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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2009.tde-23062009-110625
Document
Author
Full name
Leandro Neves Faria
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2009
Supervisor
Committee
Lier, Quirijn de Jong van (President)
Casaroli, Derblai
Castro, Luciana Gomes
Title in Portuguese
Partição da extração da água do solo por plantas entre camadas com teores de água distintos
Keywords in Portuguese
Água do solo
Balanço hídrico
Modelagem de dados
Sistema radicular.
Abstract in Portuguese
A escassez de água é um dos fatores mais limitantes à produção agrícola. O entendimento dos fatores que regem a extração da água do solo por plantas e a sua distribuição ao longo do sistema radicular em condições hidráulicas contrastantes é importante para o ajuste fino de modelos hidrológicos que servem de referência para modelos de produção vegetal e meteorológicos, entre outros. Com a finalidade de contribuir com o conhecimento sobre a dinâmica da água na rizosfera, nesta dissertação um modelo de partição de extração de água do solo pelas raízes foi descrito e testado experimentalmente. Para poder medir a partição da extração de água do solo por raízes impondo condições contrastantes de teor de água foi criado um ambiente artificial, um lisímetro com dois compartimentos A e B separados fisicamente (split-pot). Foram confeccionados quatro desses lisímetros, preenchidos com material de um solo de textura média e plantados com duas plantas de sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench), dividindo o sistema radicular ao meio entre os compartimentos. Sensores de TDR e tensiômetros foram instalados nos lisímetros para monitoramento do teor de água no solo e referencia para irrigação, respectivamente. O manejo da irrigação adotado foi constituído de quatro fases: I - irrigação apenas do compartimento B e secagem do compartimento A (07/05 25/05); II - secagem dos dois compartimentos (26/05 05/06); III - irrigação do compartimento A e secagem do compartimento B (06/06 14/06); IV - secagem dos dois compartimentos (15/06 - 22/06). O material de solo utilizado foi analisado quanto a suas propriedades hidráulicas. Após o fim do período de monitoramento os lisímetros foram desmontados e os parâmetros radiculares determinados. Para avaliar o desempenho do modelo de extração radicular compararam-se os dados observados de teor de água (obs) com os previstos pelo modelo (mod), utilizando-se a raiz do erro médio quadrático (RMSE) como indicador quantitativo. Incluiu-se um fator de correção para atividade e distribuição do sistema radicular. Para as quatro unidades experimentais, os valores do teor de água variaram devido às lâminas de irrigação aplicadas e a extração de água pela planta. Observaram-se, ainda, muito mais valores positivo de modelados do que observados, o que indica que a resistência hidráulica interna das raízes e mecanismos que impedem o refluxo de água ao solo, não considerados pelo modelo, podem, na verdade, ter um papel importante nas relações hídricas na rizosfera. Concluiu-se que o experimento permitiu fazer observações da extração radicular em condições hidráulicas contrastantes de seu sistema radicular. As plantas demonstraram preferência por extrair água dos compartimentos mais úmidos, interrompendo a exploração dos mais secos. Em diversas ocasiões a liberação da água ao solo foi observada nos compartimentos mais secos. Utilizando-se um fator de eficiência radicular de 0,015, o modelo testado descreveu razoavelmente bem as observações.
Title in English
Partition of root water extraction between soil layers with distinct water contents
Keywords in English
Modeling
Root system.
Water stress
Abstract in English
Water shortage is one of the most limiting factors for agricultural production. The understanding of factors that rule the extraction of soil water by plants and its distribution along the root system under contrasting hydraulic conditions is important for fine-tuning hydrological models which are a reference for crop growth models, meteorological models, among others. Aiming to contribute with the understanding of water dynamics in the rhizosphere, a model for the description of root water extraction partition was described and experimentally tested in this dissertation. To measure the root water extraction partition under contrasting hydraulic conditions an artificial environment was created: a split-pot lysimeter with two physically divided compartments A and B. Four of these lysimeters were constructed, filled with a medium textured soil and populated by two sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) plants whose root systems were divided among the compartments. TDR and tensiometer equipment was installed in the lysimeters to measure soil water content and as a reference for irrigation, respectively. Irrigation management consisted of four phases: I - irrigation only in compartment B, drying out compartment A (07/May 25/May); II no irrigation, drying out of both compartments (26/May 05/June); III - irrigation only in compartment A, drying out compartment B (06/June 14/June); IV - no irrigation, drying out of both compartments (15/June 22/June). Soil hydraulic properties were determined in laboratory. At the end of the experimental period, lysimeters were disassembled and root system parameters were determined. To evaluate the performance of the root water extraction model, observed water contents were compared with model predictions, using the root means square error (RMSE) as quantitative index. A correction factor for root activity and distribution was included. Water contents were observed to vary in the four lysimeters due to irrigation and root water extraction. Model predictions showed much more positive values of than observed, suggesting that internal root resistance and mechanisms impeding reflux from root to soil, not considered by the model may play an important role in rhizosphere water relations. It is concluded that the experiment permitted to observe root water extraction under contrasting hydraulic conditions in the root system. Plants showed preference for water extraction from the wetter compartments, interrupting the exploitation of the dryer ones. On several occasions, a hydraulic lift (water transfer from roots to soil) was observed in the dry compartments. Using a root system efficiency factor of 0.015, the tested model described the observations reasonably well.
 
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Leandro_Faria.pdf (2.35 Mbytes)
Publishing Date
2009-07-13
 
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