CONTEÚDO DE ÁGUA NO SOLO EM CULTIVO DE MILHO BASEADO EM REFLECTOMETRIA NO DOMÍNIO DO TEMPO - TDR E NO BALANÇO HÍDRICO DO SOLO

Transcrição

1 CONTEÚDO DE ÁGUA NO SOLO EM CULTIVO DE MILHO BASEO EM REFLECTOMETRIA NO DOMÍNIO DO TEMPO - TDR E NO BALANÇO HÍDRICO DO SOLO A. E. Q. Rocha 1 ; P. L. V. S. Sarmento 1 ; G. Bastos Lyra 2 ; G. B. Lyra 3 ; J. L. Souza 2 ; R. P. Medeiros 4 RESUMO: O objetivo do presente trabalho foi determinar a variação do conteúdo de água no solo em cultivo de milho através de três metodologias de determinação de K s (logarítmico, linear e FAO56) e compará-la com a determinada por TDR. O estudo foi conduzido na região de Arapiraca-AL, com a cultura do milho, em duas épocas de plantio (E1-06/05 e E2-30/06/2008). A variação do conteúdo de água no solo foi determinada a partir da equação do balanço hídrico, utilizando-se três metodologias de cálculo de K s para estimativa da ET r, e comparada com a variação medida através do TDR. A variação do conteúdo de água no solo baseada no método logarítmico foi a única que não deferiu estatisticamente pelo teste t (p<0,01) das leituras do TDR nas duas épocas consideradas, o que viabiliza sua utilização para determinação do balanço hídrico do solo. PALAVRAS-CHAVE: evapotranspiração real, coeficiente de estresse de água SOIL CONTENT WATER IN MAIZE CROP BASED ON TIME DOMAIN REFLECTOMETRY TDR E AND SOIL WATER BALANCE SUMMARY: The objective of this study was to determine the variation of soil water content in maize cultivation through three methods for determination of K s (logarithmic, linear and FAO56) and compare them with those determined by TDR. The study was conducted in the region of Arapiraca-AL, with the corn in two planting dates (E1-06/05 and E2-30/06/2008). The variation of soil water content was determined from the water balance equation, using three methods to estimate K s calculation of ET r, and compared with the variation measured by TDR. The variation of water content in soil based on the logarithmic method was the only one which refuses statistically by t test (p <0.01) of TDR in the two periods considered, which enables its use for determination of soil water balance. KEYWORDS: actual evapotranspiration, coefficient of stress water 1 Graduando em Agronomia, UFAL/CECA, BR 104 Norte, km Rio Largo, AL. Fone: (82) adolphoquintela@hotmail.com. 2 Prof. Doutor, Laboratório de Agrometeorologia e Radiometria Solar (LARAS), UFAL/CECA, Maceió, AL. 3 Prof. Doutor, Depto de Ciências Ambientais do Instituto de Florestas, UFRRJ, Seropédica, RJ. 4 Mestre em Produção Vegetal, LARAS, UFAL/CECA, Maceió, AL.

2 INTRODUÇÃO A água é um dos principais fatores para a produção agrícola, sobretudo do Nordeste brasileiro (NEB), onde os cultivos são geralmente em regime de sequeiro e as chuvas escassas ou mal distribuídas (Antonino et al., 2000). Desta forma, torna-se necessário a realização de estudos referentes à disponibilidade hídrica para as principais culturas da região, de modo a se obter informações para o adequado planejamento e manejo agrícola, e assim, subsidiar maiores rendimentos dessas culturas. No NEB, o milho destaca-se entre as culturas de subsistência, e sua exigência hídrica está entre 400 e 600 mm (Fancelli, 2001), distribuída de acordo com o estádio de desenvolvimento da cultura. Assim, o monitoramento da disponibilidade de água do solo torna-se indispensável para o estabelecimento de estratégias de projeto e manejo que otimizem o uso da água pelas culturas (Cintra et al., 2000). O balanço hídrico destaca-se entre os métodos de monitoramento de água no solo e se baseia na quantificação das entradas e saídas de água no sistema solo-planta (Cintra et al., 2000). Dentre as variáveis de saída, destaca-se a evapotranspiração da cultura, que por sua vez apresenta declínio em condições de déficit hídrico. Tal redução pode ser numericamente expressa pelo coeficiente de estresse de água (K s ). O K s apresenta várias metodologias de cálculo, que reduzem a evapotranspiração da cultura de forma linear, logarítmica ou somente a partir de determinado ponto da umidade do solo (Noilhan e Planton, 1989; Bernardo, 1995; Allen et al., 1998), de forma a se obter a evapotraspiração real da cultura. Assim, torna-se necessário a avaliação da influência dos métodos de cálculo de K s na determinação da água no solo e sua comparacão com outras metodologias de determinação da água no solo, como por exemplo, a reflectometria no domínio do tempo (TDR). O TDR é baseado no estabelecimento do tempo de deslocamento de uma seqüência de pulsos, que possuem harmônicos na freqüência de microondas em uma linha de transmissão, composta de sondas, introduzidas no solo (Tommaselli & Bacchi, 2001). De acordo com exposto, o objetivo do presente trabalho foi determinar a variação do conteúdo de água no solo através de três metodologias de determinação de Ks e compará-los com os determinados por TDR. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido no povoado Batingas (latitude de 09º48 55,1 S, longitude de 36º36 22,8 W e altitude de 236 m), situado no município de Arapiraca, Alagoas. A área experimental apresentava topografia plana e o solo foi classificado como latossolo, característico da região dos Tabuleiros Costeiros do Estado de Alagoas. A semeadura do milho foi realizada em duas épocas, E1 (06/05) e E2 (30/06/2008), com a variedade AL Bandeirantes. O espaçamento utilizado foi de 0,8 m entre linhas e quatro a cinco plantas por metro linear. A adubação foi efetuada conforme recomendação de Cruz et al (1997). Durante o ciclo da cultura, determinou-se a evapotranspiração de referencia (ET o ), pelo método de Penman-Monteith padrão boletim FAO56 (Allen et al., 1998), e posteriormente,

