5.1 Potencial hídrico do solo (ws)
Os conceitos termodinâmicos empregados no estudo das relações hídricas ao nível celular, também se aplicam no sistema solo-planta. Como o movimento de água no solo é muito lento, a contribuição da energia cinética é insignificante. Por outro lado, como a água se move seguindo gradientes de energia criados pela ação de certas forças inerentes ao solo, a energia potencial passa a ser muito importante e por extensão os conceitos de potencial hídrico e de seus componentes.
A energia da água no solo pode ser influenciada por um conjunto de fatores, a saber:
a. Textura: relaciona-se com a água disponível para formar a camada de adsorção e com a superfície especifica das partículas que formam o solo. Assim sendo quanto menor o tamanho das partículas do solo, maior área de contato da água com as partículas, maior adsorção da água, menor energia da água e menor potencial hídrico.

b. Estrutura: Define o arranjamento espacial das partículas do solo, definindo o equilíbrio entre os macroporos e microporos que compõem o solo (Figura 6).

Figura 6. Representação esquemática de uma porção de solo com seus agregados, contendo microporos circundados por espaços vazios (macroporos). Quando um solo apresenta percentual de microporos superior ao de macroporos, ocorre uma maior retenção da água nos microporos como conseqüência a energia livre e seu potencial hídrico diminuem. Esta condição impõe dificuldades ao vegetal em obter água.

c.Tipos de colóides: podendo ser de origem mineral e orgânica, influenciando tanto a estrutura quanto a natureza e quantidades de íons. Por exemplo, quando os colóides são de origem orgânica como as substâncias húmicas, as mesmas apresentam cargas residuais (tanto negativas quanto positivas) que podem ser fatores tanto de agregação entre as partículas do solo quanto de adsorção íons que serão absorvidos pela raiz vegetal.
d. Quantidade de íons: à medida que a quantidade de íons eleva-se o potencial hídrico do solo diminui impondo restrições absorção de água pela raiz.

5.1.2 Componentes do potencial hídrico do solo (ws)
ws =g + m + + p
O Componente gravitacional (g) representa a ação da gravidade sobre a energia livre da água para manter a água do solo suspensa em um determinado nível para contrabalançar a força da gravidade.
Componente mátrico (m) O potencial mátrico é devido às características estruturais e texturas da matriz do solo, ou seja, os fenômenos de adsorção e capilaridade do solo versus água. A formação de partículas de hidratação e a adsorção em microcapilares reduzem o potencial hídrico da água, gerando tensão negativa sendo a mesma determinada por aparelhos denominados tensiômetros.
O potencial osmótico () da água no solo, resulta da ação dos solutos sobre as moléculas de água. Nos solos considerados adequados para grande parte das culturas glicófilas, o oscila em torno de -0,03 MPa, tornando-se mais negativo à medida que o solo torná-se salino.
O potencial pressão (p), em um ponto específico do solo, é diretamente proporcional à pressão hidrostática exercida pela coluna de água no solo e que exceda a pressão atmosférica reinante. Isto se verifica porque tomamos como referência o estado da água definido pela pressão atmosférica existente. Por conseguinte, o valor do p será igual a zero, se a pressão à qual a água está submetida for igual à atmosférica. Nos solos, o p será positivo e concorrerá para aumentar o potencial hídrico se a pressão exercida da coluna de água em um determinado ponto for maior do que a pressão atmosférica. Este componente do potencial hídrico somente será importante no estudo do "status" energético da água em solos saturados e a grande profundidade. Consideramos, como exemplo, o caso de uma cultura irrigada por inundação, apresentando uma lâmina de água de 15cm. Neste solo, após a saturação, um ponto a 65cm de profundidade receberia uma pressão positiva de uma coluna de água com 80cm de altura de 0,0078 MPa que seria por conseguinte o valor do Yp, isto porque:
p de 1033 cm de H2O = 1 atm = 1,013 bar = 0,1013 MPa, por conseguinte:
p de 80 cm de H2O = 0,077 atm = 0,078 bar = 0,0078 MPa.
Nos solos não saturados, devido às fortes interações com os colóides, a água fica sujeita a pressões subatmosféricas que são chamadas de "tensões" e englobadas, portanto no componente mátrico do potencial hídrico. No entanto, em um solo abundantemente irrigado pode estar saturado em água. A parte da água que drena pelos espaços porosos é denominada de água gravitacional que não é retida pelo solo contra a força de gravidade. Como geralmente a concentração iônica da solução do solo é baixa e o yws é relativamente alto, em torno de -0,03 MPa. Após a drenagem natural do solo por várias horas, a água remanescente nos poros capilares do solo retida contra a gravidade, é denominada de água capilar e corresponde à capacidade de campo.
À medida que a água é removida do solo por drenagem, evaporação e absorção pelas raízes, o filme de água diminui e o potencial hídrico do solo decresce. Quando o yws igualá-se ao potencial hídrico da raiz, a absorção cessa, e como a transpiração continua, a planta murcha.
Mesmo que a transpiração seja suprimida por se submeter a uma atmosfera saturada (100% de Umidade Relativa), ela não supera a murcha; denomina-se à água do solo, nestas condições, como percentagem de murcha permanente. Os cientistas de solo consideram tradicionalmente que o solo com um yws de -1,5 MPa o que representaria para muitas plantas a percentagem de murcha permanente, embora muitas plantas, especialmente aquelas que crescem em solos desérticos e em solos salinos, possam remover água em solos com um yws de -1,5 MPa.
A percentagem de murcha permanente é determinada na realidade pela natureza do solo (força de retenção da água por adsorção); e pela incapacidade da planta em recuperar a turgescência abaixo do yws crítico. Neste instante, a planta apresenta um "status" hídrico que define o ponto de murcha permanente (PMP), ou seja, momento no qual a planta é incapaz de absorver água do solo.
A quantidade de água retida no solo entre a capacidade de campo e a percentagem de murcha permanente depende da textura e estrutura do solo e tipo de matéria orgânica. Em baixos potenciais hídricos do solo, a água se move lentamente, limitando sua chegada à raiz, o que contribui para defasagem entre transpiração e absorção; à medida que o solo perde água, menor o seu yws, mais fortemente ela é retida, e mais difícil torna-se sua absorção pela planta.
A Figura 7 ilustra a relação entre o conteúdo de água do solo e o ws, observe que a capacidade de campo define o limite superior de disponibilidade de água para o crescimento das plantas, enquanto o ponto de murcha permanente pode ser caracterizado como o conteúdo de água do solo, no qual as plantas ficam permanentemente murchas, supondo que as folhas demonstrem sinais de murcha.

Figura 7. Curva de retenção de água no solo ilustrando graficamente que o potencial hídrico é função da quantidade de água presente no solo. O conteúdo de água entre os pontos A e B representa a água disponível para as plantas. A forma da curva difere para cada tipo de solo dependendo das propriedades específicas que afetam as relações hídricas.

Devido à absorção, cria-se um gradiente de potencial hídrico entre regiões próximas às raízes e regiões mais distantes. O movimento da água no solo para as raízes é dado pela Equação de Darcy que será descrita na próxima página