura 2. Estimativa do conteúdo volumétrico deágua no solo por diferentes modelos em funçãoda constante dielétrica, para NeossoloQuartzarênico (a), Cambissolo (b) e LatossoloVermelho (c), comparados com os conteúdos deágua determinados pelo método gravimétrico.

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gravimetria para os três tipos de solo em toda a faixade conteúdo de água avaliada, sendo, portanto, maisindicados para este tipo de solo.

Para o Latossolo Vermelho (LV) (Figura 2c), asestimativas dos conteúdos de água pelos modelos deTopp et al. (1980) e Ledieu et al. (1986) apresentaramuma superestimativa na faixa dos baixos valores doconteúdo de água e uma subestimativa na faixa dosaltos valores; contudo, apresentaram melhoresestimativas dos resultados em relação aos solos CX eRQ, como pode ser observado pelos valores de R2

(Quadro 3). Os erros podem ser atribuídos à presençade bolsas de ar e ao comportamento anormal daconstante dielétrica da água em contato com aspartículas coloidais (argila e matéria orgânica), quetêm um comportamento diferente do da água livre(Bohl & Roth, 1994).

Esses resultados podem ser um indicativo de queesses modelos foram determinados em condições desolo parecidas com as encontradas no LatossoloVermelho, ou seja, solos com alto teor de argila emsua composição. Para os demais modelos, como os deRoth et al. (1990) e aquele descrito por uma funçãoraiz quadrada, os valores do conteúdo de águaestimados apresentaram elevada concordância com osdados determinados por gravimetria (Quadro 3). Parao modelo descrito por uma função polinomial cúbica,como os parâmetros de segunda e terceira ordens nãoapresentaram significância estatística, um modelodescrito por uma função linear foi ajustado e mostroua mais alta correlação entre os dados determinados esimulados entre todos os modelos ajustados(Quadro 3). Trintinalha et al. (2004), trabalhando comum solo de textura muito argilosa, também obtiveramcomo modelo de melhor ajuste uma equação descritapor uma função linear.

Coelho et al. (2006) ressaltaram que um modelopolinomial cúbico pode ser ajustado com exatidão paracada situação. Villwock et al. (2004), trabalhando comum Latossolo Vermelho distroférrico típico, afirmaramque o melhor modelo de calibração para as condiçõesde seu estudo foi o polinomial cúbico do tipo θ =0,332394 + 0,00000267 Ka3, sem os termos de primeirae segunda ordens. Para o Latossolo Vermelho (LV)em estudo, os coeficientes de segunda e terceira ordensdo modelo polinomial cúbico não apresentaramsignificância, sendo necessário apenas o ajuste de ummodelo linear.

À medida que a textura do solo se torna mais argi-losa (do Neossolo Quartzarênico para o Latossolo Ver-melho) (Figura 2), a tendência é de que a relação en-tre os dados de conteúdo de água e Ka se torne linear,o que pode ser explicado pela alta capacidade de reten-ção de água deste solo. Esses resultados diferem dosencontrados por Tommaselli (1997), que obteve o mo-delo polinomial cúbico como superior a todos os ou-tros, apresentando os maiores valores de coeficientede correlação para solos com textura argilosa. Esseautor verificou, entretanto, que o coeficiente cúbicoda equação de calibração deixa de ser importante àmedida que a textura do solo se torna mais arenosa, oque não foi verificado neste trabalho. É evidente que,além da textura, os componentes químicos de cadasolo podem ocasionar determinado comportamento.Villwock (2004) ressalta que especial atenção deve serdada aos Latossolos, devido a algumas particularida-des, como: alto teor de Fe, alto teor de argila eexpansibilidade, como é o caso do Latossolo Vermelho(LV), que apresenta a característica de eletropositividade.

No quadro 3 é apresentada a avaliação dos modelosde calibração com base no coeficiente de determinaçãoe no índice de concordância.