3 K s A. E. Q. Rocha et al. determinou-se o coeficiente de cultura (K c ), para obtenção da evapotranspiração da cultura [ET c = ET o K c ]. Em seguida estimou-se a evapotranspiração real da cultura, pelo produto entre ET c e o coeficiente de estresse de água (K s ) [ET r = ET c K s ], determinado a partir de três metodologias, conforme as equações 1, 2 e 3: K s 1 K s ln 1 ln 1 Dr K s Dr 1 p p/ D r < p/ D r > Método Logarítmico (Bernardo, 1995) Boletim FAO56 (Allen et al., 1998) Método Linear (Noilhan e Planton, 1989) em que, K s é o coeficiente de estresse de água, dependente da água disponível do solo (0-1); é a lâmina atual de água no solo (mm); D r é a depleção na zona radicular (mm); é água disponível total na zona radicular (mm); p é a fração da que uma cultura pode extrair da zona radicular sem sofrer estresse de água (0 1), em que adotou-se 0,55 (Allen et al.,1998). A foi determinada a partir de um equipamento de TDR, calibrado a partir da relação entre a umidade volumétrica (θ) e leituras do período (µs) do equipamento no solo, através do ajuste de um modelo polinomial do segundo grau (Campbell, 2004). A variação da também foi calculada pelo balanço hídrico, utilizando-se as estimativas de ET r obtidas em função dos três métodos de cálculo de K s, através da equação proposta por Libardi (1995). Para avaliação da determinada pelos métodos avaliados de K s, consideraram-se como padrão os obtidos pela leitura do TDR. A aproximação entre os valores foi avaliada por intermédio do índice de concordância (d) proposto por Willmott (1982), que quantifica a aproximação entre dados observados (TDR) e estimados (Métodos de K s ). Tal índice varia de 0 a 1, sendo que quanto mais próximo de 1 maior a aproximação entre os dados observados e estimados. O desempenho dos métodos também foi avaliado através do erro padrão da esstimativa (EPE), que fornece o desvio médio entre os dados, e a existência de diferenças estatísticas significativas entre os métodos foi determinada pelo teste de Student (t) pareado, em que as hipóteses testadas foram: H o : TDR = Ks e H 1 : TDR Ks. RESULTOS E DISCUSSÃO Durante o período experimental, na época E1 a precipitação efetiva total foi de 571,5 mm, e superou a ET r total estimada pelos métodos logarítmicos (350,2 mm), FAO56 (361,9 mm) e linear (321,2 mm). A ET r total estimada pelos métodos de Ks apresentou diferença máxima em relação a ET c (381,6 mm) de 16 % (linear), visto que a cultura não apresentou longos períodos de estresse hídrico (Figura 1). De acordo com as leituras das sondas do TDR, o solo apresentou superior a em 83% do ciclo da cultura, enquanto que baseado nos balanços estimados pelo K s FAO56, logarítmico e linear, isto foi verificado, respectivamente, em 79, 83 e 97% do ciclo (Figura 1). (1) (2) (3)

