CALIBRAÇÃO DE LISÍMETROS DE PESAGEM CULTIVADOS COM CANA-DE-AÇÚCAR

Transcrição

1 CALIBRAÇÃO DE LISÍMETROS DE PESAGEM CULTIVADOS COM CANA-DE-AÇÚCAR C. S. Santos 1 ; T. V. e Silva 1 ; E. da S. Alves 1 ; P. F. da Silva 1 ; M. A. L. Santos 2 ; D. P. Santos 3 RESUMO: O método direto mais comum utilizado na estimativa da evapotranspiração de uma cultura é o método lisimétrico. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a calibração por variação de massas, em condições de campo dois lisímetros de pesagem para estudo da demanda hídrica da cultura da cana-de-açúcar (Saccharum spp.). Os lisímetros, com dimensões 1,6m x 1,9m de base e 2,3m de altura, foram instalados numa área experimental na Fazenda Capiatã da Usina Coruripe, em Coruripe-AL (9 56 de latitude Sul; 36 5 de longitude Oeste e altitude média de 6 metros), e foram construídos com chapas de aço galvanizado e instalados sobre uma estrutura metálica montada sobre barras transversais, a fim de concentrar a massa do conjunto sobre uma célula de carga localizada no centro do sistema. Após a escavação de trincheiras no solo e colocação dos lisímetros, procedeu-se ao preenchimento com uma camada de brita, manta poliéster e as camadas de solo na ordem inversa da sua retirada, mantendo a disposição original das mesmas no perfil. A equação de calibração apresentou um alto coeficiente de determinação. Os lisímetros apresentaram excelente sensibilidade e resolução, detectando variações de massa devido à chuva, irrigações e evapotranspiração, mostrando-se adequados para o estudo da demanda hídrica da cultura. PALAVRAS-CHAVE: irrigação; necessidade hídrica; evapotranspiração. CALIBRATION WEIGHING LYSIMETERS CULTIVATED WITH SUGAR CANE SUMMARY: The direct method most commonly used in the evapotranspiration of a crop is the method lysimeter. The objective of this study was to evaluate the calibration range of masses in the field two weighing lysimeters to study the crop water requirement of sugarcane (Saccharum spp.). Lysimeters with dimensions 1,6 x 1,9 m and 2,3 m base m high, were installed in an experimental area in the Plant Farm Capiatá Coruripe in Coruripe-AL (9 56 'south latitude, 36 5' West, and average height of 6 meters), and were constructed from galvanized sheet steel and mounted to a metal structure mounted on cross bars, in order to concentrate the mass of the assembly on a load cell located in the center of the system. After the excavation of trenches in the soil and placing the lysimeters, proceeded to fill with a layer of crushed stone, 1 Estudante agronomia da Universidade Federal de Alagoas - UFAL, Campus de Arapiraca, AL,CEP: : , (82) celia_agron@hotmail.com. 2 Prof. Dr. da UFAL, Campus Arapiraca/ Arapiraca- AL 3 Engenheira Agrônoma, UFAL, Campus Arapiraca/ Arapiraca AL

2 polyester mat and soil layers in reverse order of their removal, keeping the original layout of the same profile. The calibration equation showed a high coefficient of determination. Lysimeters showed excellent sensitivity and resolution, detecting variations in mass due to rain, irrigation and evapotranspiration, being suitable for the study of the crop water demand. KEYWORDS: irrigation; water requirements; evapotranspiration. INTRODUÇÃO O Brasil é o maior produtor de cultura da cana-de-açúcar do mundo, com uma área cultivada superior a sete milhões de hectares e uma produção na safra 29/21 de ,2 mil toneladas (cana colhida) que são destinados principalmente à fabricação de açúcar e álcool. A precipitação pluviométrica é o principal fator limitante das produtividades agrícolas no Nordeste brasileiro, que devido à irregularidade chuvas causa deficiências de água no solo. Tal problema pode ser solucionado com o manejo adequado de irrigação e a determinação da real necessidade hídrica das plantas, são fatores essenciais para a economia de água nos projetos de irrigação, visto que a mesma é um recurso natural um tanto escasso. Segundo Viana (2), o lisímetro de pesagem é um equipamento composto por uma caixa com paredes impermeáveis, preenchido por solo, onde uma balança ou célula de carga realiza medições relativas à variação de peso. Suas medições podem ser afetadas por fatores do ambiente, tais como o efeito da advecção (oásis), as dimensões do lisímetro, a umidade do solo em seu interior, a espessura de suas paredes e a distância entre elas, a altura de suas bordas e diferenças de densidade entre a vegetação de dentro e de fora do lisímetro (Miranda et al., 1999). Dessa maneira, a evapotranspiração obtida com a utilização deste equipamento está sujeita a imperfeições. Portanto, certos cuidados devem ser adotados, desde o seu projeto até sua manutenção, para que os mesmos sejam capazes de fornecer dados condizentes com a realidade. Para a obtenção de leituras confiáveis os lisímetros devem, preferencialmente, ser calibrados no próprio local e após a sua instalação, por adição e retirada de massa de quantidades previamente conhecidas. Para Campeche et al. (22) a calibração tem por finalidade estabelecer a relação entre o sinal elétrico de saída da célula de carga (geralmente expresso em mv) e a massa do sistema, além da verificação da linearidade e histerese da célula de carga. Bonfim, et al. (24) relata que a calibração de lisimétricos é uma prática de muita relevância, devendo ser realizada não somente durante a instalação desses equipamentos, mas a cada nova pesquisa em utilizando-os. Este trabalho tem como objetivo, avaliar a calibração por variação de massas, em condições de campo de dois lisímetros cultivados com cana-de-açúcar. MATERIAL E MÉTODOS O trabalho foi conduzido na Usina Coruripe pertencente ao Grupo Tércio Wanderley. A Usina Coruripe se localizada nos tabuleiros costeiros no município de Coruripe AL, a uma distância de 12 km do centro de Maceió, situada na faixa litorânea Sul do Estado de Alagoas. As coordenadas geográficas locais da Usina Coruripe é 9 56 de latitude Sul; 36 5 de longitude Oeste e altitude média de 6 metros. O solo da área de estudo é um solo classificado como Argissolo Amarelo Distrófico fragipânico, textura arenosa/argilosa. Segundo a classificação de Koppen, o clima local é do tipo

