BALANÇO DE ENERGIA EM CULTIVO PROTEGIDO DE PIMENTÃO
Antonio Ribeiro da Cunha
Engo Agro, Doutorando em Energia na Agricultura, Depto de Recursos Naturais, Faculdade de Ciências
Agronômicas, UNESP, Campus de Botucatu, SP, Cx. Postal 237, CEP 18603-970.
E-mail: [email protected]
João Francisco Escobedo
Prof. Livre Docente, Depto de Recursos Naturais, FCA/UNESP, Botucatu, SP
E-mail: [email protected]
Élcio Silvério Klosowski
Engo Agro, Doutorando em Energia na Agricultura, FCA/UNESP, Botucatu, SP
Emerson Galvani
Geógrafo, Doutorando em Energia na Agricultura, FCA/UNESP, Botucatu, SP
Bolsista FAPESP, processo no 96/08974-7
ABSTRACT
With the purpose of applying the method of the energy balance in culture of pepper, through the reason of
Bowen, they were the following components: radiation balance (SR), and the turbulent flows of latent heat (LE),
sensitive in the atmosphere (H) and sensitive in the soil (FCS). Those components were monitored through
datalogger to make the energy balance in the levels 1-2 and 2-3, in the two conditions. It was observed in protected
cultivation that the pepper of culture went more efficient in to conversion of the available liquid radiation in total
drought matter, and consequently with a larger revenue in relation to the field cultivation. The protected cultivation
presented the smallest values of SR and of the totalização FCS+LE+H, along the cycle of the culture of pepper,
justified by the largest losses of energy in the field cultivation due the counter-radiation of the polyethylene, which
impedes the passage of a fraction of the component of long wave, and also for the absorption and reflection of a
fraction of the direct radiation for the polyethylene of low density (PEBD).
keywords: Capsicum annum, energy balance, protected cultivation, radiation balance
INTRODUÇÃO
A essência do conceito de balanço de energia é a diferença entre a energia que entra e a que sai de um
sistema, ou seja, a energia armazenada ou utilizada pelo sistema. Essa energia é utilizada nos sistemas vegetados,
no aquecimento do ar e das plantas, no aquecimento do solo e na evapotranspiração, sendo responsável por esses
processos o saldo de radiação.
O método do balanço de energia é considerado um método racional de medida de evapotranspiração de
uma superfície, o qual mede a energia disponível em um sistema natural e separa as frações usadas nos diferentes
processos. O conhecimento da evapotranspiração ou fluxo de calor latente de evaporação contribui para uma
utilização mais racional da água em uma determinada cultura, onde as fases críticas de desenvolvimento vegetativo
e reprodutivo são limitados pelo fator hídrico.
O balanço de energia determinado através da razão de Bowen tem sido amplamente utillizado para a
quantificação dos fluxos na camada de ar próxima à superfície do solo, particularmente em análises
micrometeorológicas em sistemas cultivados. O crescimento e o desenvolvimento de uma determinada cultura num
determinado tipo de solo, consiste num sistema aberto, onde há continuamente troca de matéria e energia com esse
meio, ou seja, o solo e a atmosfera.
Bowen (1926) foi o pioneiro nos estudos de balanço de energia sobre uma superfície natural, determinando
a razão entre os fluxos de calor latente e sensível emitidos por uma superfície de água, durante o processo de
evaporação, em função da pressão de vapor e temperaturas observadas sobre uma superfície. Esta relação é
chamada de Bowen, denominando-se método de balanço de energia todo aquele que se utiliza da razão de Bowen
para o cálculo dos fluxos de calor latente e sensível.
11
Diversos trabalhos foram realizados no Brasil, visando a quantificação dos componentes do balanço de
energia através do método da razão de Bowen, já considerado padrão para mensurar os fluxos de calor latente e
sensível de acordo com o balanço de energia (Villa Nova, 1973; Pedro Junior & Villa Nova, 1981; Alfonsi et al.,
1986; Fontana et al., 1991; Cunha & Bergamaschi, 1994; Cunha et al., 1996; Alves et al., 1998; Galvani et al.,
1999; Netto et al., 1999).
