EVAPOTRANSPIRAÇÃO E COEFICIENTE DE CULTIVO DA BANANA COM USO DE MODELO DE BALANÇO DE ENERGIA METRIC

Transcrição

1 EVAPOTRANSPIRAÇÃO E COEFICIENTE DE CULTIVO DA BANANA COM USO DE MODELO DE BALANÇO DE ENERGIA METRIC C. W. Oliveira 1 ; J. A. de Sá 2 ; V. de P. R. Silva 2 ; S. C. Costa 3 RESUMO: No manejo da água, no planejamento e regulação recursos hídricos a quantificação da evapotranspiração (ET) de área agrícolas é importante. Tradicionalmente evapotranspiração das culturas agrícolas (ETc) é obtida da estimativa da evapotranspiração potencial (ETo), multiplicada pelo coeficiente cultural (Kc). O desenvolvimento das técnicas sensoriamento remoto aliados a modelos de balanço de energia permite-nos estimar a evapotranspiração real da cultura e Kc para áreas agrícolas. Esse estudo avalia a distribuição espacial e temporal do Kc dentro de um campo de banana (Musa spp.) variedade Pacovan, utilizando modelo METRIC e imagens do Landsat 5 sensor TM. Foram tomadas quatro datas (23/07, 08/08, 09/09 e 11/10/2006) durante a fase de desenvolvimento da banana os valores de ET e Kc obtidos pelo METRIC dentro da área, mostraram-se próximos a valores determinados com o uso de lisímetro de drenagem. PALAVRAS-CHAVE: Musa spp; sensoriamento remoto; landsat EVAPOTRANSPIRATION AND CROP COEFICIENT OF BANANA USING ENERGY BALANCE MODEL - METRIC. SUMARRY: In water management in water resources planning and regulation quantification of evapotranspiration (ET) of agricultural area is important. Traditionally the crop evapotranspiration (ETc) is obtained from the estimation of potential evapotranspiration (ETo) multiplied by cultural (Kc). The development of remote sensing techniques combined with energy balance models allows us to estimate the actual crop evapotranspiration and Kc for agricultural areas. This study evaluates the spatial and temporal distribution of Kc within a field of banana (Musa spp.) Pacovan variety, using METRIC model and Landsat 5 TM sensor. Four dates were taken (23/07, 08/08, 09/09 and 11/10/2006) during the development stage of banana, values of ET and Kc obtained by METRIC within the area, were close to values determined using the drainage lysimeter. KEYWORDS: musa spp. remote sensing, landsat. 1 Prof. Doutor-Bolsista CNPQ 2F, Universidade Federal Ceará, Campus da UFC no Cariri, CEP , Juazeiro do Norte, CE. Fone (88) prof.carloswagner@gmail.com 2 Bolsista IC CNPq, Universidade Federal Ceará, Campus da UFC no Cariri. 3 Prof. Doutor, IFCE, Campus Limoeiro do Norte, Limoeiro do Norte, CE.

