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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2008.tde-24072008-123920
Documento
Autor
Nome completo
Derblai Casaroli
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2008
Orientador
Banca examinadora
Lier, Quirijn de Jong van (Presidente)
Bacchi, Osny Oliveira Santos
Dourado Neto, Durval
Metselaar, Klaas
Saad, Joao Carlos Cury
Título em português
Transpiração de plantas e condições hidráulicas do solo
Palavras-chave em português
Feijão
Sistema radicular
Solos - Propriedades físicas
Transpiração vegetal.
Resumo em português
Taxas de transpiração inferiores às taxas potenciais limitam o crescimento e desenvolvimento vegetal e ocorrem em solos que apresentam condições hidráulicas inadequadas para a manutenção do fluxo de água requerido em direção às raízes de uma planta. A pesquisa que resultou nesta tese teve como objetivos: estimar em quais condições hidráulicas se inicia a redução da taxa de transpiração, em termos de potencial de fluxo matricial (Mcrit), teor de água ( ?crit), potencial matricial (hcrit) e condutividade hidráulica (Kcrit), para diferentes solos e condições atmosféricas; demonstrar experimentalmente que Mcrit é independente do tipo de solo e influenciado apenas pelas características radiculares e demanda atmosférica, ao contrário de ?crit, hcrit e Kcrit; comparar valores de Mcrit obtidos nos experimentos com respectivos valores de Mcrit estimados por um modelo de extração de água do solo por raízes, para uma mesma densidade radicular; propor uma alternativa para a estimativa de ?crit no solo, baseada na interrelação entre M, ? e h. O presente estudo conteve dois experimentos conduzidos em ambiente protegido, com plantas de feijão (Phaseolus vulgaris L.) cultivadas em vasos. O delineamento experimental utilizado, tanto no primeiro quanto no segundo experimento, foi o inteiramente casualizado com três repetições. Os tratamentos do primeiro experimento formaram uma combinação bifatorial 2x2 (solos: argiloso e arenoso; e regimes hídricos: sem e com deficiência hídrica) para as características das plantas e um fatorial (solos: argiloso e arenoso) para as condições hidráulicas críticas do solo. Para o segundo experimento os tratamentos tiveram uma combinação trifatorial 2x2x2 (solos: argiloso e arenoso; regimes hídricos: sem e com deficiência hídrica; e demandas atmosféricas: sem e com ventilação forçada) para as características das plantas e um bifatorial 2x2 (solos: argiloso e arenoso; e demandas atmosféricas: sem e com ventilação forçada) para as condições hidráulicas críticas. O ponto crítico (?crit, hcrit, Kcrit e Mcrit) foi identificado no dia anterior à transpiração relativa TR < 1. Compararam-se os valores de TR em função de ?, h, K e M observados no experimento (após o ponto crítico) com seus respectivos valores estimados por um modelo teórico, obtendo-se um bom ajuste. Verificaram-se diferenças na ordem de grandeza entre os valores de Mcrit observados no experimento em relação aos estimados por modelo (Mcrit*), em que Mcrit > Mcrit*. Em conseqüência disso, propôs-se uma alternativa para estimar as condições hidráulicas críticas para uma distribuição heterogênea da densidade radicular em frações de volume do solo. Os valores experimentais foram comparados aos obtidos pelo modelo, resultando nos índices RMSE (raiz do quadrado médio do erro), MAE (erro médio absoluto) e "d" (índice de concordância de Willmott). Os resultados evidenciaram que o Mcrit pode ser utilizado para identificar o início da taxa de transpiração decrescente e da diminuição na fotossíntese líquida, em plantas de feijão. Os valores de Mcrit podem ser transformados em ?crit e hcrit, que são mais facilmente medidos em campo. A heterogeneidade na distribuição do sistema radicular no solo infere em diferentes valores de Mcrit observados experimentalmente e obtidos por modelo. Pode-se estimar a TR com base nos valores de M (após o ponto crítico) para uma distribuição heterogênea das densidades radiculares em frações de volume do solo. O melhor ajuste ocorreu quando uma menor densidade radicular ocupasse uma maior fração de volume do solo (? 90%).
Título em inglês
Plant transpiration and soil hydraulic conditions
Palavras-chave em inglês
Critical hydraulic conditions
Falling rate transpiration
Phaseolus vulgaris L.
Root water uptake
Resumo em inglês
Transpiration lower than potential rates reduce plant productivity and occur in soils with hydraulic conditions that are inadequate to maintain the necessary water flux towards the plant roots. Soil physical models that describe root water uptake are an important tool to estimate this transpiration reduction. The research that resulted in this thesis aimed: to estimate under which hydraulic conditions occurs the onset of transpiration reduction in terms of matric flux potential (Mcrit), water content ( ?crit), pressure head (hcrit) and hydraulic conductivity (Kcrit) for different soil and atmospheric conditions; to demonstrate experimentally that Mcrit is independent of soil properties and only influenced by root characteristics and atmospheric demand, on the contrary of ?crit, hcrit e Kcrit; to compare values of Mcrit obtained in the experiments with Mcrit estimated by a root water uptake model at the same root length density; to estimate the onset of the falling rate phase from Mcrit values; to propose an alternative to estimate ?crit, based on the relationship among M, ? e h. The present study contained two greenhouse experiments with bean plants (Phaseolus vulgaris L.) in pots. A completely randomized design was used with three repetitions in both experiments. The treatments, in the first experiment, formed a factorial 2x2 combination (soils: loamy and sandy; and water regimes: irrigated and water deficit) for plant characteristics and a one-factorial was used for critical hydraulic conditions of the soil (soils: loamy and sandy). In the second experiment a 2x2x2 combination factorial was applied (soils: loamy and sandy; water regimes: irrigated and water deficit; and atmospheric demands: without and with forced ventilation) for plant characteristics and a 2x2 factorial (soils: loamy and sandy; and atmospheric demands: without and with forced ventilation) for the critical hydraulic conditions. The critical point (?crit, hcrit, Kcrit and Mcrit) was identified on the day previous to a relative transpiration TR <1. The TR values as a function of ?, h, K and M observed in the experiments (after occurrence of critical conditions) were compared with values estimated by a model, resulting in a good fit. The experimental values (Mcrit) and the model-estimated values (Mcrit*) were different, with Mcrit > Mcrit*. A model was proposed to estimate the critical hydraulic conditions by heterogeneous distribution of root densities in soil volume fractions. The experimental and model-estimated Mcrit were compared through the RMSE (root medium square error), MAE (medium absolute error) and "d" (agreement index of Willmott) indexes. The results showed that Mcrit can be used to identify the onset of the falling rate phase referring to transpiration and liquid photosynthesis for the bean crop. The Mcrit values can be transformed in ?crit and hcrit, which are easily measured at field. The heterogeneous distribution of the root system in the soil caused different values of Mcrit observed experimentally and Mcrit obtained by the model. A good estimation of TR was obtained through M values by using a heterogeneous distribution of root densities in the model. The best fit was obtained when a large soil volume fraction (? 90%) was modeled with a small root density and the remaining 10% with a high root density.
 
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derbai.pdf (1.45 Mbytes)
Data de Publicação
2008-07-24
 
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