O cultivo em estufas plásticas tem-se restringido a algumas poucas espécies de hortaliças, entre elas o
pimentão. Segundo Camargo Filho & Mazzei (1994), em 1990, a cultura de pimentão atingiu 1,4% da produção
nacional de hortaliças, ocupando uma área de 5.470 ha, sendo que a produção paulista representou 34,23% deste
montante, com uma área de 1.813 ha. O aumento deste tipo de cultivo tem crescido intensivamente devido às
exigências de melhor qualidade do produto, inclusive no Brasil, sobretudo nas regiões Sudeste e Sul, e essa
expansão tem-se dado mais para o cultivo de hortaliças, visando protegê-las das adversidades climáticas, e
procurando a obtenção de produtos de melhor qualidade com uma maior produtividade.
A produção média do pimentão em estufa chega a 40 t/ha, enquanto que ao ar livre alcança 20 t/ha para
cultivo associado (Robledo de Pedro & Martin Vicente, 1988). Já segundo Serrano Cermeño (1990), de 80 a 150
t/ha, no cultivo protegido, e de 40 a 60 t/ha ao ar livre.
Com o objetivo de aplicar o método do balanço de energia em cultura de pimentão, através da razão de
Bowen, mediu-se o saldo de radiação (SR) e fluxo de calor do/para o solo (FCS), e a partir dos anteriores estimouse os fluxos turbulentos de calor latente (LE) e sensível na atmosfera (H).
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido no período de 20/04/99 à 03/11/99, na área experimental do Departamento de
Recursos Naturais da Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Campus de Botucatu,
localizada no município de Botucatu, Estado de São Paulo, com latitude de 22o51’ S, longitude de 48o26’ W e
altitude de 786 metros. O cultivo protegido foi feito em uma estufa tipo túnel não-climatizada e orientada no
sentido NNW-SSE, constituída de estrutura de ferro galvanizado e com uma área de 280 m2, sendo 7,0 m de largura
por 40,0 m de comprimento, com laterais a 2,2 m acima do nível do solo e arco central de 4,0 m, coberta com
polietileno de baixa densidade de 120 µm e com sombrite 50% nas laterais. Do mesmo modo foi definida uma área
externa com as mesmas dimensões, para o cultivo de campo. A cultivar de pimentão utilizada foi a Elisa, a qual
apresenta frutos vermelhos quando maduros, com transplantio aos 33 dias após a semeadura, em 20/04/99, com
uma planta por cova e espaçamento de 0,30 m na linha por 1,00 m de canteiro, constituindo de 3 canteiros de 1,00
m de largura por 36,00 m de comprimento, com apenas uma linha de cultura por canteiro, representando um total
de 120 plantas por canteiro, totalizando 360 plantas na área do ambiente protegido e 360 plantas no ambiente
externo. O preparo do solo foi realizado na forma de canteiros, mediante a recomendação de adubação feita à partir
da análise química de solo, incorporando-se os adubos no canteiro numa profundidade de 25 a 30 cm. Os adubos
incorporados nos canteiros foram 3,0 kg.m-2 de esterco bovino decomposto, 100 g por planta da fórmula 04-14-08,
e 150 g por planta de termofosfato Yoorin BZ. A adubação de cobertura foi efetuada mediante a recomendação de
adubação, aplicando-se 8,0 g por planta de nitrocálcio a partir dos 20 dias após o transplantio, repetindo-se por
mais 4 vezes com um intervalo de 20 dias entre cada aplicação. O controle de plantas daninhas foi feito por capinas
manuais. Tanto o controle de pragas quanto o de doenças foi efetuado mediante exame visual do agente, inseto ou
patógeno, e de acordo com recomendações técnicas do produto químico em questão.