3 As, isto é, clima tropical chuvoso com verão seco. A estação chuvosa começa no outono e se estende até a primavera. A precipitação pluvial média é de 1.413,6 mm, sendo os meses de maio a julho os mais chuvosos e outubro a dezembro os mais secos. Os lisímetros foram instalados numa área de irrigação de gotejamento subsuperficial (para manter a condição de cultivo da cana-de-açúcar irrigada), sendo a área do experimento de 1.1, m 2 (5, x 22, m), numa área experimental na Fazenda Capiatã da Usina Coruripe. A escavação foi feita manualmente tomando-se o cuidado de separar o solo em quatro camadas de,2 m, após a profundidade,8 m não foi necessário separar as camadas, a escavação continuou até a profundidade de 2,3 m (fato esse devido à estrutura de acesso as células de carga). As quatro camadas de,2 m de solo foram identificadas (,2m;,2,4m;,4,6m e,6,8m) e armazenadas no próprio local, o acondicionamento foram feito em sacolão. É importante salientar que a metodologia utilizada na escavação, separação e acondicionamento do solo é necessária para reconstituição das condições iniciais do solo. A calibração dos lisímetros foi realizada utilizando-se, como passas-padrão, 4 sacos plásticos contendo, cada um 3 kg de areia, os quais foram pesados em uma balança eletrônica de precisão e vedados. Sendo as dimensões internas dos lisímetros de 1,5 m por 1,8 m (área interna de 2,7 m 2 ), cada 3 kg adicionado a sua superfície correspondiam a uma lâmina d água de 1,11 mm, enquanto os 12 kg correspondiam a uma lâmina total de 44,4 mm d água. Iniciou-se o ensaio com a obtenção da leitura de voltagem em cada lisímetro descarregado (sem os pesos-padrão), não foi possível cobrir a superfície do lisímetro com lona plástica, a fim de diminuir evapotranspiração, pois o mesmo já se encontrava com a cultura em pleno desenvolvimento; então sobre o lisímetro foram colocados e retirados os sacos plásticos em series de 6 kg (correspondendo a 2,22 mm), em intervalos de 2 mim para a estabilização da leitura do datalogger, ao qual estava conectado as células de carga. A cada massa adicionada, um sinal elétrico (mv), proveniente da célula de carga, era registrado no datalogger. Após a colocação de todos os sacos, o procedimento inverso foi realizado, ou seja, foi retirado no mesmo intervalo de tempo, gerando assim 4 pontos para a confecção da curva de calibração do sistema. Os dados referentes às massas-padrão aplicadas e às respectivas leituras das células de cargas foram submetidos à análise estatística de regressão. A metodologia utilizada na calibração foi apresentada por Campeche (22), sendo a única alteração o fato do lisímetros já se encontrar com a cultura em pleno desenvolvimento, as variações ocasionadas por essa alteração serão discutidas nos resultados e discussão. RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os dados climáticos de velocidade média do Ar e temperatura observados durante a calibração dos lisímetros são demonstrados na figura 1. Os valores baixos de velocidade do vento e de pequenas variações da temperatura favoreceram ao ensaio de calibração. Conforme constatado por Silva et al. (1999) e Fietz et al. (23), variações bruscas de temperatura podem acarretar deformações na sensibilidade das células de cargas, induzindo ao erro na leitura. A calibração foi realizada entre 7:h e 9:h manhã no intuito de amenizar a interferência dos elementos do clima. Valores de velocidade média do ar superiores a 1,5 m/s -1 devem ser evitados, pois provocam turbulência resultando em alta histerese. Fritschen et al. (1977) citado por Pereira, (22) relata que quanto mais alta for a vegetação dentro do lisímetro maior será o efeito