Quadro 3. Avaliação dos modelos de estimativa do conteúdo volumétrico de água para os solos em estudo,coeficiente de determinação e índice de concordância, com uso de amostras de solo com estruturadeformada

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Verifica-se que os valores do conteúdo de água es-timados pelo modelo polinomial cúbico mostraramuma concordância mais elevada com os dados deter-minados por gravimetria para os solos CX e RQ, apre-sentando maiores valores do coeficiente de determi-nação (R2) e índice de concordância (d). Para o soloLV, o modelo linear apresentou melhor ajuste aosdados determinados por gravimetria, conforme os va-lores do coeficiente de determinação (R2) e índice deconcordância (d) (Quadro 3). O modelo de Roth et al.(1990), apesar de apresentar índice de concordância(d) semelhante ao do modelo polinomial cúbico e ao domodelo linear, respectivamente para o Cambissolo eLatossolo Vermelho, apresentou menor coeficiente dedeterminação (R2) (Quadro 3). Os modelos de Topp etal. (1980) e Ledieu et al. (1986) foram os que apresenta-ram desempenhos menos precisos, onde, para oNeossolo Quartzarênico, não houve correlação entre osdados determinados e estimados pelo modelo (Quadro 3).Resultados semelhantes foram encontrados por Coelhoet al. (2006) para o modelo de Topp et al. (1980).

O modelo semiempírico de Roth et al. (1990)apresentou uma estimativa precisa do conteúdo deágua para todos os solos, pelo índice de concordância(d) e coeficiente de determinação (R2) apresentados noquadro 3. Os valores de α foram de 0,8615, 0,7392 e1,0790 para o Cambissolo (CX), Latossolo Vermelho(LV) e Neossolo Quartzarênico (RQ), respectivamente.Coelho et al. (2006), fixando o valor de α em 0,75067,obtiveram um desempenho razoável utilizando estemodelo para estimativa do conteúdo de água emLatossolo Vermelho-Escuro eutrófico, Neossolo Fúlvicoe Latossolo Amarelo distrófico, empregando um sensorde TDR com resistor na haste central.

De todos os modelos testados para estimativa doconteúdo de água do solo em função da sua constantedielétrica, os dados simulados pelo modelo polinomialcúbico foram os que apresentaram a mais elevadaconcordância com os dados do conteúdo de águadeterminados por gravimetria para o NeossoloQuartzarênico e Cambissolo. Para o LatossoloVermelho, os parâmetros c e d do modelo polinomialcúbico não apresentaram significância a 5 %, sendoassim, neste caso, gerado um modelo linear (Quadro 4),que mostrou um ajuste mais preciso aos dadosdeterminados por gravimetria.

CONCLUSÕES

1. O tipo da amostra de solo, deformada e nãodeformada, não interfere nos valores do conteúdovolumétrico de água no solo para um mesmo valor daconstante dielétrica do solo.

2. Pode-se realizar a calibração do equipamentoTDR para os solos em estudo com uso de amostras desolo deformadas.

3. Os modelos de Topp et al. (1980) e Ledieu et al.(1986) superestimaram os valores do conteúdovolumétrico de água no Cambissolo, no LatossoloVermelho ácrico típico e no Neossolo Quartzarênico.

4. Para o Cambissolo Háplico Tb distrófico e oNeossolo Quartzarênico, o modelo polinomial cúbicofoi o que apresentou melhor ajuste aos dados doconteúdo de água determinados por gravimetria,enquanto para o Latossolo Vermelho ácrico típico omelhor ajuste foi encontrado com o modelo linear.

AGRADECIMENTOS

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado deMinas Gerais (FAPEMIG) pelo apoio e financiamentodo projeto de pesquisa.

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Quadro 4. Parâmetros dos modelos de melhor ajuste aos dados de θθθθθ em função de Ka para os três tipos desolo

INFLUÊNCIA DO TIPO DE AMOSTRAGEM NA CONSTANTE DIELÉTRICA DO SOLO... 307

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