4 Assim, observou-se que, como o K s linear tende a promover maior penalização da ET c em relação aos outros métodos, a tende a apresentar-se maior, devido à maior redução da ET r. Por outro lado, por considerar redução apenas a partir do fator de disponibilidade hídrica da cultura, o K s FAO56 tende a apresentar maior ET r, e consequentemente menos água no solo, sobretudo em períodos em que a não se apresenta inferior à. Em relação ao desempenho dos balanços de água obtidos através do K s, na época E1 os dados estimados pelo K s linear apresentaram menor concordância com as estimativas do TDR, devido ao menor valor de d (0,84) e EPE (5,56 mm), enquanto que os métodos logarítmicos e FAO56 apresentaram d de 0,97 e EPE de 2,85 e 2,89 mm, respectivamente. Porém, somente o logarítmico não diferiu da leitura do TDR de acordo como o teste t (p< 0,01). Na época E2, a precipitação efetiva total foi de 341,1 mm, e superou a ET r estimada pelos métodos logarítmicos (231,9 mm), FAO56 (236,2 mm) e linear (216,6 mm). Entretanto, tais valores indicam que a cultura apresentou déficit hídrico moderado a severo, pois a mesma apresentou ET c total de 434,3 mm. Assim, por se encontrar em condições limitantes (déficit hídrico) houve redução da perda de água pela cultura (Allen et al., 1998). De acordo com o TDR, na época E2 a solo apresentou superior à em 47% do ciclo do milho, análogo ao método logarítmico. Enquanto que pelo método FAO56 e linear isto ocorreu em 37 e 53% do ciclo, respectivamente (Figura 2). Ainda durante esta época, a partir de 60, as precipitações diminuíram sua ocorrência, o que causou diminuição total da, até atingir o ponto de murcha permanente, de acordo com o TDR. Após esse dia, a precipitação máxima efetiva registrada foi de 6,3 mm (99 ), o que resultou em obtido em função dos métodos de K s de 9,2 mm (logarítmico), 11,3 mm (FAO56) e 16,1 mm (linear). Porém, tal elevação não ocorreu de acordo com o TDR, visto que a água pode ter sido interceptada pelo dossel da cultura, parâmetro este que não foi considerado na determinação do balanço hídrico do solo (Figura 2). Durante a época E2, as estimativas do método logarítmico apresentaram maior associação com o TDR, com valor de d igual a 0,97, enquanto que o linear e FAO56 apresentaram d igual a 0,94. Em relação ao EPE, o FAO56 apresentou o maior valor (6,3 mm), entretanto, próximo aos demais métodos, que apresentaram 6,2 mm (linear) e 5,1 mm (logarítmico). Análogo à época E1, somente o método logarítmico não diferiu estatisticamente do TDR pelo teste t (p<0,01). CONCLUSÕES A variação do conteúdo de água no solo baseada no método logarítmico foi a única que não deferiu estatisticamente das leituras do TDR nas duas épocas consideradas, o que viabiliza sua utilização para determinação do balanço hídrico do solo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALLEN, R. A.; PEREIRA, L. S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop requerimentns. Roma: FAO, p. (Irrigation and drainage paper, 56). ANTONINO, A.C.D.; SAMPAIO, E.V.S.B.; DALL OLLIO, A.; SALCEDO, I.H. Balanço hídrico em solo com cultivos de subsistência no semi-árido do Nordeste do Brasil. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 4, n. 1, p , 2000.

5 BERNARDO, S. Manual de Irrigação. 6º ed. Viçosa: Imprensa Universitária/UFV, p. CAMPBELL SCIENTIFIC INC. CS616 and CS625 Water Content Reflectometers instruction manual, Logan: CAMPBELL, 2004, 42 p. CINTRA, F.L.D.; LIBARDI, P.L.; SA, A.M. Balanço hídrico no solo para porta-enxertos de citros em ecossistema de Tabuleiro Costeiro. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 4, n. 1, p , LIBARDI, P.L. Dinâmica da água no solo. Piracicaba: Departamentode Física e Meteorologia - ESALQ/USP, p. NOILHAN, J.; PLANTON, S. A simple parameterization of land surface processes for meteorological models. American Meteorological Society, v.117, TOMMASELLI, J.T.G.; BACCHI, O.O.S. Calibração de um equipamento de TDR para medida de umidade de solos. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.36, n.9, p , set., WILLMOTT, C. J. On the validation of models. Physical Geography, v.2, p , (mm) TDR Logarítmico FAO56 Linear Figura 1. Variação da lâmina atual de água no solo determinadas a partir do TDR e coeficientes de estresse de água (Ks) logarítmico, linear e FAO56, na primeira época de plantio (E1), na região de Arapiraca-AL, (mm) TDR Logarítmico Figura 2. Variação da lâmina atual de água no solo determinadas a partir do TDR e coeficientes de estresse de água (Ks) logarítmico, linear e FAO56, na segunda época de plantio (E2), na região de Arapiraca-AL, FAO56 Linear