Lower Limit of Soil Water Availability

Abstract

Estimating the available soil water reservoir is needed for developing a strategy for optimum management of rainfed crops in marginal dry regions. Previous research on measurement of the lower limit water content of soil water availability (required for calculation of the total soil water reservoir) has shown unexplained discrepancies between field estimates of the water content at which plants are dead or dormant due to soil water deficit and laboratory estimates of the water content at a water potential of − 1.5 kJ kg−1. Whether such discrepancies are due to sample size, handling, or the choice of − 1.5 kJ kg−1 as the lower limit is not clear. This study was designed to determine what the limit is under controlled conditions, and to test the appropriateness of the −1.5 kJ kg−1 value. We used in situ soil psychrometers to measure soil water potential (Ψ) as water was withheld from cotton (Gossypium hirsutum L.) plants in a rain‐sheltered lysimeter monolith and from sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] in glasshouse pots. The lower limit Ψ was − 2.2 kJ kg−1 in the lysimeter experiment and < − 2.5 kJ kg−1 in the glasshouse. With the lysimeter, the difference between the soil water content corresponding to − 2.2 kJ and − 1.5 kJ kg−1 was <0.01 m3 m−3. Water potential at the greatest measurement depth (2.1 m) decreased rapidly from near 0 to − 1.8 kJ kg−1 over a period of 30 d, while root length density increased from nearly 0 to 2400 m−3. At an advanced stage of soil water deficit, there was limited upward movement of water from depths >2.1 m. No Ψ oscillations, corresponding to so‐called hydraulic lift or nocturnal water transport between soil layers, were found at any depth in the lysimeter (0.5–2.1 m). Our results suggest that for water balance calculations requiring absolute accuracy for the water balance of the soil reservoir, the choice of the − 1.5 kJ kg−1 soil water potential is appropriate and corresponds closely to the field lower limit of soil water availability.

Intervalo hídrico ótimo e densidade crítica de um Latossolo Amarelo coeso sob diferentes usos no ecossistema Tabuleiro Costeiro

“…Neste diagrama, relacionam-se densidade do solo (Ds) com a umidade na capacidade de campo (θ CC ) -ou conteú-do de água no potencial de -0,01 MPa (Haise et al, 1955); com o ponto de murcha permanente (θ PMP ) -ou conteúdo de água no potencial de -1,5 MPa (Richards & Weaver, 1944;Savage et al, 1996); com o conteúdo de água no solo (θ PA ), em que a porosidade de aeração é de 0,10 m 3 m -3 (Grable & Siemer, 1968), e com o conteúdo de água no solo (θ RP ), em que a resistência mecânica do solo à penetração atinge o limite crítico de 2,0 MPa (Taylor et al, 1966 , como sendo a densidade média de partículas (Dp) neste solo, conforme determinações da Embrapa (1997).…”

Intervalo hídrico ótimo num nitossolo vermelho distroférrico irrigado

“…Os limites superior e inferior de Ψ de -60 hPa e de -15.000 hPa definiram θ, respectivamente, na capacidade de campo -θ CC (Reichardt, 1988) de murcha permanente -θ PMP (Savage et al, 1996), ambos obtidos a partir da equação 1. A capacidade de campo, aceita como limite superior do IHO, deve ser considerada um conceito arbitrário por ser resultado de um comportamento dinâmico da água no solo e não uma característica intrínseca da matriz do solo (Reichardt, 1988).…”

Propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico cultivado e sob mata nativa

“…Os valores críticos de umidade associados com o potencial mátrico, resistência do solo à penetração e porosidade de aeração foram, respectivamente: a capacidade de campo (θ CC ) ou conteúdo de água estimado no potencial de -0,01 MPa (Reichardt, 1988); o ponto de murchamento permanente (θ PMP ) ou conteúdo de água no potencial de -1,5 MPa (Savage et al, 1996); o conteúdo de água no solo em que a resistência do solo à penetração (θ RP ) atinge 2,0 MPa (Taylor et al, 1966) A comparação dos tratamentos para as variáveis densidade do solo, porosidade total, macro e microporosidade foi feita pelo teste t para amostras independentes (Hatcher & Stepanski, 1997). Os ajustes dos modelos das curvas de retenção de água e de resistência do solo à penetração foram feitos com base na rotina PROC REG (SAS, 1999).…”