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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2019.tde-20191220-125435
Document
Author
Full name
José Vanglesio Aguiar
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 1997
Supervisor
Title in Portuguese
Parâmetros físico-hídricos de um solo sem cobertura vegetal e avaliação do Modelo de Umidade do Solo para Atividades Agrícolas (MUSAG)
Keywords in Portuguese
ÁGUA DO SOLO
CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO
MODELO DE UMIDADE DO SOLO
PARÂMETROS FÍSICOS
PERCOLAÇÃO
Abstract in Portuguese
O presente trabalho foi conduzido numa região semi-árida em solo bruno não cálcico com horizonte superficial (Ap) arenoso e subsuperficial (Bt) argiloso. A área experimental de dimensões de 80 m x 120 m localiza-se na Fazenda Experimental do Vale do Curu da Universidade Federal do Ceará. O experimento se desenvolveu no período de 11/02/95 a 20/12/95, mantendo o solo sem vegetação e teve como objetivos testar, o Modelo de Umidade do Solo para Atividades Agrícolas (MUSAG), e determinar os parâmetros associados às funções que compõem o modelo (infiltração, percolação e evaporação). O teste consistiu em medir a umidade do solo, às profundidades de 20, 40, 60, 80 e 100 cm, com uma sonda de nêutrons, e comparar essas medidas com a umidade do solo estimada pelo modelo parametrizado. Na determinação das constantes de infiltração realizaram-se testes visando aferir a velocidade de infiltração da água no solo, em função da umidade e do tempo, para obtenção da capacidade máxima de infiltração e da velocidade de infiltração básica. Para obtenção dos parâmetros da equação de percolação, determinou-se a relação entre a condutividade hidráulica e a umidade do solo pelo método de Libardi (1980). Foram medidos também os potenciais de água no solo através de 8 baterias de tensiômetros instalados a 10, 30, 50, 70, 90 e 110 cm, calculando-se a drenagem interna e correlacionando-se com a umidade do solo. A evaporação do solo foi estimada através de um submodelo, cujas variáveis de entrada são a evapotranspiração potencial, a umidade atual e a umidade de saturação do solo. A evapotranspiração potencial foi estimada pelo método do Tanque Classe A. Para determinação dos parâmetros de ajuste (k e β) do submodelo, a evaporação foi determinada através do balanço hídrico no campo, em dias sem chuva. Todos os parâmetros do modelo, foram determinados por regressão linear. No solo estudado, identificou-se uma grande taxa de infiltração inicial pelo solo seco (420 a 810 mm/h), e uma baixa velocidade de infiltração básica (3 a 18 mm/h). A drenagem interna mostrou-se desprezível a partir de 40 cm de profundidade quando a umidade do solo se reduz a menos de 85% da umidade de saturação e a evaporação potencial média alcançou 3,67 mm/dia; a evaporação acumulada apresentou valores mínimos nos meses de abril e maio, coincidentes com a época de menor déficit de saturação do ar e maiores precipitações pluviais. Para a avaliação estatística do modelo ajustado, utilizaram-se o desvio padrão, o desvio relativo, o erro padrão, o coeficiente de correlação e o teste "t". A verificação da normalidade da distribuição dos desvios entre os valores de umidade observados e estimados, foi feita pelo coeficiente de assimetria e curtose, e pela reta de Henry. Para todas as profundidades, à exceção de 40 cm, os valores calculados de "t" estiveram sempre abaixo do valor tabulado, para um nível de significância de 1,0%, levando-se a aceitar que a diferença entre as médias das armazenagens observadas e estimadas é nula; conclui-se que o modelo pode ser utilizado para estimar a umidade do solo em condições de solo e clima semelhante aos da região onde foi desenvolvida a pesquisa.
Title in English
Physical and hydric parameters of a bare soil and the evaluation of the Soil Moisture Model for Agricultural Activities (MUSAG)
Abstract in English
This work was carried out at the Experimental Farm Station of Universidade Federal do Ceará, Curu River Valley, Ceará, State Brazil, from February 11th, 1995 to Jun 30th, 1996, to test, at field conditions, the so called Soil Moisture Model for Agricultural Activities (MUSAG) determining the parameters associated to the model functions (infiltration, percolation and evaporation). The tests were done in a area of 80 m x 120 m of bare soil, classified as Brunei non calcic, with a sand surface sandy horizon (Ap) and a clay subsurface (Bt) horizon, and the soil moisture measurements at 20, 40, 60, 80 e 100 cm, were done with a neutron probe. The measurements of soil water storage were compared with that predicted by the model. The parameters of infiltration equation were determined as a function of soil moisture and time; the maximum infiltration and basic infiltration were also estimated. The parameters of percolation equation were obtained using the Darcy's equation. For this, the relationship between the non-saturated hydraulic conductivity versus soil moisture, was obtained by the Libardi's method and soil water potential was determined using 8 batteries of tensiometers installed at 10, 30, 50, 70 ,90 e 110 cm depth. Soil evapotranspiration was estimated by a submodel which the variables are potential evapotranspiration, actual and saturated soil moisture. In order to determine the submodel parameters, actual evaporation was calculated from the soil water balance "in situ" in days without rainfall. For this calibration and for the calculus in the MUSAG, potential evapotranspiration was estimated by the Class A evaporation pan method. Linear regression by the least square method was used to obtain all the model parameters. Water intake was very high for dry soil conditions (420 mm/h a 810 mm/h) but the stabilized infiltration rate was low (3 to18 mm/h). Deep percolation was negligible below 40 cm, when soil moisture showed values less than 85% at the saturation water content and the mean potential evapotranspiration reached 3,67 mm/day; monthly actual evaporation reached minimum values during April and May, coinciding with the lowest saturation air deficit and highest rainfall. Statistical analysis comprised the determination of standard deviation, standard error, correlation coefficients, and the "t" test. The normality of the distribution of the deviation between the predict and the measured soil water content, was verified by the asymmetry and kurtosis coefficients and by Henry's line. For all depths, except 40 cm, the "t" values were always below the tabulated values (at the α = 0,01 significance level); there were no difference between calculated and observed values for mean water storage. Thus, the MUSAG may be used to estimate soil water content, in soils and climate with conditions similar to the experimental site. The fact that the model was not adequate for 30 to 50 cm layer, can be due to a great textural change in the soil, causing water flux reduction, characterizing a limiting layer.
 
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Publishing Date
2019-12-20
 
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