O sistema de irrigação utilizado foi o de tubos gotejadores, trabalhando com 5,0 m.c.a. (metro de coluna
d’água) e vazão de 1,0 l/h por gotejador. O espaçamento entre os gotejadores na linha de plantio foi de 0,30 m.
Utilizou-se de um filtro de placas para evitar o entupimento dos tubos gotejadores e conseqüente variação espacial
da lâmina de água irrigada. O controle das irrigações na cultura de pimentão foi feito baseando-se na aplicação do
balanço de energia através da razão de Bowen, efetuando diariamente a determinação do fluxo convectivo de calor
latente (evapotranspiração) do dia anterior para a sua posterior reposição. Para isso, desenvolveu-se um modelo de
regressão linear para estimar o tempo de irrigação em minutos (T ) em função da evapotranspiração em mm (ET )
para os tubos gotejadores, segundo a expressão:
T = 9,461( ET )
O balanço de energia foi determinado através da razão de Bowen (1926), sendo a equação geral do
balanço de energia descrita da seguinte forma:
12
onde:
SR − H − LE − FCS ≅ 0 , ou seja: SR = H + LE + FCS
SR é o saldo de radiação sobre a superfície;
H é o fluxo convectivo de calor sensível;
LE é o fluxo convectivo de calor latente (evapotranspiração); e
FCS é o fluxo de calor do/para o solo.
No cálculo do balanço de energia, os fluxos que chegavam ao sistema (cultura do pimentão) foram
considerados positivos, e os que saíam negativos, sendo o ápice da cultura e a superfície do solo considerados os
limites superior e inferior do sistema, respectivamente. Os fluxos ascendentes acima da cultura eram negativos e no
interior do solo positivos, e vice-versa.
O saldo de radiação (SR) corresponde à energia disponível no sistema analisado, ou seja, é a diferença
entre os fluxos totais da radiação incidente e a refletida pela superfície vegetada, a cultura. Durante o dia, nas horas
de brilho solar, o saldo de radiação é positivo devido aos fluxos incidentes (global e atmosférico), pois são
superiores às frações refletidas e emitidas, e durante à noite o saldo de radiação é negativo, onde o fluxo incidente
passa a ser somente atmosférico, e a energia emitida pela superfície é superior a este, resultando num saldo de
radiação negativo.
O fluxo de calor do solo (FCS) representado pela fração do SR que foi transmitida para a superfície do
solo, o qual é dependente da temperatura do solo e da sua condutividade térmica, sendo portanto importante a sua
quantificação em estudos de balanço de energia, pois representa a entrada/saída de energia desse sistema, podendo
contribuir ou não nos fluxos de calor latente e sensível. O FCS é negativo no período diurno e positivo no noturno,
sendo que os valores negativos indicam que o fluxo de energia foi para o solo, e positivos quando em direção à
atmosfera.
Utilizou-se da razão de Bowen para a estimativa dos valores de H e LE , através das medições de
gradientes psicrométricos na cultura de pimentão, em níveis 1-2 e 2-3, com uma distância de 0,50 m entre os
psicrômetros de termopar, iniciando a 1,00 m da superfície do solo, e segundo as equações:
β =
H
=
LE  s + γ

 γ
LE = −
onde:
1
 ∆TU 

 −1
 ∆T 
( SR + FCS )
(1 + β )
β = razão de Bowen;
s = tangente à curva de pressão de saturação de vapor d’água em função da temperatura do ar (mmHg),
dada pela expressão:
s = 0,317.100, 05979 .TU ; onde TU é a temperatura média úmida entre dois níveis (oC).
γ = constante psicrométrica considerada igual a 0,5 mmHg.oC-1.
