Determinação e conversão da condutividade elétrica do solo em função da composição da solução salina e umidade volumétrica do solo

Orientador: Jorge Luiz Moretti de Souza

Coorientador: Daniela Jerszurki

Orientador: Naftali Lazarovitch

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo. Defesa : Curitiba, 25/01/2019

Inclui referências: p. 66-68

Área de concentração: Solo e Ambiente

Resumo: A estimativa da condutividade elétrica (CE) é essencial para o manejo e avaliação da salinidade do solo. Porém, em cada método de medição são obtidos valores diferentes de condutividade elétrica do solo, que dificultam a interpretação e comparação dos métodos, uma vez que vários fatores podem afetá-los. Teve-se por objetivo no presente trabalho avaliar o efeito da umidade volumétrica do solo, composição iônica e concentração salina da solução do solo nas leituras de condutividade elétrica realizadas com os métodos comumente utilizados, bem como avaliar equações de conversão da condutividade elétrica do solo. O presente trabalho encontra-se estruturado em dois Capítulos: i) Métodos de determinação da condutividade elétrica do solo em função da umidade volumétrica e íons da solução; e, ii) Calibração e validação de equações para conversão e estimativa da condutividade elétrica do solo. O trabalho foi conduzido no laboratório da Ben Gurion University of the Negev, em Sde Boqer (30,87o N, 34,79o L), e a campo, no centro de pesquisa e desenvolvimento do Ramat Negev (30,96o N, 34,69o L), ambos localizados na região sul de Israel. No experimento conduzido em laboratório foram utilizadas três técnicas de medição da CE: sensor capacitivo GS3 (SGS3), extração da solução do solo por cápsulas porosas (ESCP) e extração por relação solo-água na taxa 1:1 (ERSA-1:1); em solo arenoso submetido a crescentes umidades volumétricas do solo (??: 0,11; 0,16; 0,24 e 0,32 m3 m?3); crescentes CE's da solução aplicada (CEso: 0,31; 2,5; 4,35 e 8,7 dS m?1); e, diferentes composições salinas (KCl, CaCl2, NaCl e NPK 20:20:20). No experimento a campo, o solo, em estufa, foi cultivado com tomate cereja e fertirrigado com duas soluções (0,31 e 4,35 dS m?1). As baixas umidades do solo dificultaram as medidas de CE, sendo a condutividade elétrica aparente (CEa) medida pelo sensor, a mais dependente da umidade. A solução com fertilizante NPK subestimou a condutividade elétrica do solo com todos os métodos testados e o sal NaCl superestimou as condutividades elétricas aparente (CEa) e da solução dos poros do solo (CEp). Em todos os tratamentos, a maior dispersão das leituras de CE foi observada com o método ERSA-1:1. Os modelos de conversão estimam a CEp com maior precisão nas condições de solo saturado ou próximo a saturação. Quando os modelos de conversão da CE foram testados, a calibração dos parâmetros com os modelos de Hilhorst e Straten proporcionaram as melhores estimativas de CEp em laboratório, porém os parâmetros foram sensíveis às diferentes umidades do solo e íons em solução, por isso devem ser calibrados em condições semelhantes à de campo. O modelo de Hillhorst apresentou o menor erro na estimativa da CEp a campo, porém apresentou limitação quando a CEp foi superior a 10 dS m?1. Palavras chave: Condutividade elétrica. Sensor capacitivo. Salinidade. Solução do solo. Clima árido. Conversão de salinidade.

Abstract: The assessment of the electrical conductivity (EC) is essential for soil salinity management and monitoring. However, in each method is obtained different EC values and many environment variables can influence the EC differently in each method, which hampers its interpretation and the association between methodologies. Thus, the aim of this work is to evaluate the effects of soil volumetric water content, soil solution composition and concentration on the soil EC measured with the most used techniques, as well as evaluate the equations to convert the soil electrical conductivities under the conditions studied. The manuscript is structured in two Chapters: i) Methods for assess soil electrical conductivity as a function of water content and salt composition on soil solution; and ii) Calibration and estimation of soil electrical conductivity equations. The experiment was carried out in the laboratory at the Ben Gurion University of the Negev, Sde Boqer (30.87o N, 34.79o E), and on field at the Ramat Negev Research and Development Center (30.96o N, 34.69o E), both on Southern Israel, in arid climate. In the experiment conducted in the laboratory three methods were used to measure the soil EC: GS3 capacitance probe (SGS3), soil solution extraction by ceramic cups (ESCP) and extraction by soil to water ratio 1:1 (ERSA-1:1); on sandy soil under four increasing soil volumetric water content (??: 0.11, 0.16, 0.24 and 0.32 m3 m?3); four solutions with increasing electrical conductivity (ECw: 0.31, 2.5, 4.35 and 8.7 dS m?1); and four saline solution with different ion composition (KCl, CaCl2, NaCl and NPK 20:20:20). On the experiment carried out on field, the soil was cultivated with cherry tomatoes under two greenhouses, and the treatment consisted in fertigation with two saline solutions (0.31 and 4.35 dS m?1). The low water content on soil hampered EC measurements, and the bulk electrical conductivity (ECb) measured by GS3 sensor, was the most influenced by volume water content. The solution with NPK fertilizer underestimates the soil electrical conductivity with all methods tested and the NaCl salt overestimates the ECb and the soil pore water EC (ECp). The greater scatter on EC readings was observed with the ERSA-1:1 method. The conversion models estimate ECp with higher accuracy in saturated or near saturation soil conditions. The calibration of the Hilhorst and Straten models provided the best estimates of ECp in laboratory. The calibration parameters from the EC equations were sensitive to the different water content on soil and ions on solution, thus they must be calibrated under conditions very similar to the field. The Hillhorst model presented the smallest error in the estimation of ECp on field, although the model underestimated ECp when it is higher than 10 dS m?1. Key-Words: Electrical conductivity. Capacitive sensor. Salinity. Soil pore water. Arid climate. Salinity estimation.