2 INTRODUÇÃO Tradicionalmente evapotranspiração da cultura (ETc) é obtida da estimativa da evapotranspiração potencial (ETo), multiplicada pelo coeficiente cultural (Kc) que varia com a cultura, e sua fase de desenvolvimento (DOORENBOS e PRUITT, 1977; DOOREMBOS e KASSAM, 1994, ALLEN et al., 1988). Valores de Kc, tabelados representam condições gerais de culturas agrícolas, muitos experimentos em campo procuram determinar esses valores para determinadas culturas e suas variedades, método de irrigação, condições de manejo e fertilidade (MONTENEGRO et al., 2008; BARROSO et al., 2010) No entanto, esses métodos costumam serem caros, e difíceis de serem trabalhados e só são eficientes quando explorados por especialistas no assunto (NEVES et al., 2007; MONTENEGRO et al., 2008). Nas últimas décadas, com o desenvolvimento dos produtos de sensoriamento remoto, foram desenvolvidas técnicas de estimativa do balanço de radiação na superfície, dos fluxos de calor e da evapotranspiração através de imagens de satélite. No Brasil, a primeira tentativa de se fazer a análise do desempenho da irrigação com base em imagens de satélite e com o uso do modelo SEBAL é atribuída à Bastiaanssen et al. (2001). O presente trabalho objetiva determinar a evapotranspiração e o coeficiente de cultivo da bananeira (Musa sp) nas condições edafoclimáticas para as áreas produtoras da chapada do Apodi no Estado do Ceará, aplicando o algoritmo METRIC a imagens do satélite Landsat 5, avaliando a variabilidade temporal e espacial do Kc. MATERIAS E MÉTODOS A área estudada fica na chapada do Apodi, Limoeiro do Norte CE, dentro do Distrito de Irrigação Jaguaribe Apodi DIJA, com coordenadas geográficas S, W e 141 m de altitude. O solo da área experimental apresenta texturas franco-argilo-arenosa e franco argilosa, com relevo uniforme, plano e declividade muito suave (BASTOS, 2004). O mesmo pertence à ordem dos Cambissolos, subordem Cambissolo Háplico, derivado de rochas calcárias, formação Jandaíra (EMBRAPA, 1999). A principal cultivar de bananeira plantada na área é a Pacovan Apodi, um híbrido do subgrupo Prata Anã. Dados de campo de ETc, foram obtidos nesta área em um experimento para determinação da evapotranspiração e coeficiente cultural com uso de dois lisímetros de drenagem, confeccionados em caixa de fibra de vidro com dimensões internas de 2,50 m x 1,20 m e profundidade de 1,50 m (COSTA, 2009). O plantio foi realizado em março de 2006 em sistema de fileiras duplas (4,0 m x 2,0 m x 2,0 m). Valores de ET estimados pelo algoritmo METRIC (Allen et al., 2010) de imagens de satélite Landsat 5, e dados climáticos de uma estação automática, foram comparados aos valores obtidos com lisímetro. As imagens utilizadas no trabalho foram da órbita 216, seção 64 nas datas 23/07, 08/08, 09/09, 11/10 todas de Com ET estimada no momento da imagem do satélite, o coeficiente cultural (Kc) é calculado para cada pixel da imagem como: Kc= ET/ETo (eq. 1) Em que: ETo evapotranspiração de referência calculada com dados locais usando método FAO Penman-Monteith (Allen et al., 1998). 386

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Tabela 1 sumariza os valores médios e desvio padrão dos pontos amostrados em cada imagem, obtida em datas diferentes ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura. Pelos valores de desvio padrão estima-se uma variação máxima nos dados dentro da área em torno de 15%. Isto é de se esperar, pois os pontos amostrados como pode se observar na figura 1, coleta pontos em talhões diferentes dentro da área que apresentam solos e condições de manejo embora muito similares, porem próprias. Figura 1: Imagem landsat 5 sensor TM, órbita 216, seção 64 na data 23/07, com pontos onde foram amostrados os valores de ET e Kc. Tabela 1. Estatística da evapotranspiração e coeficiente cultural da banana (Musa spp.) nas datas e pontos amostrados nas imagens Landsat 5. ET Kc DATA MÉDIA DESVIO MÉDIA DESVIO 23/7 4,9 0,5 1,1 0,1 8/8 6,5 1,0 1,4 0,2 9/9 6,4 0,8 0,9 0,1 11/10 9,5 1,2 1,5 0,2 Quando se compara os valores de evapotranspiração estimados pelo METRIC, com os valores de evapotranspiração da banana obtidos pelo lisímetro, nota-se uma grande similaridade entre os dados especialmente nas duas datas intermediárias (08/08 e 09/09), para primeira data (23/07) por estar próxima inicio período de desenvolvimento, METRIC estimou este valor abaixo do valor do lisímetro, mas superior a evapotranspiração de referência como é mostrado na figura. Ocorreu superestimava do valor de ET pelo METRIC para data 11/10. Figura 2. Evapotranspiração (ET) do lisímetro, evapotranspiração estimada pelo METRIC (ET metric), evapotranspiração de referência FAO Penman-Monteith (ETo). 387

