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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS, AMBIENTAIS E BIOLÓGICAS
PROGRAMA DE PÓS
CURSO DE MESTRADO
DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DE FUNCIONAMENTO DE
LISÍMETROS DE PESAGEM PARA DETERMINAÇÃO DA
EVAPOTRANSPIRAÇÃO EM VIDEIRA DE VINHO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS, AMBIENTAIS E BIOLÓGICAS
PROGRAMA DE PÓS
-
GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS AGRÁRIAS
CURSO DE MESTRADO
DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DE FUNCIONAMENTO DE
LISÍMETROS DE PESAGEM PARA DETERMINAÇÃO DA
EVAPOTRANSPIRAÇÃO EM VIDEIRA DE VINHO
cv. SYRAH (Vitis vinífera L.)
ELIEL FERREIRA DO NASCIMENTO
CRUZ DAS ALMAS - BAHIA
FEVEREIRO – 2010
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS, AMBIENTAIS E BIOLÓGICAS
GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS AGRÁRIAS
DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DE FUNCIONAMENTO DE
LISÍMETROS DE PESAGEM PARA DETERMINAÇÃO DA
EVAPOTRANSPIRAÇÃO EM VIDEIRA DE VINHO
ELIEL FERREIRA DO NASCIMENTO
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DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DE FUNCIONAMENTO DE
LISÍMETROS DE PESAGEM PARA DETERMINAÇÃO DA
EVAPOTRANSPIRAÇÃO DA VIDEIRA DE VINHO
cv. SYRAH (Vitis vinífera L.)
ELIEL FERREIRA DO NASCIMENTO
Tecnólogo em Fruticultura Irrigada
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sertão Pernambucano, 2008
Tecnólogo em Viticultura e Enologia
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sertão Pernambucano, 2009
Dissertação submetida à Câmara de Ensino de
Pós-Graduação e Pesquisa da Universidade
Federal do Recôncavo da Bahia como requisito
parcial para obtenção do Grau de Mestre em
Ciências Agrárias, Área de Concentração:
Agricultura Irrigada e Sustentabilidade de Sistemas
Hidroagrícolas.
Orientador: Prof. Dr. Francisco Adriano de Carvalho Pereira
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS AGRÁRIAS
CRUZ DAS ALMAS – BAHIA – 2010
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FICHA CATALOGRÁFICA
N244 Nascimento, Eliel Ferreira do
Desenvolvimento e análise de funcionamento de Lisímetros
de pesagem para determinação da evapotranspiração em
videira de vinho cv Syrah (Vitis vinífera L) / Eliel Ferreira do
Nascimento. - 2010.
68 f.
Orientador: Francisco Adriano de Carvalho Pereira
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do
Recôncavo da Bahia, Centro de Ciências Agrárias, Ambientais e
Biológicas, 2010.
1. Evapotranspiração - uva 2.Lisímetro de pesagem
hidráulica. I.Universidade Federal do Recôncavo da Bahia,
Centro de Ciências Agrárias, Ambientais e Biológicas.
II. Título.
CDD 20 ed. 634.8
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS, AMBIENTAIS E BIOLÓGICAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS AGRÁRIAS
COMISSÃO EXAMINADORA DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
DO ALUNO ELIEL FERREIRA DO NASCIMENTO
_________________________________________
Prof. Dr. Francisco Adriano de Carvalho Pereira
Centro de Ciências Agrárias, Ambientais e Biológicas - UFRB
(Orientador)
______________________________________________
Prof. Dr. Luis Fernando de Souza Magno Campeche
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sertão Pernambucano
__________________________________
Prof. Dr. Vital Pedro da Silva Paz
Centro de Ciências Agrárias, Ambientais e Biológicas - UFRB
Dissertação homologada pelo Colegiado do Programa de Pós-graduação em
Ciências Agrárias em.................................................................................................
Conferindo o Grau de Mestre em Ciências Agrárias em ..........................................
“O coração do homem
“O coração do homem“O coração do homem
“O coração do homem
planeja o seu caminho, mas o
planeja o seu caminho, mas oplaneja o seu caminho, mas o
planeja o seu caminho, mas o
Senhor lhe dirige os passos.”
Senhor lhe dirige os passos.”Senhor lhe dirige os passos.”
Senhor lhe dirige os passos.”
Provérbios 16:9
DEDICO
Aos meus pais Irineu e Célia,
Por terem proporcionado a formação moral e pessoal.
Pelo amor, carinho, paciência, compreensão e estímulo na realização dos meus
sonhos.
À minha irmã Elienay, meu irmão Alexsandro, minha cunhada Francicleide,
pelo carinho, apoio e amizade.
Aos meus sobrinhos Erick e Gabriela,
pelas alegrias e carinhos.
Por me fazer enxergar o esplendor das coisas simples.
AGRADECIMENTOS
A Deus, fonte de esperança e luz na minha vida;
A Universidade Federal do Recôncavo da Bahia – UFRB, ao Núcleo de
Engenharia de Água e Solo – NEAS e ao Programa de Pós-Graduação em
Ciências Agrárias por oferecer a oportunidade de realização do curso;
A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Capes, pela
concessão de bolsa de estudo;
A Embrapa Semi-Árido, pela infra-estrutura e apoio durante a realização desse
trabalho, por meio do Projeto nº 03.08.01.024.00.00 do Macroprograma 3 da
Embrapa;
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq, pelo
auxílio financeiro para a construção dos lisímetros de pesagem (Edital Universal
2008 – processo nº 480137/2008-0);
Aos professores Dr. Francisco Adriano de Carvalho Pereira e Dr. Luis Fernando
de Souza Magno Campeche, pela confiança, dedicação, estímulo e orientação
durante o curso;
Ao pesquisador Dr. Luis Henrique Bassoi pela supervisão, paciência, confiança e
principalmente pelas palavras de estímulo;
A todos os professores que fazem parte do programa de pós-graduação em
Ciências Agrárias, pelo apoio e ensinamentos;
Aos colegas do mestrado, Antônio Hélder, Márcio Alves, Olívia Nepomuceno,
Rossini Daniel, Jorge Luiz, Mateus Machado, Rogério de Carvalho e Diógenes
Barbosa, pela contribuição, amizade, convívio e momentos de estudos em grupo;
A minha ex-orientadora da graduação, professora Dra. Jane Oliveira Perez, pela
confiança, incentivo e amizade;
Aos funcionários da Embrapa Semi-árido, Hélio Macêdo, Raimundo Bernardo,
Nilberto Pinheiro, Chico Paraíba, João Filho e Espedito Freire, pela ajuda e apoio
que me deram sempre que solicitados;
A pesquisadora Dra. Magna Soelma Bezerra de Moura, pelo apoio e boa vontade
em dispor de equipamentos tão necessários para realização deste trabalho, e ao
pesquisador Dr. Davi José Silva, pelo apoio;
Aos bolsistas e estagiários da Embrapa Semi-árido, Rafael da Costa, Elieth
Brandão, Thieres George, Francisco Alves, Tamires Nunes, pela contribuição;
Aos bolsistas (CNPq) da Embrapa Semi-árido, Juliano Athayde Silva e Araci
Medrado, pela contribuição, boa vontade e apoio constante no desenvolver de
todo o trabalho;
Em especial a minha família, meus país, irmãos, avós e sobrinhos;
Aos amigos sempre presentes mesmo à distancia: Renata Pinto, Jonnas Hélder,
Tatiana Araújo, José Mendes e Erbs Cintra;
A Jéssica Lima, por todo apoio logístico e boa vontade.
Aos novos amigos de Cruz das Almas, Eli Camargo e família, Lívia dos Santos e
família e José de Lima e esposa, pela ajuda e apoio;
A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho;
A todos que torceram por mim e me influenciaram positivamente ao longo da
minha vida. Sei que mesmo não sendo citados aqui, vocês estão felizes por mais
esta etapa completada.
SUMÁRIO
Página
RESUMO
SUMMARY
INTRODUÇÃO
............................................................................................
01
Capítulo 1
CONSTRUÇÃO E CALIBRAÇÃO DE LISÍMETROS DE PESAGEM
PARA DETERMINAÇÃO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO EM VIDEIRA DE
VINHO cv. SYRAH (Vitis vinífera L.)...........................................................
13
Capítulo 2
EVAPOTRANSPIRAÇÃO E COEFICIENTE DE CULTIVO DA VIDEIRA
DE VINHO cv. SYRAH (Vitis vinífera L.) COM O USO DE LISÍMETROS
DE PESAGEM.............................................................................................
38
CONSIDERAÇÕES FINAIS........................................................................
ANEXOS......................................................................................................
60
61
DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DE FUNCIONAMENTO DE
LISÍMETROS DE PESAGEM PARA DETERMINAÇÃO DA
EVAPOTRANSPIRAÇÃO DA VIDEIRA DE VINHO cv. SYRAH (Vitis
vinífera L.)
Autor: Eliel Ferreira da Nascimento
Orientador: Francisco Adriano de Carvalho Pereira, Dr.
RESUMO: Este trabalho teve como objetivos a instalação, calibração e avaliação
de desempenho de três lisímetros de pesagem com célula de carga, para o
monitoramento da demanda hídrica na cultura da uva; e a medida da
evapotranspiração e determinação do coeficiente de cultivo no estadio inicial de
desenvolvimento da videira de vinho cv. Syrah (Vitis vinífera L.), em Petrolina-PE.
Foram construídos e calibrados 3 lisímetros de pesagem, com área superficial de
2,4 m
2
(dimensões 1,20 m de largura, 2 m de comprimento e 1,0 m de
profundidade), após a implantação de um parreiral da cv. Syrah enxertado em
Paulsen 1103, no espaçamento 3 X 1 m, irrigado por gotejamento, com 2
emissores de 2,5 litros por hora. A evapotranspiração de referência foi estimada
pelos métodos de Penman-Monteith FAO e Tanque Classe A. Verificou-se que os
lisímetros instalados apresentaram bom desempenho, uma alta linearidade para
os sinais entre a célula de carga e a massa do equipamento, excelente coeficiente
de determinação (r
2
=0,99) e baixa histerese. Os lisímetros apresentaram
sensibilidade suficiente para detecção de mudança de massa correspondente a
lamina de 0,11 mm, com valores de exatidão de 0,4, 0,6 e 1 mm para os
lisímetros 1, 2 e 3, respectivamente. Para um período de 33 dias (dezembro de
2009 a janeiro de 2010), a evapotranspiração total da cultura foi 121 mm, com
valores médios de 3,64 mm.dia
-1
e valores máximos de 6,11 mm.dia
-1
durante o
experimento. A média dos valores obtidos de Kc foram de 0,82 e 0,83 pelo
método de Penman-Monteith, 0,99 e 1,00 pelo método do Tanque Classe A, para
os lisímetros 1 e 2, respectivamente. Os valores de Kc obtidos utilizando-se a ETo
estimada pelo método do tanque classe A foram maiores em 20% em relação aos
valores de Kc obtidos com a ETo estimada pelo método de Penmam-Monteith
FAO. Pode-se concluir que os valores de ETc determinados pelos lisímetros
corrobora com valores encontrados em outros estudos por diferentes métodos na
região. Os lisímetros de pesagem apresentaram excelente desempenho para
detecção das variações de massa na escala diária para determinação da
evapotranspiração da videira de vinho, podendo ser utilizados como base para o
manejo da irrigação no Vale do Submédio São Francisco.
Palavras-chave: lisimetria de pesagem, instalação, calibração, necessidade
hídrica, uva de vinho
DEVELOPMENT AND PERFORMANCE ANALYSIS OF WEIGHING
LYSIMETERS TO THE ESTIMATIVE OF EVAPOTRANSPIRATION
OF WINE GRAPE cv. SYRAH (Vitis vinifera L.)
Author: Eliel Ferreira da Nascimento
Adviser: Francisco Adriano de Carvalho Pereira, DSc.
SUMMARY: The objectives of this research work were: the installation, calibration
and performance analysis of three load cell based weighing lysimeters, to
monitoring the water demand of wine grape, the measuring of crop
evapotranspiration (ETc) and crop coefficient (Kc) on initial development stages of
wine grape cv. Syrah (Vitis vinifera L.) in Petrolina, Pernambuco State, Brazil.
Three weighing lysimeters were constructed, with surface area of 2.4 m
2
(1.2 m
wide, 2.0 m long, 1.0 m deep), after the vineyard establishment of grape cv. Syrah
grafted on rootstock 1103 Paulsen, in a grid spacing of 3 x 1 m, and irrigated by
drip, with two emitters per plant, 2.5 L.h
-1
flow. The reference evapotranspiration
was estimated by Penman-Monteith FAO and class A pan methods. The
lysimeters presented very good performance, a high linearship between load cell
signals and lysimeter weight changes, excellent determination coefficient
(r
2
=0.99), and low hysteresis. The lysimeters presented enough sensitivity to
measure weight variation related to a 0.11 mm depth, with accuracy of 0.4, 0.6,
and 1 mm for lysimeters 1,2, and 3, respectively. For a 33 days experimental time,
the total ETc was 121 mm, with average values of 3.64 mm.day
-1
and highest
values of 6.11 mm.day
-1
. The average Kc values were 0.82 and 0.83 by Penman-
Monteith FAO method,; and 0.99 and 1.00 by class A pan method, using
lysimeters 1, 2, and 3, respectively. The Kc values obtained using the ETo
estimative by class A pan method were 20% higher than those values obtained by
ETo estimative Penmam-Monteith FAO method. It was concluded that the values
determined by lysimeter ETc corroborates with the values found in other studies
by different methods in the region. The lysimeters presented excellent
performance to measure the weight changes on daily basis to estimate wine grape
evapotranspiration and can be used as a basis for irrigation in the valley of São
Francisco.
Key-words: weighing lysimeter, installation, calibration, water demand, wine
grape
1
INTRODUÇÃO
O cultivo da videira (Vitis spp. L.) vem desde a antiguidade. Vasos
sagrados desenterrados em escavações na Turquia, na antiga cidade comercial
de Kannish, mostraram que a viticultura era praticada desde a idade do bronze,
há cerca de 3.500 anos antes de Cristo (LEÃO & POSSÍDIO, 2000). A uva e o
vinho, pelo seu papel relevante, foram definitivamente incorporados ao cotidiano
de muitos povos, especialmente o europeu. As grandes descobertas
estabelecidas com o avanço da navegação e a consequente expansão da
colonização resultaram no transporte da videira, como item fundamental, para
todos os continentes e na sua introdução no Brasil, por Martin Afonso de Souza
em 1532 (POMMER & MAIA, 2003).