∆TU = a diferença das leituras dos termopares úmidos instalados entre dois níveis considerados (1-2 e 2-3);
∆T = a diferença das leituras dos termopares secos instalados entre dois níveis considerados (1-2 e 2-3);
Foram utilizados, para o monitoramento das temperaturas de bulbo seco e úmido, termopares de cobreconstantan, utilizando-se de temperatura referência um sensor resistivo modelo HMP45C (Campbell Scientific,
Inc., 1984/96), constando-se ao todo de 6 conjuntos psicrométricos, sendo 3 instalados em ambiente protegido e 3
em condições de campo. Esses conjuntos psicrométricos foram introduzidos em microabrigos de acrílico com boa
aeração natural e protegido contra radiação direta e parte da difusa. O conjunto de microabrigos de acrílico foram
instalados equidistantes um do outro, sendo o primeiro instalado à 1,00 m de altura em relação ao nível do canteiro,
o segundo a 1,5 m e o terceiro a 2,0 m de altura.
O saldo de radiação (SR) foi monitorado através de 2 sensores modelo REBS Q7.1 (Radiation and Energy
Balance Systems) instalados à 2 m de altura, um em ambiente protegido e outro em condições de campo.
13
O fluxo de calor no solo (FCS) foi medido por 2 fluxímetros modelo HFT-3 (Campbell Scientific, Inc.,
1984-96) instalados a 0,02 m de profundidade da superfície do solo próximos à linha de plantio da cultura, um em
ambiente protegido e outro em condições de campo.
Os sensores que monitoraram o SR, o FCS e os psicrômetros de termopar, foram conectados a um sistema
de aquisição automática, um Micrologger 21X (Campbell Scientific, Inc., 1984/96), e programados através de
linguagem específica. A varredura automática dos sensores foi efetuada de 5 em 5 segundos, com uma saída dos
valores de dados médios a cada 5 minutos, sendo posteriormente, os dados transferidos periodicamente para um
módulo externo de expansão de memória RAM modelo portátil SM192. Esses dados eram transferidos para um
microcomputador através de uma interface modelo SC532, para posterior confecção das curvas diárias dos valores
instantâneos (W.m-2) do saldo de radiação, e fluxos de calor no solo, sensível e latente, para posterior integralização
dos seus valores ao longo do dia em MJ.m-2.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
1. Relação entre saldo de radiação (SR) e crescimento da cultura
A análise de crescimento foi feita através de valores médios de 2 plantas analisadas para cada condição de
cultivo, protegido e de campo. A duração do ciclo da cultura de pimentão apresentou 195 dias após o transplantio
(d.a.t.), definido pelo final da fase de produção plena (desenvolvimento reprodutivo).
Através da Figura 1 observa-se a variação da altura versus o SR, e da Figura 2, a variação do acúmulo de
matéria seca total versus o SR, nas condições de cultivo protegido e de campo. Com relação a altura, observa-se
que no início as diferenças são pequenas, e somente aos 90 d.a.t. as diferenças passaram a ser acentuadas e
crescentes até atingir a altura máxima, para as duas condições de cultivo. Já a matéria seca total apresentou as
maiores diferenças a partir dos 105 d.a.t. nas duas condições de cultivo.
Comparando-se as duas condições de cultivo, o protegido apresentou plantas com maiores alturas a partir
dos 30 d.a.t. até o final do ciclo. Com relação à matéria seca total, as diferenças iniciaram aos 45 d.a.t. até o final do
ciclo, apresentando os maiores valores no cultivo protegido. Portanto, nota-se que no cultivo protegido houve um
maior aumento em altura das plantas e do acúmulo de matéria seca total durante todo o ciclo, demonstrando que
sob uma menor quantidade de radiação líquida disponível obteve-se uma maior área foliar útil, e portanto, uma
maior taxa de fotossíntese líquida e conseqüentemente uma maior produção.
13
80
SRpt
ALTpt
12
11
70
12
60
11
10
20
6
4
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
9
40
8
30
7
20
6
10
5
60
50
SR (MJ.m-2)
-2
SR (MJ.m )
30
7
70
10
5
0
195
4
0
15
D.A.T. (PROTEGIDO)
ALTURA (cm)
40
8
SRca
ALTca
10
ALTURA (cm)
50
9
80
13
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195
D.A.T. (CAMPO)
FIGURA 1 – Altura de plantas de pimentão versus o SR sob condições de cultivo protegido (a) e de campo (b).