4 Nesta data talhões foram colhidos dentro da área, deixando significantes parcelas com solo exposto o que causa aumento da temperatura nestas parcelas. É provável que essas áreas de temperatura elevada tenham contaminado o pixel de calor (Banda 6) dos pixels amostrados. Figura 3 mostra os valores de Kc médio para banana estimado por Costa (2009) de 1,3 para período de desenvolvimento, e os valores de Kc diários obtidos pelos lisímetro. Na mesma figura foram inseridos os valores médios de Kc estimados pelo METRIC, que esta dentro da variabilidade encontrada pelo Kc diário do lisímetro. Apesar da evapotranspiração estimada pelo METRIC para 11/10 ter sido superestimada, o valor de Kc, foi menos afetado para esta data. Os valores de Kc para essa região são superiores aos encontrados por Montenegro et al., (2008) na região litorânea do estado. Com valores de Kc para cada pixel da área pode-se estimar a ETc diária, bastando para isso sua multiplicação pela evapotranspiração de referência diária. Figura 3. Coeficiente cultural (Kc) obtido no lisímetro, coeficiente cultural médio (Kc médio) obtido no lisímetro, coeficiente cultural estimado pelo METRIC (Kc metric). CONCLUSÃO A distribuição da evapotranspiração real da cultura e seu Kc, dentro de um campo de banana foi investigada, com uso modelo energia de balanço. Diante de resultados apresentados e analisados, conclui-se que a utilização do algoritmo METRIC trouxe, com custo relativamente baixo, a obtenção de resultado satisfatório. A variabilidade máxima dos valores de ET e Kc encontrada dentro da área foi de 15%, para dia 08/08. Os valores de ET e Kc estimados com METRIC ficaram dentro da faixa dos valores encontrados com uso de lisímetro de drenagem. Áreas não uniformes estão mais propensas a erros com uso de modelos de energia de balanço, como ocorreu com a imagem dia 11/10. AGRADECIMENTOS Ao CNPQ por auxílio financeiro processo: / REFERÊNCIAS ALLEN, R.G.; PEREIRA, L.S.; RAES, D.; SMITH, M. Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements. Rome: FAO, (Irrigation and Drainage, Paper 56). 388

5 ALLEN, R.G.; TASUMI, M.; TREZZA, R.; KJAERSGAARD, J. Mapping evapotranspiration at high resolution, application manual for Landsat satellite imagery. Version Kimberly: University of Idaho. 2010, p.248. BARROSO, A.A.F.; VIANA, T.V.A.; MARINHO, B.A.; FILHO, R.R.G.; AZEVEDO, B.M.; COSTA, S.C. Evapotranspiração e coeficiente de cultivo da bananeira cv. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada Fortaleza, v.4, n.1, p.23 30, BASTIAANSSEN, W.G.M., BRITO, R.A.L., BOS, M.G., SOUZA, R.A., CAVALCANTI, E.B., BAKKER, M.M., Low cost satellite data for monthly irrigation performance monitoring: benchmarks from Nilo Coelho, Brazil. Irrigation and Drainage Systems 15, BASTOS, F, G. C. Efeitos de níveis de irrigação, de doses de nitrogênio e de espaçamentos na cultura da melancia p. Dissertação (Mestrado em Irrigação e Drenagem), Universidade Federal do Ceará. Fortaleza. COSTA, S.C. Niveis de irrigação e doses de potássio aplicados por gotejamento na cultura da bananeira para a região da Chapada do Apodi-CE. Viçosa: UFV, 132p. Tese (Doutorado em engenharia agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, DOORENBOS J, PRUITT WO (1977) Guidelines for predicting crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper No 24, FAO, Rome, Italy. Agricultural Organisation of the United Nations, Rome, Italy. DOORENBOS, J., KASSAM, A.H., Efeito da a gua no rendimento das culturas. UFPB/FAO, Campina Grande, PB, Brazil. EMBRAPA EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA, Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Brasília: Serviço de Produção de Informação; Centro Nacional de pesquisa de solos, p. MONTENEGRO, A.A.T; GOMES, A.R.M; MIRANDA, F.R; CRISÓSTOMO, L.A. Evapotranspiração e coeficiente de cultivo da bananeira para a região litorânea do Ceará. Revista Ciência Agronômica, Fortaleza, v. 39, n. 02, p , Abr.- Jun., 2008 NEVES, B.V.B.; VERSIANI, B.R.; RODRIGUES, P.C.H. Geoprocessamento como ferramenta no estudo de correlação entre a dinâmica da cobertura vegetal e a evapotranspiração. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v.12, n.4, p ,