Foi a partir da segunda metade do século XIX que a vitivinicultura brasileira
passou a ter importância comercial, desenvolvendo-se pólos vitivinícolas em São
Paulo, Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, impulsionados
pelas correntes imigratórias italianas. No Nordeste brasileiro, nos Estados da
Bahia e Pernambuco, a videira alcançou expressão econômica nas ilhas de
Itaparica e Itamaracá, respectivamente. Do litoral a viticultura avançou para o
interior até as fronteiras do agreste e sertão. Nas áreas de clima seco do interior
pernambucano e do Nordeste como um todo, a videira encontrou ambiente
propício ao seu desenvolvimento, o que pode ser observado nos dias atuais
(LEÃO & POSSÍDIO, 2000).
Originária no Oriente, a videira pode ser classificada em dois tipos: a
européia (Vitis vinífera L.) do centro da Ásia Central, em regiões que possuem o
clima típico mediterrâneo, e a videira americana (Vitis labrusca L. e outras
espécies) do continente norte americano (POMMER & MAIA, 2003). É uma planta
perene pertencente à família Vitaceae, que abrange mais de 90 espécies, das
quais as de origem americana (Vitis labrusca L,) e européia (Vitis vinífera L,)
destacam-se pelo seu valor econômico (LAHVE & JOHNSON, 1989).
2
As videiras Vitis viníferas, produzem uvas denominadas finas ou nobres, de
alta qualidade para produção de vinhos finos ou nobres. As cepas que se
aclimataram bem na região do Submédio São Francisco foram a Syrah, Cabernet
Sauvignon, Tannat, Chenin Blanc, Moscato Cannelli e a Moscato Itália. As
videiras Vitis labrusca são mais resistentes que as viníferas, produzem maior
quantidade de uvas, mas sua qualidade é muito inferior, sendo denominadas uvas
comuns, originando vinhos de mesa. Uma das cultivares mais difundida é a
Isabel, bastante cultivada no Rio Grande do Sul.
Existem cerca de 10 mil variedades de videira, adaptadas a vários tipos de
solo e clima, o que possibilita o cultivo em quase todas as regiões do mundo.
Embora amplamente cultivadas, as uvas são bastante sensíveis e variam de
acordo com as condições edafoclimáticas em que se desenvolvem, apresentando
características diferenciadoras como sabor, acidez, doçura, formato, coloração,
resistência da casca, tamanho, quantidade de sementes e formato dos cachos
(QUEIROZ-VOLTAN & PIRES, 2003).
A videira pode ser cultivada para diferentes finalidades, sendo classificada
comercialmente em: uvas para mesa (consumo in natura), para vinificação, para
passas e para sucos (LEÃO, 2000).
Dentre as uvas finas para vinho, a Syrah ou Shiraz (Vitis vinífera L.) é umas
das principais variedades de uvas utilizadas na elaboração de vinhos finos. De
origem controversa (acreditava-se que poderia ser originária de Siracusa, na
Itália, ou de Shiraz, no Irã), recentes estudos analisando o DNA indicam que a
‘Syrah’ é uma uva autóctone do norte do Vale do Ródano ou de Dauphiné,
surgida a partir do cruzamento natural entre ‘Mondeuse Blanche’ (uva branca) e
‘Dureza’ (uva tinta) (GIOVANNINI, 2008).
A planta caracteriza-se por possuir porte semi-ereto e sua identificação é
facilmente percebida devido à presença abundante de pêlos de coloração verde
clara e folhas adultas penta lobadas, com seio peciolar aberto. Seus ramos são
frágeis, de coloração verde clara e entre-nós longos. Seus cachos são longos,
medianamente compactos e as bagas de coloração negra e de forma elíptica.
Trata-se de uma cultivar muito vigorosa, produtiva, respondendo bem à poda
curta em regiões quentes. Possui um curto período de maturação e revela-se
bastante sensível à podridão no final da maturação (ENTAV, 1995).
3
A Syrah origina vinhos de coloração intensa, aromáticos, finos e
complexos, aptos ao envelhecimento e de grande qualidade. Na frança é a
principal cultivar das denominações de origem Cotes Rôtiê, Hermitage e Tain
Hermitage (ENTAV, 1995). No Brasil, praticamente não é cultivada na Serra
Gaúcha do Rio Grande do Sul, por apresentar desenvolvimento irregular e grande
sensibilidade às podridões dos cachos. No Nordeste começa a ganhar expressão
no Vale do Rio São Francisco, notadamente no pólo Petrolina/Juazeiro (SOUZA
et al., 2002).
Os limites de difusão da cultura da videira, nas diversas regiões do mundo,
estão condicionados particularmente pela temperatura, luminosidade, umidade do
ar e disponibilidade hídrica no solo (COSTACURTA & ROSELLI, 1980). A
radiação solar atua nos processos de fotossíntese, de movimento e de formação
(TEIXEIRA, 2001). Coombe (1967) aponta a temperatura do ar como o fator
ambiental mais significante no comportamento da cultura da videira, porém a
umidade do ar durante o ciclo é também muito importante por favorecer o
surgimento de doenças (TEIXEIRA, 2001). Em termo de exigência hídrica, a
videira é muito resistente à seca, graças ao seu sistema radicular, que é capaz de
atingir grandes profundidades (COSTACURTA & ROSELLI, 1980).
A videira tem sido considerada como planta adaptada a regiões de clima
temperado, pelo fato de ter folhas decíduas. No entanto, é cultivada atualmente
em enorme diversidade de condições climáticas, a exemplo dos desertos da
Califórnia e no Submédio São Francisco, onde temperaturas muito elevadas são
comuns. No Brasil, a videira é cultivada desde o extremo Sul, principalmente Rio
Grande do Sul e Santa Catarina, até o Nordeste, em regiões anteriormente
consideradas climaticamente inaptas. Com o emprego da irrigação, o Submédio
São Francisco, na Bahia e Pernambuco e em extensas áreas de Minas Gerais
tornou-se excelente região produtora de uva (PEDRO JÚNIOR & SENTELHAS,
2003), destacando-se pela expansão da área cultivada e do volume de produção
e, principalmente, pelos altos rendimentos alcançados e qualidade da uva
produzida (SILVA & CORREIA, 2000). O repouso vegetativo, nessa região do
Submédio São Francisco, é dado pela época seca, e o manejo de irrigação, aliado
ao clima quente, permite ao viticultor obter duas colheitas sucessivas no mesmo
ano (PEDRO JÚNIOR & SENTELHAS, 2003).
4
O Vale do São Francisco é a principal região vitícola tropical do Brasil,
destacando-se os pólos produtores da mesorregião Norte de Minas Gerais (que
inclui as microrregiões de Januária, Janaúba e Pirapora) e as microrregiões de
Juazeiro, BA, e Petrolina, PE, com áreas de 3.981, e 5.126 ha, respectivamente
(IBGE, 2007). A produção de uva no Submédio São Francisco concentra-se,
principalmente, nos municípios de Petrolina e Santa Maria da Boa Vista, em
Pernambuco, com 54% da área cultivada e Juazeiro, Curaçá, Sento Sé e Casa
Nova, na Bahia, que detém os 46% restantes de área (SILVA & CORREIA, 2000).
Os vários fatores que intervém na produção vitícola podem ser agrupados
em elementos culturais ou permanentes. Dentre estes, destacam-se os elementos
permanentes, que são divididos em fatores impostos, como: o clima, o solo e o
meio biológico ou fatores determinados, como: escolha das variedades, porta-
enxertos, densidade e disposição de plantio. Dentro dos fatores permanentes
impostos, o clima exerce forte influência sobre a videira e é o que determina com
maior intensidade as possibilidades e a potencialidade vitícola do local, em
relação às exigências das variedades cultivadas (HIDALGO, 1993).
O potencial de cultivo da cultura da videira na região do Submédio São
Francisco tem sido incrementado a cada ano, por iniciativas públicas e privadas,
visando às demandas dos mercados interno e externo. Este crescimento das
áreas cultivadas com videira na região, também é decorrente das condições
climáticas altamente favoráveis à produção de uva e à irrigação, que compensa a
heterogeneidade do regime pluviométrico desta região (Teixeira & Azevedo,
1996).
Tanto a deficiência como o excesso hídrico afetam de maneira marcante o
comportamento dos estádios fenológicos da cultura da videira. A deficiência,
quando ocorre durante o período inicial de crescimento das bagas, proporciona
redução na multiplicação celular e, quando acontece durante a maturação,
condiciona redução no tamanho das células e, consequentemente, a redução do
tamanho das bagas, além de favorecer a queima dos frutos pelo sol. Na fase final
de maturação das bagas o consumo hídrico da videira diminui (VAADIA &
KASIMATIS, 1961, apud WINKLER et al., 1974). O excesso hídrico, combinado
com temperaturas elevadas, torna a cultura da videira muito susceptível a
doenças fúngicas e pragas (WINKLER et al., 1974).
5
Conhecer o consumo de água da videira é fundamental para se obter
sucesso em investimentos na viticultura. Isso pode ser feito a partir de pesquisa
que tenha o objetivo de estudar o manejo da irrigação, determinando as
necessidades hídricas da cultura em cada estádio fenológico, visando obter a
melhor produtividade possível maximizando o uso da água e a preservação
ambiental.
O consumo hídrico de um parreiral é uma função complexa dos balanços
hídrico do solo e de energia da superfície cultivada (HEILMAN et. al., 1994). Para
determinação e estimativa do consumo hídrico da cultura da videira no Vale do
Submédio São Francisco, tem sido utilizados métodos principalmente baseados
no solo (balanço hídrico) e métodos micrometeorológicos (razão de bowen,
Penman Monteith) por Teixeira et al. (1999), Teixeira et al. (2003), Ávila Netto et
al. (2000) e outros.
O método do balanço hídrico parte do princípio de contabilização das
entradas e saídas de água num dado volume de solo durante um determinado
período de tempo. Para se obter a evapotranspiração por esse método, deve se
realizar um balanço entre as contribuições da precipitação, irrigação e a variação
no armazenamento de água no solo e subtrair a drenagem e o escoamento
superficial. De acordo Quaglia (2005), é necessária uma cuidadosa medição da
umidade do solo e determinação dos potenciais de água para a estimativa dos
fluxos de água no perfil de solo para obtenção de bons resultados. É um método
bastante trabalhoso e, muitas vezes envolve o uso de metodologia complexa para
o monitoramento da umidade e potencial da água do solo.
O método de balanço de energia, com base no princípio da conservação de
energia, destaca-se na determinação do consumo de água por uma comunidade
vegetal. Apesar de suas limitações, tem sido utilizado por muitos autores.
Segundo Sediyama (1996) esse método que se baseia nas propriedades
conservativas da camada limite da planta, apresentam dificuldades, por que
envolvem medições e correlações de fluxos turbulentos e componentes da razão
de Bowen, em condições especificas de tal forma que os fluxos horizontais sejam
insignificantes. Na cultura da videira este método foi empregado por Oliver &
Sene (1992), Heilman et al. (1994), Teixeira et al. (1997) e Teixeira et al. (1999).
Para evitar incertezas de medições envolvidas em alguns métodos de
estimativa do consumo hídrico das culturas é que vários autores tem recorrido ao
6
uso da lisimetria. Segundo Campeche (2002), o uso de lisímetros de pesagem
serve como uma ferramenta padrão de estudos de perda de água das culturas,
pois tais equipamentos medem diretamente a evapotranspiração de culturas
agronômicas que cobrem ou não totalmente o solo. Esses equipamentos quando
bem desenhados, calibrados e manejados medem precisamente e
representativamente a evapotranspiração das culturas, integrando fatores
ambientais que regem tal processo. Segundo Faria et al. (2006) os lisímetros de
pesagem são considerados equipamentos padrão para aferição dos demais
métodos de determinação da evapotranspiração.
Os lisímetros são grandes “containers” preenchidos com solo (ou incluso
um bloco de solo) localizado no campo, para representar o ambiente local, com
superfície vegetada ou em solo nu, para determinação da evapotranspiração de
uma cultura em crescimento, ou de uma cobertura vegetal de referência ou,
ainda, da evaporação a partir de um solo não vegetado (Aboukhaled et al., 1982).
Segundo Bernardo (1989), o método lisimétrico é bastante preciso na
determinação da evapotranspiração, desde que os equipamentos sejam
instalados de maneira correta. De acordo Pereira et al. (1997) as condições
físicas do solo do lisímetro devem aproximar-se das condições do solo da área
externa, tanto no que se refere ao tipo de solo e de planta, como nas condições
de umidade desse solo.
Um dos passos importantes antes do funcionamento de lisímetros de
pesagem em campo é a calibração, que tem por finalidade estabelecer uma
relação entre o sinal de saída da célula de carga e a massa do sistema, e verificar
a linearidade e histerese da célula de carga, devendo ser preferencialmente
calibrados in situ, nas mesmas condições climáticas do seu funcionamento, por
adição e retirada de pesos previamente conhecidos (CAMPECHE, 2002).
Malone et al. (2000) mencionam que para qualquer uso dos dados de
evapotranspiração computados por lisímetros de pesagem, as incertezas
associadas a estes valores registrados devem ser conhecidos e reportadas.
Wheeler & Ganji (1996) ressaltam que é muito importante conhecer os erros
associados ao sistema de medição, os quais devem ser o quanto menor possível,
possibilitando o uso dos dados com confiabilidade para os fins propostos.
A obtenção de uma determinação adequada de evapotranspiração tem
fundamental importância para o desenvolvimento agrícola, pois consiste em
7
parâmetro indispensável ao dimensionamento e manejo de sistemas de irrigação,
já que contabiliza a quantidade de água utilizada pelas plantas que retorna a
atmosfera através da transpiração e através da evaporação da água da superfície
do solo e das plantas.
A água consumida pelas culturas é denominada de evapotranspiração da
cultura, que é a evaporação do solo somada à transpiração das plantas. É muito
comum usar a evapotranspiração de referência e o coeficiente de cultura para se
estabelecer a evapotranspiração da cultura, considerando que a
evapotranspiração de referência refere-se a uma cultura padronizada, mantida
sob condições ideais de crescimento. A razão entre a evapotranspiração da
cultura (que pode ser determinado pela lisimetria de pesagem) e a
evapotranspiração de referência origina os coeficientes de cultura, que dependem
do estádio de desenvolvimento da cultura, do sistema de irrigação, da
configuração de plantio e das condições meteorológicas reinantes. Esses
coeficientes podem ser utilizados quando já estiverem sido determinados para a
cultura de interesse, na estimativa da evapotranspiração da cultura, necessitando-
se apenas de dados meteorológicos referentes à demanda atmosférica. A
obtenção dos coeficientes de cultura é feita sob condições de não limitação
hídrica, ou de qualquer outro fator climático ou fisiológico (WRIGHT, 1988).
