I Reunião de Planejamento & GestãoI Reunião de Planejamento & Gestão

Aderson Soares de Andrade Júnior

Campinas, SP, 08 e 09/03/2006

Zoneamento de riscos climáticos: Zoneamento de riscos climáticos: abordagem para a agricultura familiar, abordagem para a agricultura familiar,

agroenergia e pastagensagroenergia e pastagens

Princípio de funcionamento, calibração e Princípio de funcionamento, calibração e uso para a determinação do conteúdo de uso para a determinação do conteúdo de

água no soloágua no solo

Diviner 2000

Trata-se de uma sonda de capacitância constituída de um par de eletrodos que funciona como um capacitor eletrônico.

Quando ativado, a matriz solo-água-ar forma o meio dielétrico (isolante) do capacitor.

Permite leituras instantâneas do conteúdo de água no solo (por camada ou todo o perfil do solo)

O equipamento

Display Diviner 2000 Haste

Cap

Sensor

Princípio de Funcionamento

A capacitância aumenta com o acréscimo no número de moléculas de água livres

O capacitor é conectado a um circuito oscilatório LC (L = indutor; C = capacitor), em que as trocas de freqüência do circuito dependem das trocas de capacitância na matriz (solo – água – ar)

Quanto maior o conteúdo de água no solo, maior será a capacitância e menor será a freqüência (F) do circuito, a qual é medida pela fórmula universal: F = 1 / [2π√(LC)]

Medidas instantâneas do conteúdo de água no solo:

a) Consumo diário de água pelas culturas

b) Manejo de irrigação de culturas

c) Extração de água do solo (por camada e no perfil)

d) Profundidade, distribuição e o formato da frente de molhamento devido a irrigação ou chuva

e) Estudos de dinâmica da água no solo

Aplicações

Fornecimento de leituras rápidas e precisas do conteúdo de água em profundidade no perfil do solo

Facilidade de operação

Custo de aquisição relativamente baixo (≈ U$ 3.000).

Vantagens

Custo do kit de ferramentas (≈ U$ 3.200) e dos tubos de acesso em PVC (≈ U$ 35 por tubo) elevado em relação ao custo do equipamento.

Exige operador para efetuar as leituras

Não permite o acoplamento a sistemas automáticos de aquisição de dados

Para tanto, existem outros modelos da Sentek. Porém, são mais caros.

Limitações

A normalização das leituras faz-se necessária, uma vez que não há exatidão nas leituras realizadas por sondas diferentes, dada uma condição particular, como, por exemplo, água e ar (Sentek, 2000).

Leituras iniciais exposto ao ar e água

Obtenção das freqüências relativas (FR):

FR = (Fa – Fs) / (Fa – Fw)

Calibração

FR = (Fa – Fs) / (Fa – Fw)

Onde:

FR = freqüência relativa

Fa = freqüência no tubo de PVC suspenso no ar

Fs = freqüência no tubo de PVC no solo

Fw = freqüência no tubo de PVC imerso em água

Calibração

Instalação de seis tubos de acesso em uma malha de 5m por 2m (DE = 56,5 mm, DI = 51 mm e comprimento de 1,5 m)

A instalação deve ser feita de modo a garantir um bom contato entre o solo e o tubo de acesso

Abertura das trincheiras próximas aos tubos de acesso (4 m x 1,5 m x 1,5 m de profundidade)

Umedecimento do solo ao redor dos tubos de acesso (cilindros infiltrômetros)

Calibração em Campo

Avalia-se três níveis de umedecimento do solo (saturado, úmido e seco) para cobrir toda a amplitude nos valores do conteúdo de água no solo

Dois tubos foram usados para cada nível de umidade

Para o nível de saturação, aplicou-se ≈ 295 L (Parnaíba) e ≈ 196 L (Teresina) de água com a ajuda de um anel de infiltração (0,5 m de diâmetro)

No dia seguinte a aplicação de água, procedeu às leituras com a sonda e a coleta das amostras de solo.

Calibração em Campo

Para o nível úmido, aplicou-se a mesma quantidade de água, porém as leituras e as amostragens foram realizadas após 4 dias

Como o experimento foi montado no final do período seco (dezembro), no nível seco apenas procedeu-se às leituras e coleta do solo

Três leituras de FR foram realizadas para cada camada de solo (0,1 m) até 1,0 m de profundidade.

Com os dados armazenados, gerou-se uma média de FR para cada camada de solo.