4 Peso Mensurado (Kg) Peso mensurado (Kg) 7: 7:2 7:4 8: 8:2 8:4 9: Velocidade Média Vento (m/s) Temperatura Média (T ºC) C. S. Santos et al. da ação do vento. Tendo em vista que os valores observados de velocidade do vento no ensaio não ultrapassam a 1m/s -1 esse efeito se torna nulo conforme resultados obtidos por diversos autores dentre eles Carvalho et al. (27); Pereira et al. (22); Miranda et al. (1999). No ensaio foram observados valores de sensibilidade a partir de 1 kg correspondendo a uma variação de,33mv ou 3,33uV ( micro volts ) ou,37 mm. Os valores observados estão condizentes com o desejado, pois mesmo que a resolução do datalogger possibilite a sensibilidade a partir de,1g o mesmo foi configurado para detectar variação acima de 1 kg. Na Figura 1 estão demonstrados os resultados da calibração do lisímetro 1 (a), a equação apresentada nessa figura foi obtida a partir dos dados de carregamento e descarregamento, a resposta dos valores da saída da célula de carga, em milivoltagem (mv) foram convertidas em kilogramas (Kg). O ensaio obteve linearidade excelente entre as variações de peso padrão e mensurados, pois os coeficientes de determinação (r 2 ) encontrados foram de,9962 para o lisímetro 1(a) e,9998 para o lisímetro 2(b) y =,9925x - 2,7522 R² =, Peso Padrão (Kg) a 1,8,6,4,2 Vento T ºC y = 1,527x + 1,1777 R² =, Peso Padrão (Kg) b Figura 1: Elementos do clima observados durante a calibração.resultado da calibração do lisímetro de pesagem 1(a). Resultado da calibração do lisímetro de pesagem 2(b). CONCLUSÃO Os dois lisímetros de pesagem instalados e calibrados, obtiveram alto coeficiente de determinação na equação de calibração, excelente sensibilidade e resolução.

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOMFIM, G. V; AZEVEDO, B. M; VIANA,T. V. A; BORGES, R. L. M;OLIVEIRA,J. J. G; Calibração de um lisímetro de pesagem após dois anos de utilização. Revista Ciência Agronômica, Vol. 35, Número Especial, out., 24: CAMPECHE, L. F. S. M. Construção, calibração e análise de funcionamento de lisímetros de pesagem para determinação da evapotranspiração da cultura da lima ácida 'Tahiti' (Citrus latifolia Tan.) f. Tese (Doutorado), Escola Superior de Agronomia 'Luiz de Queiroz', Universidade de São Paulo, Piracicaba. CARVALHO, D. F; SILVA, L. D. B; GUERRA, J. G. M; CRUZ, F. A; SOUZA, A. P; Instalação, Calibração e Funcionamento de um Lisímetro de Pesagem. Revista Engenharia Agrícola., Jaboticabal, v.27, n.2, p , Maio/Ago. 27. FIETZ, C. R.; SILVA, F.C.; URCHEI, M. A. Instalação e calibração de lisímetros de pesagem para medida de evapotranspiração de culturas anuais. In: Congresso Brasileiro de Agrometeorologia, 13, 23, Santa Maria. Anais..Santa Maria: SBA, 23.p PEREIRA, A.R; VILLA NOVA, N.A; SEDIYAMA, G.C. Evapotranspiração. Piracicaba: FEALQ, p. VIANA, T. V. de A. Evapotranspiração obtida com o sistema razão de Bowen e um lisímetro de pesagem em ambiente protegido f. Tese (Doutorado em Agrometeorologia). Escola Superior de Agricultura.Luiz de Queiroz., Piracicaba. MIRANDA, F. R.; YODER, R. E.; SOUSA, F. Instalação e calibração de um lisímetro de pesagem no projeto de irrigação Curu-Paraipaba, CE. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.3, n.1, p17-11, janeiro-abril, SILVA, F.C.; FOLEGATTI, M.V.; MAGIOTTO, S. R. Análise de funcionamento de um lisímetro de pesagem com célula de carga. Revista Brasileira de Agrometeorologia, Santa Maria, v.7,n.1,p.53-58,1999.