De acordo com Ávila Netto (1997) o consumo de água da cultura da videira
variedade Itália, sob irrigação por gotejamento, na região do Submédio São
Francisco, determinado pelo método do balanço de água no solo, foi da ordem de
332,8 mm, cujos valores de Kc aos 18 dias após a poda era de 0,62, evoluiu
acentuadamente atingindo o valor máximo de 0,74 no subperíodo de
desenvolvimento das bagas, quando então passou a decrescer gradativamente,
tendo alcançado o valor mínimo de 0,50, por ocasião do final do subperíodo de
maturação dos frutos, os quais se assemelham aos valores obtidos por
Doorenbos & Pruitt (1977) apud Ávila Netto (1997).
Essas informações de consumo hídrico da cultura em suas diferentes fases
fenológicas, levando-se em consideração as condições meteorológicas locais
dominantes, é importante para o planejamento e operação eficiente de sistema de
irrigação. A determinação do consumo hídrico da videira através do método de
lisimetria de pesagem, no Vale do Submédio São Francisco, ainda não foi
desenvolvido em nenhum estudo, mesmo sendo esse método considerado por
8
diversos autores, a ferramenta padrão de determinação da evapotranspiração,
devido à sua praticidade e precisão.
Sendo assim, a determinação da necessidade hídrica da cultura da videira
de vinho, cv. Syrah, para a região do Submédio São Francisco, pela lisimetria de
pesagem baseado em célula de carga, possibilitará a obtenção de informações
científicas importantes para o manejo, qualidade final do produto e aumento da
produtividade, constituindo, portanto, numa contribuição ao conhecimento do
comportamento da planta à aplicação de água nessa região.
9
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13
CAPITULO 1
CONSTRUÇÃO E CALIBRAÇÃO DE LISÍMETROS DE PESAGEM PARA
DETERMINAÇÃO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO E COEFICIENTE DE CULTIVO
EM VIDEIRA DE VINHO cv. SYRAH (Vitis vinífera L.)
1
1
Artigo ajustado e submetido ao Comitê Editorial do periódico científico: Revista Irriga
14
CONSTRUÇÃO E CALIBRAÇÃO DE LISÍMETROS DE PESAGEM PARA
DETERMINAÇÃO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO E COEFICIENTE DE CULTIVO
EM VIDEIRA DE VINHO cv. SYRAH (Vitis vinífera L.)
RESUMO: Este trabalho teve como objetivo a instalação, calibração e análise de
desempenho de três lisímetros de pesagem para estudo da demanda hídrica da
cultura da videira (Vitis vinífera L.), cv. Syrah. Os lisímetros, com dimensões 1,20
m de largura, 2 m de comprimento e 1,0 m de profundidade, foram instalados no
Campo Experimental de Bebedouro da Embrapa Semi-árido, em Petrolina-PE (9°
9’ de latitude sul, 40° 29’ de longitude oeste), durante o período de julho a outubro
do ano de 2009. Os lisímetros 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 instalado em um fosso escavado e revestido de
alvenaria, o lisímetro foi preenchido com camadas de 0,10m, sendo a ultima
camada com brita, e acima foi colocada uma manta geotextil de Bidin, no intuito
de facilitar a drenagem da caixa lisimétrica. As demais camadas foram
preenchidas com solo mantendo a disposição original das mesmas no perfil. Após
o preenchimento do lisímetro, realizou-se a sua calibração, utilizando sacos com
brita com massa conhecida, visando verificar a relação existente entre a saída de
sinal das células de carga (mV) e a massa dos equipamentos. Verificou-se
linearidade para os sinais entre célula de carga e a massa do equipamento, com
um alto coeficiente de determinação e baixa histerese. Os lisímetros
apresentaram sensibilidade suficiente para detecção de mudança de massa
correspondente a lamina de 0,11 mm com valores de exatidão de 0,4, 0,6 e 1 mm
para os lisímetros 1, 2 e 3, respectivamente. Os lisímetros detectaram variações
de massa provocada por chuva, irrigação e evapotranspiração, de forma que os
erros de acurácia encontram-se dentro de limites aceitáveis, mostrando-se
adequados para o estudo da demanda hídrica da cultura da videira.
Palavras-chave: lisimetria de pesagem, necessidade hídrica, uva de vinho
15
CONSTRUCTION AND CALIBRATION OF WEIGHING LYSIMETERS TO
ESTIMATION OF CROP EVAPOTRANSPIRATION AND CROP COEFFICIENT
OF WINE GRAPES cv. SYRAH (Vitis vinífera L.)
SUMMARY: The objective of this work was the construction, installation,
calibration and evaluation of three weighing lysimeters, from July to October 2009,
to estimate the water demand of wine grapes (Vitis viniferal L.) cv. Syrah. The
lysimeters, 1.2 m width, 2.0 m long, and 1.0 depth, were set up in the Bebedouro
Experimental Field, at Embrapa Tropical Semi-Arid, in Petrolina, Pernambuco
State, Brazil ( 9° 9’ S, 40° 29’ W). The lysimeters were constructed with galvanized
steel sheets and set up on a metallic infrastructure, with the purpose to link the
lysimeter weight with the load cell located in the central portion of the metallic
infrastrucuture. The soil was excavated according to the lysimeter dimensions and
brick and cement walls were constructed to the lysimeter setting. The lysimeter
was initially filled with a 0.1 m depth layer of grit and a thin envelope material
(polyester) layer to facilitate the drainage and then with nine 0.1 m soil depth
layers, mantaining the previous position of these layers in the soil profile. The
calibration was performed with grit bags with known weights to establish the
relationship between the electrical signal from load cell (mV) and lysimeter weight.
The linearship was observed, with high determination coefficient and low
hysteresis. The lysimeters presented sensitivity to detect weight change as a
consequence of 0.11 m water depth, with accuracy of 0.4, 0.6 and 1 mm for
lysimeters 1, 2, and 3, respectively. The lysimeters detected weight variations
caused by rain, irrigation and evapotranspiration, and the accuracy errors are
within acceptable intervals. Hence, the lysimeters are set up in an adequate way
to estimate water demand of wine grapes.
Keywords: weighing lysimeters, water requirement, wine grape
16
INTRODUÇÃO
A quantificação do fluxo de vapor d’água para a atmosfera proveniente de
superfícies úmidas em combinação com a transpiração das plantas em áreas
cultivadas é de grande interesse para determinação das necessidades hídricas de
cultivos e disponibilidade hídrica do solo.
Dentre os vários métodos disponíveis, o método direto mais comum
utilizado na determinação da evapotranspiração da cultura é o método lisimétrico
utilizando evapotranspirometros ou lisimetros, que consiste de um tanque
enterrado no solo (REICHARDT & TIMM, 2004), por meio de variação balanço de
massa ou volume de agua, determinam a evaporação ou evapotranspiração.
Quanto ao tipo, Silva (1996) cita que os lisímetros usualmente são
agrupados em pesáveis (lisímetros de pesagem de forma continuada ou
intermitente, onde a variação de massa é determinada por um mecanismo de
pesagem) e não pesáveis (lisímetro de drenagem e de lençol freático em nível
constante).
Os lisímetros de pesagem podem determinar a evapotranspiração pelo
balanço de massa em intervalos de cerca de 1h e, em função da sua precisão,
são considerados equipamentos padrões para aferição dos demais métodos
(FARIA et al., 2006). Pruitt & Lourence (1985) mostraram a necessidade de
avaliação minuciosa das culturas para representar alta qualidade dos dados de
evapotranspiração, sendo que os erros deveriam ser conhecidos e quantificados,
mesmo em lisímetros com grande precisão. Wheeler & Ganji (1996) relatam que é
muito importante conhecer os erros associados ao sistema de medição, os quais
devem ser o quanto menor possível, possibilitando o uso dos dados com
confiabilidade para os fins propostos.
Payero & Irmak (2008) afirmam que o tamanho dos lisímetros de pesagem
varia significativamente, sendo o mesmo uma função da intenção de uso e da
resolução requerida ou desejada. Segundo Campeche (2002) equipamentos com
área menor que 2m
2
vem sendo muito utilizados atualmente em pesquisas de
evapotranspiração, pois além de serem mais facilmente construídos, os custos
também são menores.
Um dos passos importantes antes do funcionamento de lisímetros de
pesagem em campo é a calibração, que tem por finalidade estabelecer uma
17
relação entre o sinal de saída da célula de carga e a massa do sistema, visando
verificar a linearidade e histerese das células de carga, devendo ser
preferencialmente calibrados in situ, nas mesmas condições climáticas do seu
funcionamento, por adição e retirada de pesos previamente conhecidos
(CAMPECHE, 2002). Deve-se utilizar equações próprias para cada lisímetro
instalado, pois ocorrem variações decorrentes das características específicas do
extensômetro elétrico de cada célula de carga e do peso morto do lisímetro em
estudo (FARIA et al., 2006).
O método lisimétrico é bastante preciso na determinação da
evapotranspiração, desde que os equipamentos sejam instalados de maneira
correta (BERNARDO, 1989), sendo fundamental que as condições internas do
equipamento se assemelhem ao máximo das condições externas do ambiente,
tanto no que se refere ao tipo de solo e de planta, como nas condições de
umidade desse solo (PEREIRA et al., 1997).
O objetivo do presente trabalho foi a instalação, calibração e avaliação de
desempenho de três lisímetros de pesagem baseados em célula de carga, para o
estudo da demanda hídrica da cultura da videira de vinho (Vitis vinífera L.), cv.
Syrah, cultivada no vale do Submédio São Francisco.
MATERIAL E MÉTODOS
Descrição da área experimental
O experimento foi instalado na área do Campo Experimental de
Bebedouro da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária do Trópico Semi-
árido (EMBRAPA-CPATSA), no vale do Submédio São Francisco, no município
de Petrolina, PE, com as seguintes coordenadas geográficas: 9° 9’ de latitude sul,
40° 29’ de longitude oeste, com uma altitude de aproximadamente 365,6 metros.
O solo da área experimental foi classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo
(EMBRAPA, 1999) textura média, apresentando relevo plano.
A região, de acordo com a classificação climática de Köppen apresenta
clima do tipo BSwh’ (REDDY & AMORIM NETO, 1993). Nessa região,
geralmente, a estação chuvosa compreende os meses de novembro a abril, com
precipitação média anual em torno de 530 mm, irregularmente distribuída. A
18
umidade relativa média anual é de 66% e a temperatura do ar média anual é de
26,5ºC, apresentando os maiores picos entre outubro e dezembro, enquanto julho
é o mês mais frio.
Escavação para instalação dos lisímetros
Para instalação dos três lisímetros de pesagem realizou-se a escavação
manualmente de uma área de 2,50 m por 2,10 m com profundidade de 1,85 m
(Figura 1a). Foram separadas somente as 9 primeiras camadas de solo com 0,10
m cada, para posteriormente recompor o perfil do solo no lisímetro nas
respectivas profundidades. As camadas de solo foram acondicionadas em lonas
plásticas, identificadas e armazenadas no próprio local (Figura 1b). Como a caixa
lisimétrica possui 1 m de profundidade, a 10ª camada a ser preenchida, foi com
brita, completando assim, todo espaço dentro da caixa lisimétrica. É importante
salientar que a metodologia utilizada na escavação, separação e
acondicionamento do solo foi necessária para reconstituição das condições
iniciais do solo, mantendo a mesma sequência do perfil original.
Figura 1 – Cavidade no terreno para receber o sistema lisimétrico (a) e solo
separado por camadas (b).
Estrutura das paredes externas dos lisímetros
Depois de finalizada a escavação, paredes de alvenaria em formato
retangular foram construídas com blocos de cerâmica interligados por massa de
cimento, com
0,1 m de espessura e 2,48 m de comprimento, por 2,1 m de largura
e 1,85 m de profundidade (Figura 2). Cada fosso comportou 4 colunas de
(a)
(b)
19
concreto, sendo uma em cada parede, importantes por imprimir as paredes uma
maior firmeza. Esse procedimento foi necessário para que fosse evitado qualquer
tipo de desmoronamento futuro das paredes do fosso e também uma possível
passagem de água por drenagem lateral para dentro do fosso.
Figura 2 – Parede de alvenaria com colunas de concretos para receber o sistema
lisimétrico.
Construção das sapatas
Foram projetadas quatro sapatas para sustentação das células de carga e
do sistema de alavancas e contrapesos, conforme metodologia aplicada por Faria
et al. (2006) (Figura 3). As sapatas foram construídas à base de concreto e
malhas de ferro. A armação de ferro foi confeccionada com ferro de 1/4" na
vertical e com estribos de 3/16" na horizontal, sendo feita a amarração dos ferros
com arame cozido. Essa estrutura de sustentação teve como objetivo evitar o
deslocamento vertical do sistema de pesagem devido às deformações do solo. É
importante frisar que as sapatas foram construídas em nível com as demais, para
que o sistema lisimétrico não sofresse nenhuma modificação no seu
funcionamento. Na parte inferior do fosso colocou-se uma camada de brita de
0,1m de espessura, para evitar o empoçamento de água e facilitar a drenagem da
água de chuva.
20
Figura 3 – Vista superior das sapatas em construção (a) e prontas para receber o
sistema lisimétrico (b).
Sistema de contrapesos e alavancas
Cada caixa lisimétrica foi sustentada por um sistema de balança de
fabricação comercial constituída, na parte superior, por um quadro metálico em
viga L laminada de 0,1 m, do mesmo comprimento e largura do tanque e, na parte
inferior, por um conjunto de transmissão de forças composto de quatro conjuntos
oscilantes, ligados a um mecanismo de três alavancas metálicas de redução de
massa, apoiadas em cinco suportes, colocados sobre as sapatas de concreto
(Figura 4). No sistema de transmissão de forças, o atrito devido à mobilidade das
estruturas é minimizado pelo conjunto de “navalha” e coxim em cada ponto de
articulação. O sistema de redução de pesos proporciona redução aproximada de
45 vezes a massa total que é registrada por célula de carga de capacidade de
100 Kg.
Figura 4 – Sistema de balança
constituída (a), na parte superior, por um quadro
metálico para sustentação da caixa lisimétrica (b).