Calibração em Campo

Logo após a realização das leituras, procedeu-se a coleta de amostras de solo para as determinações da umidade gravimétrica e da densidade

As amostras foram pesadas (±0,01 g) e colocadas para secagem em estufa de ventilação forçada (105°C por 48 h), para nova pesagem posterior

A umidade volumétrica (θv, m3 m-3), em cada camada de solo, foi determinada multiplicando-se a umidade gravimétrica (em massa) pela média da densidade do solo (kg m-3).

Calibração em Campo

CÁLCULOS

As regressões foram feitas pelo programa Table Curve v.5.01 (SYSTAT, Software, Inc.)

O erro-padrão de estimativa = √(Quadrado Médio dos Resíduos)

Os coeficientes a e b da calibração: θv = a FR b

Em que: FR e θv são a freqüência relativa e a umidade volumétrica (m3 m-3), respectivamente.

RESULTADOS

Umidade (m3m-3) Horizonte (m) a b R2 Prob>F Erro

padrão N Mínima Máxima

0,1 0,4407 2,7252 0,975 <0,001 0,012 6 0,007 0,158 0,2 0,5142 3,2853 0,993 <0,001 0,005 6 0,020 0,156 0,3 0,5668 3,2784 0,998 <0,001 0,003 5 0,034 0,180 0,4 0,3767 2,4703 0,951 <0,001 0,014 5 0,051 0,193

0,5-1,0 0,3715 2,3333 0,977 <0,001 0,008 32 0,049 0,206 0,0-1,0 0,3970 2,5335 0,971 <0,001 0,010 54 0,007 0,206

Tabela 1. Calibração para Latossolo Amarelo. Parnaíba, PI, 2005.

Figura 1. Curvas de calibração efetuadas com a sonda Diviner 2000®

Calibração Localθv = 0,397 FR 2,5335

RESULTADOSAs curvas de Fares e Morgan foram similares e superestimaram a umidade do solo em relação à calibração local em 36,8% e 38,7%, em média, respectivamente

A calibração sugerida pelo fabricante foi muito próxima daquela obtida para o solo em questão. Pelo teste de Tukey, não houve diferenças nos valores estimados de θv usando estas duas equações

Essa concordância de calibração pode ser explicada devido ao fato do fabricante ter usado em sua calibração dados obtidos de solos arenosos, muito semelhantes, em termos de retenção de água, como o solo testado neste estudo.

RESULTADOS

Umidade (m3m-3) Horizonte (m) a b R2 Erro

padrão N Mínima Máxima

0,1 0,742 3,782 0,98 0,011 5 0,067 0,233 0,2 0,503 3,144 0,98 0,009 6 0,098 0,247 0,3 0,457 2,553 0,98 0,009 6 0,099 0,264 0,4 0,484 2,596 0,99 0,007 6 0,101 0,252 0,5 0,506 2,707 0,93 0,017 6 0,104 0,242 0,6 0,542 2,923 0,97 0,011 6 0,104 0,238 0,7 0,524 2,923 0,94 0,014 6 0,104 0,221 0,8 0,476 2,640 0,92 0,013 6 0,116 0,216 0,9 0,527 3,051 0,90 0,012 6 0,116 0,210 1,0 0,503 2,813 0,56 0,021 6 0,121 0,198

0-1,0 0,492 2,757 0,93 0,014 59 0,067 0,264

Tabela 2. Calibração para Argissolo Vermelho Amarelo. Teresina, PI, 2005.

Figura 2. Curvas de calibração efetuadas com a sonda Diviner 2000®

Calibração Local

θv = 0,492 FR 2,757

RESULTADOSAs curvas de Fares e Morgan foram similares e superestimaram a umidade do solo em relação à calibração local em 17,9% e 19,5%, em média, respectivamente

A calibração sugerida pelo fabricante subestimou em 9,24% os valores de θv, embora, esta diferença não tenha sido significativa pelo Teste de Tukey

Essa concordância de calibração pode ser explicada devido ao fato do fabricante ter usado em sua calibração dados obtidos de solos arenosos, muito semelhantes, em termos de retenção de água, como o solo testado neste estudo.

CONCLUSÕES

Para ambos os solos avaliados, as leituras de capacitância apresentaram alta correlação e baixo erro-padrão com as medidas da umidade volumétrica do solo.

Na ausência de calibrações locais, apesar de subestimar os valores de θv, a curva de calibração padrão do equipamento Diviner 2000® é aceitável para os solos estudados.

MUITO OBRIGADO !