Proposta de caracterização física de substratos através da centrifugação e a influência da preparação inicial das amostras

Abstract

A caracterização das propriedades dos substratos dá suporte para a escolha correta dos componentes e direciona decisões de práticas de manejo no cultivo em recipientes. Há vários sistemas de análise empregados, porém, os procedimentos rotineiros para a determinação da curva de retenção de água são morosos e imprecisos, levando, em média, quinze dias para a obtenção de um laudo. Aliado a esta limitação, o preparo inicial das amostras e a forma como elas são acondicionadas antes e durante as análises também carece de padronização. Portanto, objetivou-se propor um método para a caracterização física de substratos que seja reprodutível, menos moroso e de fácil execução, além de mostrar a influência da manipulação dos materiais quanto à umidade inicial, compactação e tamanho amostral no preparo inicial das amostras. Utilizaram-se turfa de Sphagnum, pó-de-coco, casca de arroz carbonizada, vermiculita expandida e argila expandida como substratos. A capacidade de retenção de água foi obtida nas tensões 0, 10, 50 e 100 hPa, a partir do método que utiliza funis de Büchner, do método baseado na norma europeia (CEN-EN13041) e pelo método aqui proposto como alternativo, que consiste na centrifugação de amostras. Na centrifugação as tensões foram simuladas aliando-se a velocidade angular, a altura da amostra e o raio medido do ponto mais externo da amostra ao ponto central da centrífuga. Aplicaram-se três rotações (230; 520 e 730 rpm), correspondentes às tensões 10; 50 e 100 hPa, testando-se, para cada tensão, tempos de centrifugação. Após, procedeu-se a comparação do conteúdo hídrico volumétrico entre os métodos. Quanto ao preparo inicial das amostras, os estudos consistiram em ensaios com densidades de empacotamento (solto, intermediário e compactado), tamanhos de amostra (cilindros de 53,16 e 381,05 cm3) e determinação da densidade dos materiais na “umidade atual” e, após, padronização dessa umidade em centrifugação a uma velocidade angular equivalente a uma tensão de 50 hPa, durante 60 minutos. Os resultados mostraram que há correlação positiva (p<0,001) entre a centrifugação e os métodos considerados como padrão, sendo que os tempos de centrifugação necessários para estabilização da umidade variam conforme o material analisado e a tensão aplicada. Contudo, reduziu-se pela metade o tempo necessário para obtenção de um laudo. Além disso, a centrifugação em velocidade angular correspondente a 50 hPa mostrou-se viável para padronização da umidade inicial das amostras. Ainda, a compactação e o tamanho das amostras alteraram os valores de porosidade total, espaço de aeração e disponibilidade e capacidade de retenção de água dos componentes analisados. A centrifugação das amostras mostra-se como um método promissor, pois além de garantir que a força de tensão realmente atue sobre toda a amostra na determinação da curva de retenção de água de substratos, ainda reduz o tempo de análise, otimizando os recursos nos procedimentos rotineiros em laboratório.

The characterization of substrate properties supports the correct choice of components and directs management decisions in container cultivation. There are several systems of analysis, however, the routine procedures for determining the water retention curve are time consuming and inaccurate, taking an average of fifteen days to obtain a report. Allied to this limitation, the initial preparation of samples and the way they are packaged before and during analysis also needs standardization. Therefore, this study aimed to propose a method for physical characterization of substrates that can reproducible, less time-consuming and easy to perform, as well as showing the influence of material handling on initial humidity, compaction and sample size in initial sample preparation. Sphagnum peat, coconut powder, carbonized rice husk, expanded vermiculite and expanded clay were used as substrates. Water retention capacity was obtained at tensions 0, 10, 50 and 100 hPa, from the method that uses Büchner funnels, the method based on the European standard (CEN-EN13041) and by the method proposed here as an alternative, which consists in centrifuging samples. In centrifugation, the tensions were simulated by combining the angular velocity, the sample height and the radius measured from the outermost point of the sample to the central point of the centrifuge. Three rotations were applied (230; 520 and 730 rpm) corresponding to the tensions 10; 50 and 100 hPa, testing for each tension the centrifugation times. Afterwards, the volumetric water content was compared between the methods. Regarding the initial preparation of the samples, the studies consisted of tests with packing densities (loose, intermediate and compressed), sample size (53.16 and 381.05 cm3 cylinders) and determination of density of the materials at “current humidity” and after standardization of this humidity in centrifugation at an angular velocity equivalent to a tension of 50 hPa for 60 minutes. Results showed a positive correlation (p <0.001) between centrifugation and standard methods, considering that the centrifugation times required for moisture stabilization vary according to the material analyzed and the applied tension. However, the time required to obtain a report was halved. Besides that, centrifugation at an angular velocity of 50 hPa was feasible for standardization of the initial moisture of the samples. Also, the compaction and the sample size changed the values of the total porosity, air space, availability and water retention capacity of the analyzed components. The sample centrifugation shows itself as a promising method, as well as ensuring that the tensile force actually acts on the entire sample in determining the substrate water retention curve, still reduces analysis time, optimizing resources for routine laboratory procedures.