(a)
(b)
(a)
(b)
21
Construção das caixas lisimétricas
Foram confeccionadas três caixas lisimétricas em material de aço
galvanizado, chapa nº 20, revestida com tinta epóxi, visando aumentar a sua
durabilidade. A caixa lisimétrica possui dimensões de 2,0 m por 1,2 m e
profundidade de 1,0 m, totalizando uma área de 2,4 m
2
de superfície e volume
total de 2,4 m
3
. Para reforço da caixa lisimétrica foi utilizado externamente uma
tubulação de aço galvanizado de 1 polegada, fixado através de soldagem por
fusão na lateral e fundo do tanque, garantindo uma maior sustentação ao sistema
lisimétrico (Figura 5).
Figura 5 – Momento da instalação da caixa lisimétrica em campo.
Preenchimento do lisímetro com solo e sistema de drenagem
Após a construção dos lisímetros realizou-se o seu preenchimento com
solo previamente separadas por camadas. No fundo de cada lisímetro foi
adicionada uma camada de 0,1 m de brita nº 1. Acima da camada de brita foi
colocada uma manta geotextil de Bidin, para não permitir que o solo se
misturasse com a brita, promovendo assim a drenagem de água dentro do
sistema, através de uma torneira que foi instalada na parte inferior da lateral do
lisímetro (Figura 6).
22
Figura 6 – Torneira instalada na lateral inferior do lisímetro para drenagem da
água percolada.
Posteriormente, foram adicionadas as camadas de solos na ordem inversa
da sua retirada (Figura 7a). Para cada camada completada, o solo recebeu uma
leve compactação para que promovesse uma maior acomodação deste solo
dentro da caixa lisimétrica, conforme metodologia aplicada por Cruz (2005)
(Figura 7b). Esse procedimento foi semelhante em todos os lisímetros, sendo
realizado com o solo seco, de modo que se evitasse a compactação excessiva.
Figura 7 – Preenchimento da caixa lisimétrica (a) e leve compactação para melhor
acomodação do solo (b).
(a)
(b)
23
Instrumentação e coleta de dados
O elemento sensível de cada lisímetro de pesagem constituiu-se de uma
célula de carga, modelo SV100 (Alfa Instrumentos Eletrônicos Ltda.)
2
, com
capacidade de 100 Kg, calibrada previamente na fábrica e posteriormente no
conjunto lisimétrico. As células de cargas são seladas contra umidade e com
dispositivo para compensação contra variações de temperatura na faixa de 0 a
50°C.
Os sinais elétricos gerados pela célula de carga foram coletados por meio
de um sistema automático de coleta, Datalogger CR10X (Campbell Scientific,
USA) programado para efetuar aquisições a cada segundo e armazenamento das
médias a cada trinta minutos, sendo posteriormente coletados com módulo de
armazenamento e transferidos para microcomputador usando como interface um
software para a conversão dos valores de entrada e saída de massa. A potencia
elétrica para o sistema é fornecida por placa solar, com bateria de 12 V. Utilizou-
se 1000 mV de excitação para que a faixa de leitura do sinal fosse em torno de
7,5 mV apresentando uma melhor performance, com maior sensibilidade.
Calibração dos lisímetros
A calibração dos três lisímetros de pesagem foi realizada conforme
metodologia apresentada por Campeche (2002). Para evitar a mudança de massa
do sistema devido à evaporação da água do solo, os lisímetros foram cobertos
com uma lona plástica. A massa do lisímetro no início foi a mesma no final do
teste.
Iniciou-se o ensaio com a obtenção da leitura de voltagem em cada
lisímetro descarregado (somente com o solo de preenchimento); a seguir, a
variação de massa foi obtida com a adição e retirada de sacos plásticos com brita
secada ao ar, hermeticamente fechados, de diferentes massas e pesados em
balança de acuracidade de 0,01 g. Os acréscimos ou retiradas de massa foram
realizados a cada 2 minutos, descartando-se da análise as leituras registradas
durante o primeiro minuto, já que incluíam as oscilações provocadas pela
variação de massa. Desenvolveu-se um algoritmo computacional para
automatizar as leituras e armazenar os resultados no datalogger. As leituras
2
O uso da marca não teve como finalidade a propaganda do equipamento pelo autor.
24
foram realizadas a cada segundo, com média a cada minuto e com opção para
alta resolução para saída de dados.
Os pesos foram acrescentados aos lisímetros em seqüência de carga de
massa equivalente a 7 mm de água sobre a superfície do lisímetro (2,4 m
2
), obtida
pela adição de quatro sacos de brita de 4,2 kg, até alcançar 70 mm, seguidos de
acréscimos de 1 mm, produzidos pela adição de um saco de brita de 2,4 kg, até
atingir a massa equivalente a 80 mm. A partir de 80 mm, os acréscimos voltaram
a ser de 7 mm, até atingir 150 mm; em seguida, os sacos com brita foram
retirados em intervalos também de 2 minutos, na mesma sequência da adição,
até a descarga completa e, assim, foram obtidos 60 pares de pontos para
confecção da curva de calibração (mV x mm). O tempo total da operação de
calibração transcorreu em duas horas.
Figura 8 – Calibração do lisímetro de pesagem em campo.
Análise do desempenho
A exatidão dos equipamentos foi determinada por meio do erro padrão, que
caracteriza a dispersão dos valores de massa mensurados pelos lisímetros em
relação aos valores das massas padrões (sacos de brita). Os dados referentes às
massas-padrão aplicadas e as respectivas leituras da balança do lisímetro foram
submetidos à análise estatística de regressão. A precisão foi determinada por
meio do coeficiente de determinação (r
2
) obtida pela regressão linear de cada
equipamento.
25
A resolução é inerente ao conjunto célula de carga-datalogger, sendo a
menor escala da divisão ou o último digito que pode ser lido pelo equipamento de
medição. Foi obtido por meio de dados coletados em um dia normal, sendo
calculado e verificado a menor leitura que o equipamento pode realizar na
diferença do menor valor de tempo (30 minutos).
A sensibilidade foi obtida pela observação da menor variação do sinal
elétrico emitido pelo sistema quando detectado mudança de massa do
equipamento, determinado a partir dos dados plotados numa planilha eletrônica.
Sistema de condução da videira
O sistema de condução da videira na área foi em espaldeira (sistema de
condução no qual a ramagem e a produção da videira ficam expostas de forma
vertical), com espaçamento entre linhas de 3 m e entre plantas de 1 m, na direção
norte-sul. Porém, em cada lisímetro construiu-se uma estrutura de suporte
específica para as plantas, independente daquela empregada no sistema de
condução das plantas vizinhas (Figura 9). Os suportes foram construídos com 1,8
m de altura, feitos com tubos de aço galvanizado de 25 mm de diâmetro e
adaptados a caçamba metálica com três fios de arame como suporte ao
desenvolvimento vegetativo da cultura, somando-se a massa total do lisímetro.
Desta maneira, a variação de leitura dava-se em função da variação de massa de
água perdida por evapotranspiração, evitando a interferência das demais plantas
sobre o lisímetro.
Figura 9 – Lisímetro de pesagem após o plantio da videira e montagem do
sistema de condução.
26
Sistema de irrigação
O sistema de irrigação utilizado no parreiral foi do tipo gotejamento em
linha, com emissores espaçados de 0,5 m, vazão de 2,5 l/h e uma linha lateral por
fileira de planta, com freqüência de irrigação diária. Nos lisímetros a irrigação foi
realizada manualmente com um regador de 8 litros. Esse procedimento foi
necessário porque o tempo de irrigação com regador é muito inferior (0,5 hora) ao
realizado com o sistema de irrigação da área experimental, que dura em média
2,5 horas. Como o sistema automático de coleta de dados foi programado para
aquisições a cada segundo e armazenamento das médias a cada trinta minutos,
esse procedimento evitou que 5 pontos da curva de evapotranspiração da cultura
plotados no gráfico no momento da avaliação fossem descartados, já que no
momento da irrigação não houve como separar o volume de água que foi aplicado
e evapotranspirado concomitantemente. Esse procedimento visa garantir uma
melhor qualidade nos dados coletados e reduzir os descartes de dados nos dias
de irrigação.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Calibração dos Lisímetros
Conforme metodologia apresentada procedeu-se a calibração dos três
lisímetros em campo, sendo obtida alta correlação entre leituras da célula de
carga (mV) e a massa do conjunto (mm). Verificou-se que o modelo linear
descreveu adequadamente a relação entre a saída da célula de carga, em
milivoltagem (mV) e o equivalente em milímetros de água para os três lisímetros
de pesagem, tendo em vista o elevado coeficiente de determinação (r
2
), conforme
Figura 10. Constatou-se excelente linearidade com as massas adicionadas em
cada lisímetro e o sinal obtido da célula de carga com histerese mínima. Allen &
Fisher (1991) e Howell et al. (1995) utilizando lisímetros de pesagem com
características de montagem semelhantes ao utilizado neste trabalho
encontraram resultados também satisfatórios para a série de variação de
acréscimo e decréscimo de pesos, não observando efeito significativo de
histerese. Houve também elevada semelhança de resultados entre os três
27
aparelhos. Resultados semelhantes foram encontrados por Rocha (2008), Cruz
(2005) e Campeche (2002), utilizando metodologia semelhante na calibração.
Figura 10 – Resultados de calibração para os lisímetros 1 (a), 2 (b) e 3 (c).
Os valores do coeficiente angular da equação de regressão entre massa e
voltagem para os lisímetros 1, 2 e 3 foram de 1139,6, 1152,8 e 1156,1 mm mV
-1
(Figura 10), respectivamente. Essas diferenças são devidas principalmente às
y = 1139,6x - 1711,4
r² = 0,999
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1,48 1,50 1,52 1,54 1,56 1,58 1,60 1,62 1,64
Leitura da balança (mV)
mm H
2
O
y = 1152,8x - 1839,2
r² = 0,999
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1,58 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 1,70 1,72 1,74
Leitura da balança (mV)
mm H
2
O
y = 1156,1x - 1852
r² = 0,9999
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1,58 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 1,70 1,72 1,74
Leitura da balança (mV)
mm H
2
O
(a)
(b)
(c)
28
características específicas do extensômetro elétrico de cada célula de carga e das
dimensões das alavancas de redução de peso e das massas do conjunto contidas
originalmente no momento inicial da calibração. Os valores dos coeficientes
lineares, obtidos na regressão, foram 1711,4, 1839,2 e 1852 para os lisímetros 1,
2 e 3 respectivamente, sendo as diferenças devidas à massa estática (peso
morto) de cada conjunto.
Na figura 11 apresentam-se os erros entre os pesos medidos pelos
lisímetros e os pesos padrão adicionados e retirados durante a calibração. Os
dados referentes às massas-padrão aplicadas e as respectivas leituras da
balança do lisímetro foram submetidos à análise estatística de regressão, obtendo
para os lisímetros 1, 2 e 3 os erros padrão de estimativa da regressão linear de
0,4, 0,6 e 1 mm, o que equivale a uma massa de 0,94, 1,44 e 2,4 Kg,
respectivamente. Os valores para os erros padrão dos lisímetros 1 e 2 esta na
mesma faixa de calibração encontrada por Miranda et al. (1999). Porém, o
lisímetro 3 apresentou um erro, que na prática inviabiliza o seu uso, não sendo
confiável para a determinação do consumo hídrico da videira. Isso porque um erro
padrão de 1 mm poderá afetar o desenvolvimento da cultura, já que tanto a
deficiência como o excesso hídrico afetam de maneira marcante o
comportamento dos estádios fenológicos da cultura da videira.
De acordo o fabricante, o material utilizado para a fabricação do sistema de
balança, pode ter ocasionado o elevado erro padrão obtido para o lisímetro 3.
Após a montagem no campo e adição de solo dentro das caixas lisimétricas, o
equipamento sofreu pequenas deformações proporcionando dessa forma, um erro
significativo referentes às massas-padrão aplicadas e as respectivas leituras da
balança do lisímetro. Dessa forma, deduz-se que o sistema de balança não ficou
completamente livre para efetuar a redução de peso e movimentar o sistema para
concentrar o peso na célula de carga.
29
Figura 11 – Erro entre o peso medido pelos lisímetros 1 (a), 2 (b) e 3 (c) e o peso
padrão durante a calibração.
A sensibilidade é a menor variação de grandeza (massa ou sinal elétrico)
detectada que provoca uma mudança de leitura do sistema, sendo que as três
células de carga utilizadas nos três lisímetros de pesagem apresentaram
sensibilidade suficiente para detectar variações de 0,0001 mV, que representam
uma variação de 0,00001 mm de lâmina liquida. Resultado semelhante foi
encontrado por Carvalho et al. (2007), que na calibração de um lisímetro de
pesagem utilizando metodologia semelhante, constatou que a cada massa
adicionada ao lisímetro, a célula de carga apresentava variação media de sinal da
ordem de 0,000105 a 0,000549 mV.
A resolução é a menor escala da divisão ou o último digito que pode ser
lido pelo equipamento de medição, sendo encontrado para os três equipamentos
um resolução de 0,11 mm em intervalos de 30 minutos. Isso significa que a menor
variação de massa detectada pelos lisímetros foi 0,244 Kg. Essa resolução pode
ser considerada relativamente alta quando comparada à resolução de 0,45 mm
obtida por Santos et al. (2007) na construção de um lisímetro móvel de pesagem
com célula de carga hidráulica.
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 25 50 75 100 125 150
Peso padrão, mm
Erro, mm
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 25 50 75 100 125 150
Peso padrão, mm
Erro, mm
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 25 50 75 100 125 150
Peso padrão, mm
Erro, mm
(a)
(b)
(c)
30
Análise de funcionamento em diferentes situações
Na Figura 12 são apresentados os decréscimos da variação da massa do
lisímetro 1 ao longo de um dia e a velocidade do vento coletados em intervalos de
30 minutos. Pode-se observar que o dia 03/12/2009 foi um dia sem ocorrência de
chuvas ou irrigações. A velocidade média do vento neste dia foi de 0,80 m s
-1
,
com um pico de 3,8 m s
-1
às 16:00h. O decréscimo de massa do lisímetro ocorreu
gradativamente nas horas de maior demanda evapotranspirométrica. Percebe-se
que a turbulência causada pelo vento foi mínima, não afetando os dados de
evapotranspiração.
Figura 12 – Variação de massa do lisímetro 2 (a) e velocidade do vento (b) no dia
03/12/2009.
