00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CECA - CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CECA
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Tipo: Dissertação
Título: Otimização de modelos para a estimativa do armazenamento de água no solo em cultivo de feijão irrigado
Autor(es): Amaral, Tiago
Primeiro Orientador: Lyra, Guilherme Bastos
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Lyra, Gustavo Bastos
metadata.dc.contributor.referee1: Magalhães, Ivonberg Dourado
Resumo: A produtividade do feijão comum na região Nordeste do Brasil (NEB) é considerada baixa comparada às demais regiões do País. Um dos fatores limitantes para produção agrícola, sobretudo nas regiões geoecológicas inseridas no NEB, é a distribuição sazonal irregular da precipitação pluvial. Para diminuir os efeitos do déficit hídrico, a irrigação é uma prática essencial para um bom desempenho agronômico da cultura, além de manter a produtividade do feijão competitiva no setor agrícola, pois a agricultura irrigada reduz os riscos e proporciona aumento na produtividade. Assim, faz-se necessário conhecer o armazenamento de água no solo, responsável por suprir a demanda da cultura. Modelos de estimativa do armazenamento de água no solo, baseados em dados meteorológicos e parâmetros do solo e da cultura, destacam-se em relação às medidas diretas, devido a possibilidade de extrapolação e a maior representatividade espacial. Assim, objetivou-se nessa pesquisa otimizar e avaliar o balanço hídrico determinado pelo método de Thornthwaite e Mather (1955) adaptado para cultivos agrícolas e o método da FAO-56 com a abordagem do KcDual, no qual é possível estimar a umidade do solo. Os dados agrometeorológicos e da cultura foram obtidos em experimento de campo conduzido no município de Rio Largo, Alagoas (09°28'02" S; 35°49’43" W; 127 m) no período de 17 de novembro de 2015 a 1 de fevereiro de 2016, com a cultura do feijão, variedade rosinha. O experimento contou com um sistema de irrigação por aspersão no qual foram aplicadas lâminas referentes à 25%, 50%, 75%, 100%, 125% e 150% da evapotranspiração da cultura (ETc). Os modelos foram implementados em ambiente de modelagem do software OpenModel©, onde também foi realizada a análise estatística de desempenho dos modelos e a otimização. Os parâmetros da cultura (Kc, Kcb e f) e do solo (PMP) foram otimizados pelo método de Levenberg-Marquardt (LM) para o tratamento de 125%. A análise estatística foi baseada no coeficiente de determinação (r2) entre o armazenamento de água estimado e observado, no índice de concordância de Willmott (d) modificado, no índice de NashSutcliffe (IN) e na raiz do quadrado médio do erro (RQME). Concluiu-se que os métodos podem ser utilizados para estimar o ARM, pois apresentaram boa precisão para as estimativas realizadas em cultivo de feijão em Rio Largo, AL. Entretanto, se faz necessário, ajustes considerando características da cultura, solo e clima da região. A otimização por modelagem inversa LM retornou valores de Kc médio (0,95), Kcb inicial (0,20) e médio (1,08), f (0,23) e PMP (0,06 – 0,16) dentro da literatura encontrada, entretanto Kc inicial apresentou valores elevados (1,65). Diante disso, recomenda-se testar outros métodos de modelagem inversa. Depois de um período de estresse hídrico e com a volta da infiltração de água no solo, os dois métodos apresentam estimativas de ARM subestimadas e quando o sistema apresentou um novo período seco, os métodos retornaram valores superestimados. Considera-se avaliar restrições presentes no modelo utilizado, que não considera alguns processos envolvidos no sistema. Os métodos apresentaram maiores erros na estimativa de ARM nos tratamentos em deficit hídrico e excesso de água pela irrigação. O BH pelo método de Thornthwaite e Mather (1955) apresentou maior precisão, exatidão e menores erros de estimativa e, por isso pode ser indicado para analises do armazenamento de água para a cultura do feijão em condições edafoclimáticas similares. Palavras-chave: Modelagem, Phaseolus vulgaris L., agricultura irrigada, balanço hídrico.
Abstract: Common bean productivity in the Northeast region of Brazil (NEB) is considered low compared to other regions. One of the limiting factors for agricultural production, especially in the agroecological regions included in the NEB, is the irregular seasonal distribution of rainfall. To reduce the effects of water deficit, irrigation is an essential practice for a good agronomic performance of the crop, in addition to maintaining competitive bean productivity in the agricultural sector, as irrigated agriculture reduces risks and provides an increase in productivity. Thus, it is necessary to know the storage of water in the soil, responsible for supplying the demand of the crop. Models for estimating soil water storage, based on meteorological data and soil and crop parameters, stand out in relation to direct measurements, due to the possibility of extrapolation and greater spatial representation. Thus, the objective of this research was to optimize and evaluate the water balance determined by the Thornthwaite and Mather (1955) method adapted for agricultural crops and the FAO-56 method with the KcDual approach, in which it is possible to estimate soil moisture. Agrometeorological and crop data were obtained in a field experiment conducted in the municipality of Rio Largo, Alagoas (09°28'02" S; 35°49'43" W; 127 m) from 17th November 2015 to 1st February 2016, with the bean crop, rosinha variety. The experiment had a sprinkler irrigation system in which 25%, 50%, 75%, 100%, 125% and 150% of crop evapotranspiration (CET) were applied. The models were implemented in a software modeling environment, OpenModel©, where the statistical analysis of the performance of the models and the optimization of parameters of the culture (Kc, Kcb and f) and of the soil were also carried out (PMP) by the Levenberg-Marquardt method (LM). Statistical analysis was based on the coefficient of determination (r2) between estimated and observed water storage, the Willmott concordance index (d) modified by the NashSutcliffe index (NI) and the root mean square error (RMSE). It was concluded that the methods can be used to estimate the ARM, as they presented good precision for the estimates made in bean cultivation in Rio Largo, AL. However, adjustments are necessary considering the characteristics of the culture, soil and climate of the region. LM inverse modeling optimization returned average Kc (0,95), initial (0,20) and average (1,08) Kcb values, f (0,23) and PMP (0,06 – 0,16) within the from literature found, however initial Kc showed high values (1,65). Therefore, it is recommended to test other inverse modeling methods. After a period of water stress and with the return of water infiltration into the soil, both methods present underestimated ARM estimates and when the system presented a new dry period, the methods returned overestimated values. It is considered to evaluate restrictions present in the model used, which does not consider some processes involved in the system. The methods presented greater errors in the estimation of ARM in the treatments in water deficit and excess of water by irrigation. The BH by the method of Thornthwaite and Mather (1955) presented smaller estimation errors and, therefore, it can be indicated for analyzes of the water storage for the bean crop in similar soil and climatic conditions. flow of water for agricultural cultures. Key words: Modeling, Phaseolus vulgaris L., irrigated agriculture, water balance.
Palavras-chave: Modelagem
Phaseolus vulgaris L.
agricultura irrigada
balanço hídrico
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Agronomia(Produção Vegetal)
Citação: AMARAL, Tiago. Otimização de modelos para a estimativa do armazenamento de água no solo em cultivo de feijão irrigado. 2022. 80f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) – Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Área de concentração Irrigação e drenagem, Campus de Engenharias e Ciências Agrárias, Universidade Federal de Alagoas, Rio Largo, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/13541
Data do documento: 17-fev-2022
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