Soil water diffusivity: a simple laboratory method for its determination

Abstract

Soil water diffusivity (D) is an important hydraulic property that is fundamental to characterize unsaturated watertransport. Its determination is complex, time-consuming and requires expensive instruments. The objectives of this workwere: to propose a simple and low-cost laboratory methodology to determine D function; and to analyze the influence of soilmanagement systems on D and Sorptivity (S). The studied soil was classified as a vertic Paleudol. The first 10 cm of the soilunder three different management systems (T1: Natural grassland, T2: direct drilling, and T3: Polyphitic Pasture) was sampled.The samples were sieved and packed into horizontal columns. The columns were analyzed under horizontal infiltration and Dwas determined by variations of water content as a function of time for fixed positions, obtained from low-cost soil moisturecapacitance sensors. The results showed that the proposed methodology is valid in the studied soils. Soil management systemsignificantly affected D and S. They were greater for T2 compared with T1 and T3 (D varied between 0.00033 and 0.0321cm2.s-1). This means that the soil under T2 can transmit water faster under non-saturated conditions as compared with thesoil under grazing. In conclusion, the proposed methodology allowed to determine D in a simple and low-cost way, and todetermine the influence of these properties on productive conditions.

A difusividade da água no solo (D) é uma importante propriedade hidráulica para caracterizar o transporte não saturado de água no solo. Essa determinação é complexa devido ao tempo gasto para isso e ao elevado custo dos equipamentos necessários. Os objetivos desse trabalho foram: propor uma metodologia simples e de baixo custo de laboratório para determinar uma função para D e para analisar a influência de sistemas de manejo do solo em D e na sortividade do solo (S). O solo estudado foi classificado como um Paleudol vertico. As amostras deformadas foram coletadas em três sistemas de manejos (T1: Campo Nativo, T2: Plantio Direto e T3: pastagem). Foram retirados os primeiros 10 centímetros do solo. Essas amostras foram peneiradas e depois foram acomodadas em colunas horizontais. As colunas foram submetidas a infiltração horizontal e D foi determinado pela variação do conteúdo de água em função do tempo, com auxílio de sensores de capacitância para a determinação da umidade do solo. Os resultados indicam que a metodologia proposta é válida para os solos desse estudo. O sistema de manejo do solo indicou diferença significativa em D e S. Foram melhores no tratamento T2 comparado com T1 e T3 (D apresentou variação entre 0,00033 e 0,0321 cm2 s-1). Isso indica que o solo na condição T2 conduz água mais rápida na condição não saturada, que o solo manejado com pastejo. Assim, a metodologia proposta permite determinar D em uma amostra e com baixo custo, além de verificar a influência dessas propriedades em condições produtivas.