No dia 17/12/2009 (Figura 13), verificou-se uma velocidade média do vento
de 3,04 m s
-1
, com um pico médio de 4,58 m s
-1
às 11:30 h. Percebeu-se que o
decréscimo da massa ocorreu de forma irregular, ou seja, ocorreram oscilações
nas horas de maior demanda evapotranspirométrica mesmo com ausência de
precipitação ou irrigação. Isso significa que a maior sensibilidade dos sensores e
resolução do “datalogger” não implica necessariamente em melhor qualidade dos
resultados, pois fatores incontroláveis, como ventos fortes, afetam
significativamente a exatidão das medidas. Na Figura 13b, mostra um dia de
ventos fortes, onde resultou em variações intermitentes na massa do lisímetro
gerando acréscimos e decréscimos alternados em curto intervalo de tempo sem
que tenha realmente ocorrido saída ou entrada de água (Figura 13a).
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Massa do lisímetro (mm)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Velocidade do vento (m/s)
(a)
(b)
31
Figura 13 – Variação de massa no lisímetro 2 (a) e velocidade do vento (b) no dia
17/12/2009.
Segundo Howell et al. (1995), a recomendação para diminuir o efeito
causado pela ação do vento nos valores de evapotranspiração seria o uso de um
período maior de integração das médias. Essa medida causaria um amaciamento
dos valores de massa, resultando em sensível melhora dos dados. Pruitt & Angus
(1960), van Bavel & Myers (1962), Rosenberg (1969), Bergamaschi et al. (1997) e
Campeche (2002) relataram problemas causados por ventos que provocaram
oscilações nas medidas do lisímetro.
A Figura 14 apresentou variação decrescente contínua de massa ocorrida
nos lisímetros 1 (a), 2 (b) e 3 (c) entre os dias 03 a 05/12/2009. Verificou-se
decréscimo gradual da massa dos lisímetros durante o período diurno refletindo a
evapotranspiração ocorrida. Esta variação em lisímetros de pesagem é típica em
dias em que ocorrem maiores demanda evapotranspirométrica e ausência de
chuvas ou irrigação. Pereira (1998), trabalhando com lisímetro de pesagem para
determinação da evapotranspiração de referência, constatou que em torno de
85% da evapotranspiração diária ocorre durante o período diurno. Observou-se
por meio dos gráficos que durante o período noturno a massa do sistema foi
quase constante, pois a radiação líquida, principal variável meteorológica
envolvida no processo evapotranspirométrico, é negativa ou insuficiente para
promover energia necessária para tal processo, ficando o processo de
evapotranspiração dependente das condições aerodinâmicas do ar e da energia
acumulada pelo sistema. Segundo Pereira (1998), em média 15% da
evapotranspiração diária ocorre durante o período noturno.
232
233
234
235
236
237
0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Massa do lisímetro (mm)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
00:30 03:00 05:30 08:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Velocidade do vento (m/s)
(a)
(b)
32
A redução da massa registrada no período de 72 horas na Figura 14 foi de
27,36, 27,38 e 34,68 kg, correspondendo a evapotranspiração de uma lâmina de
água de 11,40, 11,41 e 14,45 mm, nos lisímetros 1, 2 e 3, respectivamente.
Torna-se evidente que o lisímetro 3 superestimou os dados de evapotranspiração.
Esse comportamento já era esperado, pelo fato do equipamento ter apresentado
um erro padrão de 1 mm de lâmina de água. Camargo (1962) e van Bavel &
Myers (1962) sugerem que para determinação da evapotranspiração sejam
utilizados três lisímetros para que se tenha uma estimativa do erro de medida,
embora isso nem sempre seja viável na prática.
Figura 14 – Variação de massa decrescente continua dos lisímetro 1 (a), 2 (b) e 3
(c) entre os dias 03 e 05/12/2009 em condições típicas de funcionamento.
Na Figura 15 observou-se a presença de um ponto discrepante nos valores
de evapotranspiração logo antes da irrigação. Constatou-se que esse ponto foi
devido a turbulência causada pela pressão por um pequeno animal sobre o
lisímetro. Campeche (2002), afirma que mesmo com coletas automatizadas de
dados, é indispensável uma avaliação manual e visual dos dados para evitar erros
grosseiros na determinação diária da evapotranspiração.
134
136
138
140
142
144
146
148
150
152
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72
Hora
Massa do lisímetro (mm)
214
216
218
220
222
224
226
228
230
232
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72
Hora
Massa do lisímetro (mm)
186
188
190
192
194
196
198
200
202
204
206
208
210
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72
Hora
Massa do lisímetro (mm)
(a)
(c)
(b)
33
Figura 15 – Desempenho do lisímetro 2 em dia com ocorrência de anomalia e
irrigação no dia 07/01/2010.
A Figura 16 mostra o funcionamento do lisímetro 2 em dias de ocorrência
de irrigação e evapotranspiração, bem como o comportamento da variável
climática radiação solar global nos dias 17 e 18 de novembro de 2009. Na Figura
16a, observou-se que no período de tempo entre as 13:30 até as 15:00 horas
ocorreu aumento na lâmina armazenada, de aproximadamente 7 mm, devido a
irrigação. A partir das 15:00h e ao longo do dia, a lâmina d’água decresce devido
às perdas por evapotranspiração, que nestes dois dias alcançaram 10,01 mm. As
taxas de variação da evapotranspiração apresentaram valores mais elevados
durante o período entre 10 e 15 h, em decorrência da maior radiação neste
horário, conforme registros da Estação Meteorológica Automática de Bebedouro
(Figura 16b), localizada numa área próxima aos lisímetros.
Figura 16 – Desempenho do lisímetro 2 em dias com ocorrência de irrigação e
evapotranspiração (a) e comportamento da radiação global (b) nos dias 17 e
18/11/2009.
242
244
246
248
250
252
254
256
0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Massa do lisímetro (mm)
130
132
134
136
138
140
142
144
146
148
150
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48
Hora
Massa do lisímetro (mm)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48
Hora
Rg (w/m²)
(a)
(b)
34
As Figuras 17 (a, b, c e d) apresentam um período em que ocorreu chuva e
evapotranspiração no dia 02/12/2009. Nota-se que no período de tempo entre as
3:30 até as 11:00 horas houve aumento na lâmina armazenada, de
aproximadamente 16 mm; de fato, neste período foi registrada, pelo pluviógrafo
da estação automática de Bebedouro, uma precipitação de 15 mm. A partir das
11:00h e ao longo do dia, a lâmina d’água decresce suavemente devido às perdas
por evapotranspiração, que neste dia alcançaram 1,8 mm.
Figura 17 – Variação da lâmina d’água armazenada nos lisímetros 1 (a), 2 (b) e 3
(c) durante o dia 02/12/2009 e registro de precipitação (d).
CONCLUSÕES
Os três lisímetros de pesagem instalados e calibrados, obtiveram alto
coeficiente de determinação na equação de calibração, excelente sensibilidade e
resolução, detectando variações de massa devido a chuva, irrigações,
evapotranspiração e vento, durante períodos inferiores a 1 hora.
128
130
132
134
136
138
140
142
144
146
148
150
152
0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Massa do lisímetro (mm)
208
210
212
214
216
218
220
222
224
226
228
230
232
0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Massa do lisímetro (mm)
186
188
190
192
194
196
198
200
202
204
206
208
0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Massa do lisímetro (mm)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Precipitação (mm)
(d)
(c)
(a)
(b)
35
Os lisímetros 1 e 2 obtiveram exatidão dentro dos níveis aceitáveis,
respondendo às pequenas mudanças de massa de forma confiável, tornando
possível a sua utilização para o estudo da demanda hídrica da cultura da videira
cultivada no Vale do Submédio São Francisco.
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38
CAPITULO 2
DETERMINAÇÃO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO E COEFICIENTE DE CULTIVO
DA VIDEIRA DE VINHO cv. SYRAH (Vitis vinífera L.) COM O USO DE
LISÍMETROS DE PESAGEM
3
3
Artigo ajustado e submetido ao Comitê Editorial do periódico científico: Revista Irriga
39
DETERMINAÇÃO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO E COEFICIENTE DE CULTIVO
DA VIDEIRA DE VINHO cv. SYRAH (Vitis vinífera L.) COM O USO DE
LISÍMETROS DE PESAGEM
RESUMO: Este trabalho teve como objetivo a determinação da evapotranspiração
da videira de vinho cv. Syrah (Vitis vinífera L.) e o coeficiente de cultivo (Kc) na
fase inicial de implantação de um parreiral, por meio de lisímetros de pesagem. O
experimento foi realizado no Campo Experimental de Bebedouro da Embrapa
Semi-árido, em Petrolina-PE (9° 9’ de latitude sul, 40° 29’ de longitude oeste), de
dezembro de 2009 a janeiro de 2010, em um parreiral de uva de vinho de 0,5
hectare no espaçamento 3 X 1 m com irrigação por gotejamento. Foram utilizados
dois lisímetros de pesagem, com dimensões 1,20 m de largura, 2 m de
comprimento e 1,0 m de profundidade. A evapotranspiração de referência foi
estimada pelos métodos de Penman-Monteith FAO e Tanque Classe A. A
evapotranspiração da cultura média durante o período experimental foi de 3,64 e
3,68 mm.dia
-1
, os valores médios obtidos de Kc foram 0,81 e 0,83 quando a ETo
foi estimada pelo método de Penman-Monteith e 0,99 e 1,00 quanto a ETo foi
estimada pelo método do Tanque Classe A, para os lisímetros 1 e 2,
respectivamente. Os métodos de estimativas da evapotranspiração de referência
alteraram os valores dos coeficientes de cultivo para o período avaliado. Em
média, o método do Tanque Classe A superestimou em 20% o coeficiente de
cultivo em relação ao método de ETo de Penman-Monteith FAO. Os lisímetros de
pesagem apresentaram excelente desempenho para detecção das variações de
massa na escala diária para determinação da evapotranspiração da videira de
vinho, podendo ser utilizados como base para o manejo da irrigação no Vale do
Submédio São Francisco.
Palavras-chave: evapotranspiração da cultura, lisimetria de pesagem, uva de
vinho
40
DETERMINATION OF EVAPOTRANSPIRATION AND CROP COEFFICIENT OF
WINE GRAPES cv. SYRAH (Vitis vinífera L.) USING WEIGHING LYSIMETER
SUMMARY: The objective of this research work was to determine the
evapotranspiration (ETc) and the crop coefficient (Kc) of wine grape cv. Syrah
(Vitis vinifera L.) in the first stages of the establishment period of a vineyard, using
weighing lysimeters. The experiment was carried out at Bebedouro Experimental
Field (9° 9’ S latitude, 40° 29’ W longitude), Embrapa Tropical Semi-Arid,
Petrolina, Pernambuco State, Brazil, from December 2009 to January 2010, in a
0,5 ha vineyard, with plants spaced on 1.0 x 3.0 m and irrigated by drip. Two
weighing lysimeters 1.2 m wide, 2 m long, and 1.0 m depth, were used. The
reference evapotranspiration (ETo) was estimated by Penman-Monteith FAO and
class A pan methods. The average ETc values were 3.64 and 3.68 mm.day
-1
, and
the average Kc values were 0.81 and 0.83 for ETo estimated by Penman-Monteith
FAO method, and 0.99 and 1.00 for The methods for ETo estimative influenced Kc
values for the analyzed period of time. ETo estimated by class A pan method,
using lysimeters 1 and 2, respectively. On average, the method of class A pan
evaporation overestimated by 20% the crop coefficient for the method of ETo
Penman-Monteith FAO. The weighing lysimeters presented very good
performance to measure weight changes on daily basis to estimate wine grape
evapotranspiration and can be used as a basis for irrigation in the valley of San
Francisco.
Key words: crop evapotranspiration, weighing lysimeters, wine grape
41
INTRODUÇÃO
A fruticultura é uma das principais atividades agrícolas da região do
Submédio São Francisco, cuja área de cultivo da videira (Vitis vinífera L.) tem
apresentado significativo aumento graças, em parte, às condições edafoclimáticas
da região e à prática da irrigação (SOARES & NASCIMENTO, 1998). Desse
modo, torna-se necessário o conhecimento das relações entre a água, o solo, a
planta e a atmosfera para a obtenção de produtividades economicamente
rentáveis e de frutos que atendam às exigências dos mercados, bem como o
aprimoramento de sistemas de produção visando a produção de vinhos regionais
de qualidade. Nessas relações, é de grande importância a obtenção de
informações referentes a quantificação do fluxo de vapor d’água para a atmosfera
provenientes do cultivo da videira, visando o manejo adequado de água no solo e
auxílio na concepção de sistemas de irrigação.
O consumo hídrico de uma cultura é a quantidade de água requerida pela
mesma, em determinado período de tempo, de modo a não limitar seu
crescimento e produção, considerando as condições climáticas locais. Existem
diversos métodos diretos e indiretos para a sua determinação, sendo a medição
direta obtida geralmente pelas formas propostas pelos métodos do lisímetro e a
indireta em modelos físico-matemáticos que se baseiam em elementos climáticos
provenientes de estações meteorológicas, para proceder ao cálculo da
evapotranspiração, e com base nesta e nos coeficientes de cultura, estimar a
evapotranspiração da cultura.
Dentre os métodos indiretos utilizados para determinação da
evapotranspiração, destaca-se o do balanço de energia, que se baseia no
princípio de conservação de energia. Nesse método, a energia disponível que
está associada à diferença entre o saldo de radiação e o fluxo de calor no solo, é
repartida entre os processos de evapotranspiração ou calor latente e o
aquecimento do ambiente. Segundo Sediyama (1996) esse método que se baseia
nas propriedades conservativas da camada limite da planta, apresenta
dificuldades, por envolver medições e correlações de fluxos turbulentos e
componentes da razão de Bowen, em condições especificas de tal forma que os
fluxos horizontais sejam insignificantes. Na cultura da videira este método já foi
42
empregado por Oliver & Sene (1992), Heilman et al. (1994), Teixeira et al. (1997)
e Soares (2003).
Para evitar incertezas de medições envolvidas em alguns métodos de
estimativa do consumo hídrico das culturas é que vários autores tem recorrido ao
uso da lisimetria. O lisímetro é o método direto mais comum utilizado na
quantificação do fluxo de vapor d’água para a atmosfera proveniente de
superfícies úmidas em combinação com a transpiração das plantas em áreas
cultivadas, pelo qual através do balanço de massa ou volume de água,
determinam a evaporação ou evapotranspiração. O emprego de lisímetros de
pesagem estabelece relações diretas entre a perda de água pela cultura e as
variáveis climáticas envolvidas no processo (CAMPECHE, 2002), considerados
equipamentos padrão para aferição dos demais métodos de determinação da
evapotranspiração (FARIA et al., 2006).