14
13
300
SRpt
MSpt
12
240
160
140
8
120
7
100
80
6
60
220
-2
180
9
200
180
9
160
140
8
120
7
100
80
6
40
5
240
10
SR (MJ.m )
200
260
60
40
5
20
4
20
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
MATÉRIA SECA TOTAL (g)
10
280
11
MATÉRIA SECA TOTAL (g)
220
-2
300
SRca
MSca
12
260
11
SR (MJ.m )
13
280
4
195
0
15
30
45
60
75
D.A.T. (PROTEGIDO)
90
105
120
135
150
165
180
195
D.A.T. (CAMPO)
FIGURA 2 – Matéria seca total de plantas de pimentão versus o SR sob condições de cultivo protegido (a) e de
campo (b).
2. Saldo de radiação e fluxo de calor do/para o solo (FCS) diários
As Figuras 3(a) e 3(b) mostram as curvas de irradiância do SR em condições de ambiente protegido e de
campo, para os dias 20/06/99 e 23/10/99, para condições de dia com céu nublado e com céu limpo,
respectivamente. Para o dia 20/06/99, as irradiâncias máximas ocorreram às 15:00 h, com valores de 62,16 e 92,26
W.m2 para as condições de ambiente protegido e de campo, respectivamente. Neste dia as irradiâncias de ondas
longas máximas ocorreram às 1:35 h e 0:05 h, com valores de –6,57 e –11,11 W.m2, respectivamente para as
condições de ambiente protegido e de campo. Para o dia 23/10/99, as irradiâncias máximas ocorreram às 12:00 h e
11:40 h, com valores de 569,97 e 748,03 W.m2 para as condições de ambiente protegido e de campo,
respectivamente. Neste dia as irradiâncias de ondas longas máximas ocorreram às 18:40 h e 18:35 h, com valores
de –46,03 e –76,06 W.m2, respectivamente para as condições de ambiente protegido e de campo.
900
900
2
2
SRpt =0,32MJ.m
2
SRca=0,70MJ.m
(a)
800
700
600
500
500
2
600
400
W.m
W.m
2
700
300
400
300
200
200
100
100
0
0
-100
-100
0
2
4
6
8
10
SRpt =12,61MJ.m
2
SRca=16,17MJ.m
(b)
800
12
14
16
18
20
22
0
24
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
HORA (23/10/99)
HORA (20/06/99)
FIGURA 3 – Curvas do SR para as condições de cultivo protegido (SRpt) e de campo (SRca), nas datas de
20/06/99 (a - céu nublado) e de 23/10/99 (b - céu limpo).
A data de 20/06/99 corresponde aos 61 d.a.t., na qual a cultura de pimentão estava no início do estádio
reprodutivo, e a data de 23/10/99 corresponde aos 186 d.a.t., na qual a cultura de pimentão estava em pleno estádio
reprodutivo.
Na Figura 3(a), dia com baixa energia ou ceú nublado (20/06/99), apresenta o valor de SR no cultivo de
campo próximo ao valor de SR do cultivo protegido, ou seja, de 0,70MJ.m-2 para cultivo de campo e de 0,32MJ.m-2
para cultivo protegido, e a emissão efetiva noturna foi menor no ambiente protegido, tendendo a se aproximar de
zero nas duas condições de cultivo, resultando em valores menos negativos no período noturno do dia com
condição de céu nublado, do que em condição de céu limpo (23/10/99), no qual apresenta valores de 16,17MJ.m-2 e
de 12,61 MJ.m-2, para as condições de cultivo de campo e protegido, respectivamente, conforme as Figuras 3(a) e
3(b).
15
É observado nas Figura 4(a) e 4(b), as curvas diárias do FCS para os dias 20/06/99 e 23/10/99, para as
condições de céu nublado e limpo, respectivamente, notando-se que em dia com céu nublado (20/06/99), dia em
que houve menor quantidade de radiação e conseqüentemente valores menos negativos, obtendo-se menores fluxos
de calor para o solo, independentemente das condições de cultivo. O cultivo protegido somente apresentou os
maiores valores de FCS em dia com céu nublado (20/06/99), com o valor diário de 1,06 MJ.m-2, pois no mesmo
houve um maior fluxo de calor do solo para a atmosfera no período noturno, ocorrendo o contrário em dia com céu
limpo (23/10/99), tendo os maiores valores o cultivo de campo, com o valor diário de 0,58 MJ.m-2, sendo que neste
dia, houve maior disponibilidade de energia, ocorrendo assim valores mais negativos de FCS durante o período
diurno, com relação ao cultivo protegido e ao dia de céu nublado. A diferença observada entre as duas condições de
cultivo, no período noturno em dia com céu limpo (23/10/99), está associada a contra-radiação do polietileno na
qual diminui as perdas de energia para a atmosfera, mantendo o meio mais aquecido.
100
100
2
FCSpt =1,06MJ.m (a)
2
FCSca=0,95MJ.m
80
60
60
40
40
20
20
0
2
-20
W.m
2
0
W.m
2
FCSpt =-0,02MJ.m
(b)
2
FCSca= 0,58MJ.m
80
-40
-20
-40
-60
-60
-80
-80
-100
-100
-120
-120
-140
-140
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
24
HORA (20/06/99)
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
HORA (23/10/99)
FIGURA 4 - Curvas do FCS para as condições de cultivo protegido (FCSpt) e de campo (FCSca), nas datas de
20/06/99 (a - céu nublado) e de 23/10/99 (b - céu limpo).
3. Balanço de energia diário
A Tabela 1 e Figura 5 mostram a partição diária do balanço de energia em condições de cultivo protegido e
de campo para o dia 23/10/99 (céu limpo). Para a condição de cultivo protegido, o SR totalizou 12,60MJ.m-2, sendo
que o FCS representou 0,16% (-0,02MJ.m-2), o LE12 representou 99,60% (-12,55MJ.m-2) e o H12 representou
0,24% (-0,03MJ.m-2) para o nível 1-2, e o LE23 representou 99,52% (-12,54MJ.m-2) e o H23 representou 0,32% (0,04MJ.m-2) para o nível 2-3, do fluxo líquido de energia radiante na cultura de pimentão. Na condição de cultivo
de campo, o SR totalizou 16,17MJ.m-2, sendo que o FCS representou 3,59% (0,58MJ.m-2), o LE12 representou
103,40% (-16,72MJ.m-2) e o H12 representou 0,18% (-0,03MJ.m-2) para o nível 1-2, e o LE23 representou 103,09%
(-16,67MJ.m-2) e o H23 representou 0,49% (-0,08MJ.m-2) para o nível 2-3, do fluxo líquido de energia radiante na
cultura de pimentão. A soma dos valores de FCS, LE e H para o dia 23/10/99, segundo as convenções de entrada e
saída de energia no sistema, representaram 100,00% para os níveis 1-2 e 2-3 e 99,99% para os níveis 1-2 e 2-3,
para as condições de cultivo protegido e de campo, respectivamente. Os valores obtidos de LE e H, tanto para os
níveis 1-2 e 2-3 e em ambas condições de cultivo, demonstram que não houveram diferenças significativas entre os
níveis, mostrando que o gradiente de temperatura não variou entre eles.
TABELA 1 – Partição diária do balanço de energia em condições de cultivo protegido e de campo
23/10/99 (céu limpo), para a cultura do pimentão.