Para Allen et al. (1998), a evapotranspiração da cultura é determinada pela
aproximação do coeficiente de cultivo considerando que os efeitos das variáveis
climáticas são incorporadas à evapotranspiração de referência. Segundo esses
mesmos autores, o efeito da transpiração da cultura e evaporação do solo, é
integrado em um único coeficiente de cultivo, calculado empiricamente a partir de
dados lisimétricos.
O conhecimento da evapotranspiração da cultura e do coeficiente de cultivo
é fundamental para se outorgar, dimensionar e manejar a irrigação de uma cultura
e, uma vez que estes valores variam conforme a disponibilidade energética do
local, tipo de solo, variedade e idade da planta são importantes à obtenção de
valores regionalizados (SILVA et al., 2006).
Já existem recomendações de coeficiente de cultivo para algumas
cultivares de uva no Vale do Submédio São Francisco (TEIXEIRA et al., 1999;
TEIXEIRA et al., 2003; ÁVILA NETTO et al.,2000), mas ainda não há nenhuma
recomendação para a videira de vinho cv. Syrah. Ainda nenhum desses trabalhos
foi realizado com lisimetria de pesagem, sendo considerado, por diversos autores,
a ferramenta padrão devido à sua praticidade e precisão (HOWELL et al., 1991;
CAMPECHE, 2002).
Desta maneira, o objetivo do presente trabalho foi determinar a
evapotranspiração da videira de vinho (Vitis vinífera L.) cv. Syrah, utilizando
lisímetros de pesagem baseado em célula de carga, durante o estádio inicial de
43
desenvolvimento, bem como, a determinação do coeficiente de cultivo em plantas
cultivadas no vale do Submédio São Francisco.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi realizado na área do Campo Experimental de Bebedouro
da Embrapa Semi-árido, no Submédio São Francisco, no município de Petrolina,
PE, com as seguintes coordenadas geográficas: 9° 9’ de latitude sul, 40° 29’ de
longitude oeste, com uma altitude de aproximadamente 365,6 metros acima do
nível do mar. Conforme a classificação de Köppen a região apresenta clima do
tipo BSwh’ (REDDY & AMORIM NETO, 1993). Nessa região, geralmente, a
estação chuvosa compreende os meses de novembro a abril, com precipitação
média anual em torno de 530 mm, irregularmente distribuída. A umidade relativa
média anual é de 66% e a temperatura do ar média anual é de 26,5ºC,
apresentando os maiores picos entre outubro e dezembro, enquanto julho é o
mês mais frio. O solo da área experimental foi classificado como Latossolo
Vermelho-Amarelo (EMBRAPA, 1999) textura média, apresentando relevo plano.
As medidas a campo foram realizadas numa área de 5.000 m
2
cultivados
com videira de vinho cv. Syrah, tendo instalados na sua parte central uma bateria
com 2 lisímetros de pesagem.
A adubação da área foi feita em cova no momento do plantio, sendo
aplicado à lanço 0,15 kg de calcário dolomítico juntamente com 0,05 kg de
superfosfato simples por planta. A fonte de materia orgânica foi o esterco curtido
de caprino (12 dm
3
/planta).
A cultura da videira de vinho, foi implantada no início de dezembro de 2009
em uma parcela experimental de aproximadamente 0,5 hectare (Figura 1). As
mudas são da variedade Syrah enxertadas sobre porta-enxerto Paulsen 1103,
transplantadas com 2 meses de idade, no espaçamento de 3 m X 1 m, totalizando
1680 plantas na área. O sistema de irrigação utilizado no parreiral foi por
gotejamento, com emissores com vazão de 2,5 L h
-1
, espaçados de 0,5 m. Como
foi utilizado dois emissores por planta a vazão para cada planta foi de 5 L h
-1
.
Dentro dos lisímetros a irrigação foi realizada manualmente com regador.
Esse procedimento foi necessário porque o tempo de irrigação com o regador é
44
muito inferior (0,5 hora) ao realizado com o sistema de irrigação da área
experimental, que dura em média 2,5 horas. Como o sistema automático de
coleta de dados foi programado para aquisições a cada segundo e
armazenamento das médias a cada trinta minutos, esse procedimento evitou que
5 pontos da curva de evapotranspiração da cultura plotados no gráfico no
momento da avaliação fossem descartados, já que no momento da irrigação não
houve como separar o volume de água que foi aplicado e evapotranspirado
concomitantemente. Esse procedimento visa garantir uma melhor qualidade nos
dados coletados e reduzir os descartes de dados nos dias de irrigação.
Figura 1 – Parreiral de videira de vinho no Campo Experimental de Bebedouro,
Petrolina-PE.
Para determinação da evapotranspiração da cultura foram utilizados dois
lisímetros de pesagem com dimensões 2,0 m de comprimento por 1,2 m de
largura e 1,0 m de profundidade. Os lisímetros 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 instalado em um fosso escavado e
revestido de alvenaria, o lisímetro foi preenchido com camadas de 0,10m, sendo a
ultima camada com brita, e acima foi colocada uma manta geotextil de Bidin, no
intuito de facilitar a drenagem da caixa lisimétrica. As demais camadas foram
preenchidas com solo mantendo a disposição original das mesmas no perfil. Após
45
o preenchimento do lisímetro, realizou-se a sua calibração, utilizando sacos com
brita com massa conhecida, visando verificar a relação existente entre a saída de
sinal das células de carga (mV) e a massa dos equipamentos. Os lisímetros
apresentaram sensibilidade para detecção de massa de 0,00001 mm, resolução
igual a 0,11 mm e exatidão de 0,4, 0,6 mm de lâmina de água, para os lisímetros
1 e 2, respectivamente.
Todos os equipamentos estavam providos de uma célula de carga, modelo
SV100 da Alfa Instrumentos Eletrônicos Ltda
4
. Para coleta de dados, foi utilizado
um sistema automático de armazenamento, Datalogger CR10X da Campbell
Scientific, que foi programado para efetuar aquisições a cada segundo e
armazenar médias a cada trinta minutos, sendo posteriormente coletados com
módulo de armazenamento e transferidos para microcomputador usando como
interface um software para a conversão dos valores de entrada e saída de massa.
Os dados de evapotranspiração de referência diária, foi obtido da estação
automática agrometeorológica do Campo Experimental de Bebedouro da
Embrapa Semi-árido distante aproximadamente 80 metros dos lisímetros, com
sensores de radiação líquida, temperatura e umidade relativa do ar, velocidade do
vento, precipitação e placa de fluxo de calor do solo. Proxima a estação
automática havia instalado um Tanque Classe A com 10 m de bordadura de
grama.
A evapotranspiração de referência foi estimada aplicando-se o método
Penman-Monteith FAO (ETo PM) (ALLEN et al., 1998) e por meio da evaporação
do Tanque Classe A (ETo TCA), utilizando-se um fator de ajuste do tanque (Kp)
de acordo com a recomendação de Doorenbos & Pruitt (1997).
A determinação da evapotranspiração nos lisímetros de pesagem, foi
realizada de acordo com a metodologia apresentada por Medeiros et al. (2003),
Campeche (2002), Alves Júnior (2006) e Silva (2003), que para efeito do cálculo
da evapotranspiração, os dados dos lisímetros foram tomados a partir da
diferença entre o peso registrado no inicio do dia, zero hora e o peso no final do
dia (24h).
Todas as leituras dos lisímetros foram analisadas diariamente para que
valores inconsistentes fossem detectados e descartados do cálculo da
4
O uso da marca não teve como finalidade a propaganda do equipamento pelo autor.
46
evapotranspiração, principalmente em dias com precipitação intermitente em
período de luz. Foram coletados 34 dias de leituras, e considerado para efeito de
avaliação 33 dias. Uma vez realizado este procedimento para cada dia, a massa
era obtida da transformação do sinal elétrico, utilizando a equação de calibração.
Foram determinados os coeficientes de cultivo da videira de vinho cv.
Syrah para a fase inicial de desenvolvimento, pela razão entre a
evapotranspiração da cultura, que foi determinado pelo método do lisímetro de
pesagem, e a evapotranspiração de referência, que foi estimado pelos métodos
de Penman-Monteith e Tanque Classe A.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Condições meteorológicas durante o experimento
A radiação solar, temperatura, umidade relativa do ar e velocidade do
vento, foram aqui apresentados de modo a caracterizar o local do experimento,
por que são elementos essenciais nos estudos de determinação da demanda
hídrica da cultura da videira. De acordo Medeiros (2002) a radiação solar é a
responsável pelo aporte de energia necessária para que o processo físico ocorra,
a temperatura e a umidade relativa do ar, juntas definem o déficit de pressão de
vapor próximo à superfície evaporante, e a velocidade do vento é a responsável
pela renovação do ar junto à superfície em questão.
Com relação a radiação solar global (Figura 2), durante o período de
realização do estudo em campo, ocorreram variações entre 8,41 a 27,89
MJ.m
2
.dia
-1
, sendo os valores mais baixos correspondentes aos dias nublados e,
portando, com menor demanda evapotranspirativa. A presença de nuvens é um
dos principais fatores responsáveis por esta variação, interferindo nas trocas de
energia radiante entre o sol e a superfície do solo.
47
Figura 2 – Radiação global durante o período experimental.
Verificou-se que a temperatura do ar (Figura 3) variou de 19,9 a 28,8 °C,
caracterizando, portanto, um ambiente de calor elevado, com contribuição
significativa para o processo de evapotranspiração. A umidade relativa do ar
apresentou variação de 48,2 a 83,1%. Observou-se que com o aumento da
temperatura do ar, ocorreu grande redução nos valores da umidade relativa do ar,
favorecendo a maior evapotranspiração das plantas, em resposta a elevação da
demanda atmosférica. Os valores de temperatura e umidade relativa do ar foram
característicos dos meses de dezembro a janeiro, próximo das normais
climatológicas da região (INMET, 2009).
Figura 3 – Temperatura média do ar (°C) (a) e umidade relativa média do ar (%)
(b) durante o período experimental.
A velocidade do vento no período experimental é apresentada na Figura 4,
observando-se que a velocidade média diária variou de 0,32 a 3,04 m s
-1
.
0
5
10
15
20
25
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1
2/
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9
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1/
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Dias avaliados
Rg (MJ.m
2
.dia
-1
)
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/
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Dias avaliados
Tmed (ºC)
20
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40
50
60
70
80
90
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/
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/
1
0
Dias avaliados
UR (%)
(a)
(b)
48
Segundo Pereira (1998) a velocidade do vento é um elemento meteorológico
muito importante no processo da evapotranspiração, estando sua influencia
relacionada com a resistência aerodinâmica ao transporte de calor sensível e
vapor de água.
Figura 4 – Velocidade média do vento do período experimental.
Observa-se na Figura 5, que os resultados encontrados corrobora com
outros estudos, que no período de luz solar os valores da velocidade do vento
média diária são mais elevados. Segundo Varejão-Silva (2005), nas proximidades
da interface superfície-atmosfera, o vento é altamente influenciado pelas
características geométricas e pelo estado de aquecimento da própria superfície
subjacente. Desta maneira, durante o dia, ocorreu obviamente maior perda de
água no sistema solo-planta para a atmosfera.
Figura 5 – Valores de radiação global média diária (a) e velocidade do vento
média diária (b) do período de estudo.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
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/
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9
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2
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/
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/
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/
1
/
1
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1
/
1
0
1
6
/
1
/
1
0
Dias avaliados
Vv (m/s)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Rg (MJ.m
2
.dia
-1
)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0:30 3:00 5:30 8:00 10:30 13:00 15:30 18:00 20:30 23:00
Hora do dia
Vv (m/s)
(a)
(b)
49
Evapotranspiração de referencia e evapotranspiração da cultura
As variações diárias da evapotranspiração da videira medidas no lisímetro
de pesagem, da evapotranspiração de referência (ETo) estimada pelo método de
Penman-Monteith FAO e Tanque Classe A são mostradas na Tabela 1. As
médias diárias de ETo variaram de um valor de 2,54 a 7,28 mm dia
-1
e de 1,52 a
8,22 mm dia
-1
durante o período de estudo, estimados pelos métodos de Penman-
Monteith e Tanque Classe A, respectivamente. Nota-se, que os valores de ETo do
período de 14 a 29 de dezembro, obtido pela evapotranspiração do Tanque
Classe A, foram ligeiramente superiores aos valores de ETo obtido pelo método
Penman-Monteith. A partir do dia 31 de dezembro a 16 de janeiro, esse
comportamento inverteu, onde foi encontrado valores de ETo superiores para a
evapotranspiração estimada pelo método Penman-Monteith. Segundo Allen et al.
(1998) essa diferença nos valores de ETo nos dois métodos de estimativa é
possível por que existem diferenças entre a evaporação que ocorre no tanque e
evapotranspiração na planta. O caminho percorrido pelo vapor apresenta-se
diferente com relação às resistências de perdas de vapor d’água, além do aspecto
da transmissão de calor para o corpo do tanque. Observou-se que no período de
14 a 29 de dezembro as condições atmosféricas (URmed = 62,05%, Tmed =
26,31°C, Rgmed = 17,57 MJ.m
2
.dia
-1
, Vv = 1,50 m.s
-1
) favorecia os maiores
valores de evaporação do Tanque Classe A. Já no período de 31 de dezembro a
16 de janeiro de 2010, as condições climáticas (URmed = 70,48%, Tmed =
24,28°C, Rgmed = 17,99 MJ.m
2
.dia
-1
, Vv = 1,12 m.s
-1
) não foi favorável para que
o tanque Classe A superestimasse os dados de evapotranspiração, ocorrendo
nesse caso uma subestimativa dos valores de evapotranspiração por esse
método.
A ETc foi menor que a ETo, em torno de 70% e 50% nos dias do período
observado, para os métodos de Penman-Monteith e Tanque Classe A,
respectivamente, conforme apresentada na Tabela 1. Dessa maneira, a ETc
aproximou ou superou a ETo em aproximadamente 30% e 50% dos dias
observados, para os métodos de Penman-Monteith e Tanque Classe A,
respectivamente. Essa diferença entre os dois métodos é justificado por Allen et
al. (1998) como sendo a evaporação que ocorre no tanque e evapotranspiração
na planta diferentes e influenciados pelas condições aerodinâmicas do local. A
evapotranspiração da cultura durante o período experimental variou de 1,54 a
50
5,59 mm.dia
-1
e de 1,38 a 6,11 mm.dia
-1
, para os lisímetros 1 e 2,
respectivamente, correspondendo a um valor médio de 5,28 litros por planta por
dia. Para o período de 14 a 29 de dezembro os valores de ETc foi inferior aos
valores de ETo estimado pelos métodos do tanque classe A e Penman-Monteith
FAO. A partir desse período ate o dia 16 de janeiro os valores de
evapotranspiração foi muito próximo ou ligeiramente superior aos valores de ETo.
Tabela 1 – Estimativa diária da evapotranspiração de referência pelo método de
Penman-Monteith (PM) e Tanque Classe A (TCA) e evapotranspiração da cultura
(ETc) pelo método lisimétrico e consumo da planta em litros/dia (L/pl.).
Dia
ETo (mm) ET Cultura (mm)
PM FAO TCA
Lis 1 Lis 2
mm L/pl. Mm L/pl.
14/12/09 3,55 5,15 2,06 2,47 2,19 2,63
15/12/09 6,06 8,22 3,76 4,51 4,39 5,27
16/12/09 5,99 7,89 3,31 3,97 2,88 3,46
17/12/09 7,28 7,17 2,28 2,74 2,66 3,19
18/12/09 4,39 5,67 4,44 5,33 3,81 4,57
19/12/09 5,22 7,02 2,51 3,01 2,42 2,90
20/12/09 6,01 7,58 2,74 3,29 2,30 2,76
21/12/09 4,46 4,81 3,07 3,68 3,23 3,88
22/12/09 3,58 4,06 2,62 3,14 2,30 2,76
23/12/09 5,72 6,32 2,50 3,00 3,81 4,57
24/12/09 2,54 2,12 1,54 1,85 1,38 1,66
25/12/09 5,14 6,32 4,11 4,93 3,45 4,14
27/12/09 4,63 5,72 4,90 5,88 5,30 6,36
28/12/09 4,80 6,09 5,01 6,01 4,50 5,40
29/12/09 4,25 4,20 3,30 3,96 3,45 4,14
30/12/09 5,07 4,13 4,78 5,74 4,96 5,95
31/12/09 3,16 1,72 3,76 4,51 2,88 3,46
01/01/10 2,58 2,03 2,40 2,88 2,88 3,46
02/01/10 3,26 1,52 2,97 3,56 3,22 3,86
03/01/10 4,79 3,57 5,59 6,71 4,96 5,95
04/01/10 4,65 3,25 5,02 6,02 5,42 6,50
05/01/10 5,14 3,61 3,99 4,79 4,96 5,95
06/01/10 5,21 4,15 4,78 5,74 4,72 5,66
07/01/10 4,65 3,07 4,79 5,75 3,22 3,86
08/01/10 2,60 4,21 2,05 2,46 2,19 2,63
51
09/01/10 3,91 3,03 3,53 4,24 4,04 4,85
10/01/10 4,56 1,61 3,99 4,79 4,61 5,53
11/01/10 4,50 2,70 2,90 3,48 3,11 3,73
12/01/10 4,96 4,15 5,59 6,71 5,42 6,50
13/01/10 3,66 2,37 2,06 2,47 1,96 2,35
14/01/10 3,98 2,89 3,19 3,83 3,34 4,01
15/01/10 5,47 4,86 5,47 6,56 6,11 7,33
16/01/10 6,30 4,49 5,13 6,16 5,42 6,50
Média 4,61 4,41 3,64 4,37 3,68 4,42
Verifica-se nas curvas da Figura 6a o consumo, em litros planta
-1
dia
-1
, para
os lisímetros 1 e 2 durante o período experimental. Este consumo equivale a
transpiração da cultura somado a evaporação do solo de uma área de 2,4 m
2
.
Observa-se que os menores valores registrados de consumo são explicados pela
baixa disponibilidade de radiação (Figura 6b) e consequentemente pela menor
demanda climática nestes dias. Observa-se que as plantas dos lisímetros 1 e 2,
não apresentaram diferenças acentuadas no consumo de água.
Figura 6 – Variação do consumo diário da videira (L planta dia-1), determinados
pelos lisímetros 1 e 2 (a) e valores de radiação global média diária (b).
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
1
4
/
1
2
/
0
9
1
7
/
1
2
/
0
9
2
0
/
1
2
/
0
9
2
3
/
1
2
/
0
9
2
6
/
1
2
/
0
9
2
9
/
1
2
/
0
9
0
1
/
0
1
/
1
0
0
4
/
0
1
/
1
0
0
7
/
0
1
/
1
0
1
0
/
0
1
/
1
0
1
3
/
0
1
/
1
0
1
6
/
0
1
/
1
0
Dias avaliados
Consumo (L planta
-1
dia
-1
)
Lis 1
Lis 2
0
5
10
15
20
25
30
1
4
/
1
2
/
0
9
1
7
/
1
2
/
0
9
2
0
/
1
2
/
0
9
2
3
/
1
2
/
0
9
2
6
/
1
2
/
0
9
2
9
/
1
2
/
0
9
1
/
1
/
1
0
4
/
1
/
1
0
7
/
1
/
1
0
1
0
/
1
/
1
0
1
3
/
1
/
1
0
1
6
/
1
/
1
0
Dias avaliados
Rg (MJ.m
2
.dia
-1
)
(a)
(b)
52
A Figura 7 mostra as relações entre os valores de evapotranspiração da
cultura determinados pelos lisímetros 1 e 2. Analisando, observou-se que a
determinação da evapotranspiração da cultura pelo lisímetro 1 foi semelhante ao
determinado pelo lisímetro 2. O bom desempenho apresentado é referenciado
pela aproximação da reta de ajuste de regressão com a reta 1:1 e pelo elevado
valor de coeficiente de determinação. Os lisímetros apresentaram desempenho
satisfatório em virtude da pequena dispersão dos valores medidos em torno da
reta de ajuste da equação de regressão. Esse resultado indica que o uso da
metodologia do lisímetro de pesagem, constitui uma alternativa adequada para o
manejo da irrigação na região.
Figura 7 – Relações entre a evapotranspiração da cultura medida no lisímetro 1 e
lisímetro 2 durante o período experimental.
Evapotranspiração da cultura nos períodos de 24 horas e de luz
A partir dos dados apresentados na Tabela 2, pode-se separar o fluxo
evapotranspirativo para os período de 24 horas e de luz, que corresponde ao
período das 6:00 as 18:30 horas (período em que a radiação liquida tornou se
positiva). Verificou-se que o maior percentual de perda de água no sistema solo-
planta ocorreu no período de radiação líquida positiva, perfazendo na média,
aproximadamente 88% do total. Pereira (1998), trabalhando com grama
encontrou resultados semelhantes, onde o percentual de perda de água no
período diurno, atingiu em média 85% do total.
A perda de água no período noturno é representada somente por
aproximadamente 12% do percentual total, que segundo Pereira (1998), esta
y = 0,9176x + 0,3411
R
2
= 0,7906
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7
Lisímetro 2 (mm.dia
-1
)
Lisímetro 1 (mm.dia
-1
)
53
associada a ação dos ventos, os quais condicionam os fatores aerodinâmicos,
influenciando desta forma a evapotranspiração e a umidade do solo. De acordo o
mesmo autor, do total desse percentual de perda de água no período noturno
cabe ao processo evaporativo do solo, haja visto que a transpiração via
estômatos, é desprezível durante o período sem energia solar.
Tabela 2 – Evapotranspiração da cultura média dos lisímetros de pesagem, para
o período de 24 horas e de luz e o percentual da ETc que ocorre fora do período
de radiação.
Data
ET med Lis ET med Lis
∆ ET Lis ∆ ET Lis
mm.dia
-1
mm.p.luz
-1
mm %
14/12/09 2,13 1,84 0,29 13,41
15/12/09 4,08 3,46 0,61 15,09
16/12/09 3,10 2,55 0,55 17,61
17/12/09 2,47 2,23 0,24 9,72
18/12/09 4,13 3,35 0,78 18,79
19/12/09 2,47 2,30 0,17 6,69
20/12/09 2,52 2,17 0,35 13,89
21/12/09 3,15 2,88 0,27 8,57
22/12/09 2,46 1,95 0,51 20,73
23/12/09 4,40 3,46 0,94 21,36
24/12/09 1,46 1,34 0,12 8,22
25/12/09 3,78 2,88 0,90 23,81
27/12/09 5,10 4,93 0,17 3,33
28/12/09 4,76 4,27 0,49 10,20
29/12/09 3,38 2,99 0,39 11,41
30/12/09 4,87 4,18 0,69 14,17
31/12/09 3,32 2,61 0,71 21,39
01/01/10 2,64 2,19 0,45 17,05
02/01/10 2,64 2,07 0,57 21,59
03/01/10 5,28 4,38 0,90 16,97
04/01/10 5,22 4,84 0,38 7,28
05/01/10 4,48 4,15 0,32 7,26
06/01/10 4,75 4,49 0,26 5,47
07/01/10 4,01 3,50 0,51 12,61
08/01/10 2,12 1,96 0,16 7,55
09/01/10 3,79 3,23 0,56 14,66
54
10/01/10 4,61 4,38 0,23 4,99
11/01/10 3,00 2,76 0,24 8,00
12/01/10 5,51 5,18 0,33 5,90
13/01/10 2,01 1,64 0,37 18,41
14/01/10 3,27 2,85 0,42 12,71
15/01/10 5,79 5,54 0,25 4,32
16/01/10 5,28 5,09 0,19 3,51
Médias
3,69
3,26
0,43
12,32
Coeficiente de cultivo (Kc)
De acordo a Tabela 3, os valores de Kc obtido da relação entre a
evapotranspiração da cultura, determinado pelo lisímetro de pesagem e a
evapotranspiração de referência, obtido pelo método de Penman-Monteith, variou
de 0,31 a 1,17 e de 0,37 a 1,17 e pelo método do Tanque Classe A variou de 0,32
a 2,48 e de 0,30 a 2,87, para os lisímetro 1 e 2, respectivamente. A média dos
valores observados de Kc foram 0,82 e 0,83 determinado pelo método de
Penman-Monteith, 0,99 e 1,00 estimado pelo método do Tanque Classe A, para
os lisímetros 1 e 2, respectivamente.
Os métodos de estimativa da evapotranspiração de referência alterou os
valores dos coeficientes de cultivo para o período avaliado. Em média, o método
do Tanque Classe A superestimou em 20% o coeficiente de cultivo em relação ao
método de ETo de Penman-Monteith FAO. Este valor esta muito próximo
encontrado por Pereira (1998), num trabalho desenvolvido com grama. A
superestimativa máxima encontrada foi de 145% e o desvio padrão foi de 0,17 e
0,55 para os lisímetro 1 e 2, respectivamente. Pereira (1998) e Pereira (1997),
afirmam que o agrupamento de dados em períodos de 3 a 5 dias promovem
reduções nos valores de desvio padrão.
Nota-se ainda na Tabela 3, que os valores de Kc do período de 14 a 29 de
dezembro, obtido pela evapotranspiração do Tanque Classe A, foi ligeiramente
inferiores aos valores de Kc obtido pelo método Penman-Monteith. A partir do dia
30 de dezembro a 16 de janeiro, essa tendência se inverteu, em que foi
encontrado valores de Kc superiores para a evapotranspiração estimada pelo
método do Tanque Classe A.
55
Tabela 3 – Valores de Coeficiente de cultivos estimado pelos métodos de
Penman-Monteith e Tanque Classe A.
Dia
Coeficiente de cultivo (Kc)
Penman-Monteith Tanque Classe A
Lis 1 Lis 2 Lis 1 Lis 2
14/12/09
0,58 0,62 0,40 0,43
15/12/09
0,62 0,72 0,46 0,53
16/12/09
0,55 0,48 0,42 0,36
17/12/09
0,31 0,37 0,32 0,37
18/12/09
1,01 0,87 0,78 0,67
19/12/09
0,48 0,46 0,36 0,34
20/12/09
0,46 0,38 0,36 0,30
21/12/09
0,69 0,72 0,64 0,67
22/12/09
0,73 0,64 0,65 0,57
23/12/09
0,44 0,67 0,40 0,60
24/12/09
0,61 0,54 0,73 0,65
25/12/09
0,80 0,67 0,65 0,55
27/12/09
1,06 1,14 0,86 0,93
28/12/09
1,04 0,94 0,82 0,74
29/12/09
0,78 0,81 0,79 0,82
30/12/09
0,94 0,98 1,16 1,20
31/12/09
1,19 0,91 2,18 1,67
01/01/10
0,93 1,12 1,18 1,42
02/01/10
0,91 0,99 1,95 2,12
03/01/10
1,17 1,04 1,57 1,39
04/01/10
1,08 1,17 1,55 1,67
05/01/10
0,78 0,96 1,11 1,37
06/01/10
0,92 0,91 1,15 1,14
07/01/10
1,03 0,69 1,56 1,05
08/01/10
0,79 0,84 0,49 0,52
09/01/10
0,90 1,03 1,16 1,33
10/01/10
0,88 1,01 2,48 2,87
11/01/10
0,64 0,69 1,08 1,15
12/01/10
1,13 1,09 1,35 1,30
13/01/10
0,56 0,54 0,87 0,83
14/01/10
0,80 0,84 1,11 1,16
15/01/10
1,00 1,12 1,13 1,26
16/01/10
0,81 0,86 1,14 1,21
Média 0,81 0,83 0,99 1,00
56
A determinação da evapotranspiração da cultura e coeficiente de cultivo na
fase inicial de desenvolvimento da cultura da videira não é citado na literatura. Os
valores de Kc determinados neste trabalho, mesmo sendo determinados para a
fase inicial de desenvolvimento da cultura, estão dentro da faixa de medição
encontrado por alguns pesquisadores como Teixeira et al. (1999), Teixeira et al.
(2003) e Soares (2003), que desenvolveram trabalhos de determinação do
consumo hídrico da videira em fase de produção, por meio da metodologia do
balanço de energia com base na razão de Bowen, para a região do Submédio
São Francisco.
Teixeira et al., (1999) por meio de um trabalho com a videira Itália (Vitis
vinífera), constatou que os valores de Kc elevaram-se de 0,62 (18 dias após a
poda - DAP) até 1,15 (94 DAP – 2ª fase de desenvolvimento do fruto).
Teixeira et al. (2003), desenvolveu um experimento com a videira de vinho
Petite Syrah na determinação da evapotranspiração e constatou que os valores
de Kc elevaram-se de 0,70 (período de brotação) até um máximo de 0,97 (início
da 2ª fase de desenvolvimento do fruto) quando então tendeu a decrescer
gradualmente até 0,76 aos 136 DAP.
Soares (2003) desenvolvendo experimento utilizando videira variedade
Superior Seedless, constatou que os valores de Kc elevaram-se de 0,59 (período
de brotação) para 1,10 (1ª fase de desenvolvimento do fruto), quando então
decresceu para 0,93, mas que elevou-se novamente para 1,12 (2ª fase de
crescimento do fruto), decresceu para 1,0 (maturação final do fruto) e em seguida
para 0,75 (repouso fenológico).
CONCLUSÕES
A evapotranspiração média de referência foi superior à evapotranspiração
média da cultura durante o período estudado, utilizado sistema de irrigação por
gotejamento. Em média, o método do Tanque Classe A superestimou em 20% o
coeficiente de cultivo em relação ao método de ETo de Penman-Monteith FAO.
Os lisímetros de pesagem apresentaram excelente desempenho para
detecção das variações de massa na escala diária para determinação da
57
evapotranspiração da videira de vinho, podendo ser utilizados como base para o
manejo da irrigação no Vale do Submédio São Francisco.
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SILVA, L.D.B. Evapotranspiração do capim Tanzânia (Panicum maximum
Jacq.) e grama batatais (Paspalum notatum flugge) utilizando o método do
balanço de energia e lisímetro de pesagem. 2003. 93f. Tese (Doutorado em
Agronomia) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de
São Paulo, Piracicaba, 2003.
SOARES, J. M. Consumo hídrico da videira Festival sob intermitência de
irrigação no Submédio São Francisco. 2003. 309p. Tese (Doutorado em
Recursos Naturais) - Universidade Federal de Campina Grande, Campina
Grande, 2003.
SOARES, J. M. & NASCIMENTO, T. Distribuição do sistema radicular da videira
em vertissolo sob irrigação localizada. Revista Brasileira de Engenharia
Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.2, n.2, p.142-147, 1998.
TEIXEIRA, A. H. C.; AZEVEDO, P. V.; SILVA, B. B.; SOARES, J. M. Balanço de
energia na cultura da videira, cv. “Itália”. Revista Brasileira de
Agrometeorologia, Santa Maria, v.5, n.2, p.137-141, 1997.
TEIXEIRA, A. H. C.; AZEVEDO, P. V.; SILVA, B. B. & SOARES, J. M. CONSUMO
HÍDRICO E COEFICIENTE DE CULTURA DA VIDEIRA NA REGIÃO DE
PETROLINA, PE. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental,
Campina Grande, v.3, n.3, p.413-416, 1999.
TEIXEIRA, A. H. C.; BASSOI, L. H.; SILVA, T. G. F. Estimativa da
evapotranspiração da videira para vinho utilizando o balanço de energia e a
metodologia proposta pela FAO. In: Congresso Nacional de Irrigação, 13, 2003,
Juazeiro. Juazeiro: ABID.
VAREJÃO-SILVA, M. A. Meteorologia e Climatologia, Versão Digital 1. Brasília,
DF: INMET, 2005. 1 v.
60
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O conhecimento das relações entre a água, o solo, a planta e a atmosfera
é de grande interesse para determinação das necessidades hídricas das culturas,
em suas diferentes fases de desenvolvimento vegetativo, permitindo a obtenção
de produtividades economicamente rentáveis, frutos que atendam as exigências
dos mercados e o uso racional dos recursos hídricos. As informações referentes a
quantificação do fluxo de vapor d’água para a atmosfera provenientes das
culturas, depende diretamente das condições climáticas da região de estudo, do
solo, da cultura e das próprias práticas culturais, sendo fundamental para o
manejo adequado de água no solo e auxílio na concepção de sistemas de
irrigação.
O método direto considerado mais preciso para a quantificação do fluxo de
vapor d’água para a atmosfera é a lisimetria de pesagem, considerado por muito
autores como o método padrão em estudos de perda de água das culturas, seja
na determinação da evapotranspiração, como também na calibração de modelos
agrometeorológicos de estimativa. Com os baixos custos de produção de célula
de cargas obtidos atualmente e a facilidade de conexão com os sistemas de
aquisição de dados, tornou-se viável a construção de lisímetros de pesagem com
boa precisão, fácil montagem e baixo custo. Assim, os estudos de demanda
hídrica das culturas são facilitados, apresentando alta precisão e confiabilidade.
A videira de vinho Syrah é umas das principais variedades de uvas
utilizadas na elaboração de vinhos finos no Vale do Submédio São Francisco.
Nessa região, considerada semi-árida, a irrigação é a principal fonte de água para
a cultura. Como na cultura da videira, tanto a deficiência como o excesso hídrico
afetam de maneira marcante o comportamento dos estádios fenológicos e
consequentemente a qualidade do vinho produzido, torna-se imprescindível o
estudo das relações hídricas nas suas fases de desenvolvimento e produção,
permitindo regionalizar os valores de coeficiente de cultivo e duração das fases
fenológicas para as condições edafoclimáticas da região.
61
ANEXOS
62
ANEXO A – Croqui da área experimental
Fileiras de plantas
30
29
28
27
26
25
24 23
22
21
20
19
18
17 16
15
14
13
12
11
10 9
8
7
6
5
4
3
2
1
1
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
2
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
3
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
4
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
5
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
6
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
7
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
8
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
9
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
10
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
11
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
12
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
13
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
14
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
15
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
16
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
17
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
18
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
19
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
20
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
21
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
22
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
23
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
24
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
25
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
26
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
27
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
28
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
29
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
30
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
31
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
32
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
33
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
34
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
35
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
36
• • • • • •
Lis 1
• • • • • • • • • • • • •
Lis 3
• • • • • • • • •
37
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
38
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
39
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
40
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
41
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
42
• • • • • • • • • • • • •
Lis 2
• • • • • • • • • • • • • • • •
43
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
44
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
45
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
46
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
47
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
48
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
49
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
50
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
51
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
52
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
53
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
54
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
55
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
56
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
63
ANEXO B – Disposição das sapatas no fosso.
64
ANEXO C – Disposição do sistema de balança e célula de carga dentro do
fosso.
65
ANEXO D – Valores obtidos na calibração do lisímetro 1, no momento da
carga e descarga dos pesos padrão.
Ordem Massa (mm) Massa (Kg) Leitura (mV)
1 0 0 1,5019
2 7 16,8 1,5081
3 14 33,6 1,5143
4 21 50,4 1,5204
5 28 67,2 1,5264
6 35 84 1,5328
7 42 100,8 1,5390
8 49 117,6 1,5449
9 56 134,4 1,5511
10 63 151,2 1,5574
11 70 168 1,5633
12 71 170,4 1,5641
13 72 172,8 1,5649
14 73 175,2 1,5659
15 74 177,6 1,5668
16 75 180 1,5677
17 76 182,4 1,5685
18 77 184,8 1,5694
19 78 187,2 1,5703
20 79 189,6 1,5713
21 80 192 1,5720
22 87 208,8 1,5782
23 94 225,6 1,5843
24 101 242,4 1,5903
25 108 259,2 1,5966
26 115 276 1,6026
27 122 292,8 1,6087
28 129 309,6 1,6150
29 136 326,4 1,6211
30 143 343,2 1,6272
31 150 360 1,6334
32 143 343,2 1,6273
33 136 326,4 1,6212
34 129 309,6 1,6150
35 122 292,8 1,6089
36 115 276 1,6028
37 108 259,2 1,5966
38 101 242,4 1,5904
39 94 225,6 1,5844
40 87 208,8 1,5782
41 80 192 1,5720
42 79 189,6 1,5710
43 78 187,2 1,5701
44 77 184,8 1,5694
45 76 182,4 1,5685
46 75 180 1,5676
47 74 177,6 1,5666
48 73 175,2 1,5657
49 72 172,8 1,5650
50 71 170,4 1,5640
51 70 168 1,5631
52 63 151,2 1,5568
53 56 134,4 1,5508
54 49 117,6 1,5446
55 42 100,8 1,5383
56 35 84 1,5324
57 28 67,2 1,5262
58 21 50,4 1,5199
59 14 33,6 1,5140
60 7 16,8 1,5078
61 0 0 1,5016
66
ANEXO E – Valores obtidos na calibração do lisímetro 2, no momento da
carga e descarga dos pesos padrão.
Ordem Massa (mm) Massa (Kg) Leitura (mV)
1 0 0 1,5953
2 7 16,8 1,6015
3 14 33,6 1,6077
4 21 50,4 1,6136
5 28 67,2 1,6196
6 35 84 1,6256
7 42 100,8 1,6316
8 49 117,6 1,6382
9 56 134,4 1,6440
10 63 151,2 1,6500
11 70 168 1,6560
12 71 170,4 1,6569
13 72 172,8 1,6578
14 73 175,2 1,6586
15 74 177,6 1,6595
16 75 180 1,6604
17 76 182,4 1,6612
18 77 184,8 1,6621
19 78 187,2 1,6629
20 79 189,6 1,6638
21 80 192 1,6647
22 87 208,8 1,6706
23 94 225,6 1,6767
24 101 242,4 1,6830
25 108 259,2 1,6890
26 115 276 1,6950
27 122 292,8 1,7013
28 129 309,6 1,7074
29 136 326,4 1,7135
30 143 343,2 1,7196
31 150 360 1,7258
32 143 343,2 1,7195
33 136 326,4 1,7135
34 129 309,6 1,7074
35 122 292,8 1,7012
36 115 276 1,6950
37 108 259,2 1,6891
38 101 242,4 1,6831
39 94 225,6 1,6770
40 87 208,8 1,6709
41 80 192 1,6648
42 79 189,6 1,6640
43 78 187,2 1,6631
44 77 184,8 1,6620
45 76 182,4 1,6612
46 75 180 1,6604
47 74 177,6 1,6596
48 73 175,2 1,6589
49 72 172,8 1,6580
50 71 170,4 1,6569
51 70 168 1,6559
52 63 151,2 1,6498
53 56 134,4 1,6438
54 49 117,6 1,6376
55 42 100,8 1,6315
56 35 84 1,6254
57 28 67,2 1,6196
58 21 50,4 1,6138
59 14 33,6 1,6079
60 7 16,8 1,6019
61 0 0 1,5959
67
ANEXO F – Valores obtidos na calibração do lisímetro 3, no momento da
carga e descarga dos pesos padrão.
Ordem Massa (mm) Massa (Kg) Leitura (mV)
1 0 0 1,6016
2 7 16,8 1,6082
3 14 33,6 1,6143
4 21 50,4 1,6201
5 28 67,2 1,6263
6 35 84 1,6322
7 42 100,8 1,6385
8 49 117,6 1,6450
9 56 134,4 1,6513
10 63 151,2 1,6569
11 70 168 1,6625
12 71 170,4 1,6633
13 72 172,8 1,6640
14 73 175,2 1,6649
15 74 177,6 1,6657
16 75 180 1,6665
17 76 182,4 1,6680
18 77 184,8 1,6688
19 78 187,2 1,6701
20 79 189,6 1,6709
21 80 192 1,6713
22 87 208,8 1,6772
23 94 225,6 1,6832
24 101 242,4 1,6890
25 108 259,2 1,6952
26 115 276 1,7012
27 122 292,8 1,7072
28 129 309,6 1,7135
29 136 326,4 1,7196
30 143 343,2 1,7263
31 150 360 1,7321
32 143 343,2 1,7259
33 136 326,4 1,7199
34 129 309,6 1,7136
35 122 292,8 1,7073
36 115 276 1,7015
37 108 259,2 1,6953
38 101 242,4 1,6895
39 94 225,6 1,6833
40 87 208,8 1,6772
41 80 192 1,6712
42 79 189,6 1,6703
43 78 187,2 1,6693
44 77 184,8 1,6683
45 76 182,4 1,6675
46 75 180 1,6666
47 74 177,6 1,6657
48 73 175,2 1,6649
49 72 172,8 1,6641
50 71 170,4 1,6633
51 70 168 1,6625
52 63 151,2 1,6564
53 56 134,4 1,6502
54 49 117,6 1,6442
55 42 100,8 1,6381
56 35 84 1,6323
57 28 67,2 1,6265
58 21 50,4 1,6203
59 14 33,6 1,6144
60 7 16,8 1,6081
61 0 0 1,6019
68
ANEXO G – Dados meteorológicos referentes ao período experimental no
Campo Experimental Bebedouro, Petrolina/PE.
Dia
Tmed
(ºC)
Tmax
(ºC)
Tmin
(ºC)
URmax
(%)
URmin
(%)
Rg
(MJ/m
2
)
V.vent
(m/s)
Prec
(mm)
14/12/09
26,97
33,73
23,71
87,20
41,51
14,23
0,40
2,29
15/12/09
27,97
34,89
21,56
77,40
20,49
22,29
2,82
0
16/12/09
27,97
33,65
22,20
77,10
26,16
20,3
2,63
0
17/12/09
28,44
34,39
22,20
83,90
28,40
27,89
3,04
0
18/12/09
28,28
34,23
22,84
71,70
28,89
11,72
1,88
0
19/12/09
28,81
35,59
22,72
75,70
26,42
18,04
1,79
0
20/12/09
28,62
34,38
22,96
72,20
27,37
18,54
2,64
0
21/12/09
27,64
31,42
24,26
67,86
37,31
12,23
1,81
0
22/12/09
26,64
30,22
22,20
76,30
41,47
10,62
1,36
0
23/12/09
28,00
35,51
22,17
84,90
27,63
22,66
1,85
0,51
24/12/09
23,25
28,14
19,51
91,90
51,59
9,61
0,61
1,27
25/12/09
25,53
32,78
19,12
91,00
40,92
19,71
1,86
0
26/12/09
20,92
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15,85
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27/12/09
24,69
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28/12/09
25,63
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19,24
92,30
37,81
21,3
0,77
0
29/12/09
25,69
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93,60
44,41
18,72
0,40
0
30/12/09
26,32
33,05
18,58
93,30
40,41
21,03
1,38
7,37
31/12/09
19,90
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0,38
0
01/01/10
19,97
25,65
15,69
95,30
63,03
10,17
0,89
0
02/01/10
20,21
26,71
15,03
95,10
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14,56
0,32
5,33
03/01/10
24,54
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19,52
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1,11
0
04/01/10
24,91
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0
05/01/10
24,31
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0
06/01/10
25,37
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0
07/01/10
25,89
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08/01/10
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1,16
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09/01/10
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0
10/01/10
24,95
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15/01/10
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