Partição
Protegido
Campo
MJ.m-2
%
MJ.m-2
SR
12,60
100,00
16,17
FCS
-0,02
-0,16
0,58
LE12
-12,55
-99,60
-16,72
LE23
-12,54
-99,52
-16,67
H12
-0,03
-0,24
-0,03
H23
-0,04
-0,32
-0,08
FCS+LE12+H12
-12,60
-100,00
-16,17
FCS+LE23+H23
-12,60
-100,00
-16,17
16
na data de
%
100,00
3,59
-103,40
-103,09
-0,18
-0,49
-99,99
-99,99
O balanço de energia obtido em percentagem para os dias 20/06/99 e para 23/10/99, do FCS+LE+H, para
ambos os níveis, caracteriza que houveram grandes perdas de energia na condição de cultivo de campo em relação
à condição de cultivo protegido, atribuindo-se essas perdas ao maior efeito advectivo no cultivo de campo.
1500
1500
-2
-2
SRpt = 12,60MJ.m
-2
FCSpt = -0,02MJ.m
-2
LE12pt=-12,55MJ.m
-2
H12pt = -0,03MJ.m
1250
1000
1250
(a)
1000
750
500
500
W.m
-2
W.m -2
750
250
SRca = 16,17MJ.m
-2
FCSca = 0,58MJ.m
-2
LE12ca=-16,72MJ.m
-2
H12ca = -0,03MJ.m
(b)
4
14
250
0
0
-250
-250
-500
-500
-750
-750
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0
2
6
HORA (23/10/99) PROTEGIDO
10
12
16
18
20
22
24
1500
1500
-2
-2
SRpt = 12,60MJ.m
-2
FCSpt = -0,02MJ.m
-2
LE23pt=-12,55MJ.m
-2
H23pt = -0,03MJ.m
1250
1000
1250
(c)
1000
750
500
500
W.m -2
750
-2
W.m
8
HORA (23/10/99) CAMPO
250
SRca = 16,17MJ.m
-2
FCSca = 0,58MJ.m
-2
LE23ca=-16,67MJ.m
-2
H23ca = -0,08MJ.m
(d)
4
14
250
0
0
-250
-250
-500
-500
-750
-750
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
24
HORA (23/10/99) PROTEGIDO
2
6
8
10
12
16
18
20
22
24
HORA (23/10/99) CAMPO
FIGURA 5 - Curvas do SR, do FCS, do LE e do H para as condições de cultivo protegido e de campo, para os
níveis 1-2 (a e b) e 2-3 (c e d), para o dia 23/10/99 (céu limpo).
Na Figura 5 têm-se as curvas de partição diária do balanço de energia em cultivo protegido e de campo, no
dia 23/10/99 (céu limpo). A curva de LE apresentou-se inversa à curva do SR, ou seja, valores positivos de SR
representam ganho de energia para o sistema, e o de LE saída de energia do sistema.
4. Balanço de energia ao longo do ciclo da cultura
No balanço de energia ao longo do ciclo da cultura para o cultivo protegido, conforme Tabela 2 e Figuras
6 e 7, observa-se que o SR totalizou 1431,07MJ.m-2, sendo representado por 2,13% do FCS (30,54MJ.m-2), por
101,67% do LE12 (-1454,97MJ.m-2) e por 0,46% do H12 (-6,64MJ.m-2) para o nível 1-2, e por 101,04% do LE23 (1445,96MJ.m-2) e por 1,11% do H23 (-15,86MJ.m-2) para o nível 2-3, do fluxo líquido de energia radiante ao longo
do ciclo da cultura de pimentão. No cultivo de campo, o SR totalizou 1879,83MJ.m-2, sendo representado por
6,33% do FCS (118,91MJ.m-2), por 105,93% do LE12 (-1991,35MJ.m-2) e por 0,33% do H12 (-6,37MJ.m-2) para o
nível 1-2, e por 105,82% do LE23 (-1989,23MJ.m-2) e por 0,45% do H23 (-8,48MJ.m-2) para o nível 2-3, do fluxo
líquido de energia radiante ao longo do ciclo da cultura de pimentão. Nota-se um valor menor do FCS para o
cultivo protegido, podendo estar associado ao maior sombreamento do solo por um maior desenvolvimento do
dossel da cultura, e também pela diminuição da radiação direta na área sombreada pelo dossel. Houve também uma
diminuição no valor de H nos dois níveis analisados, 1-2 e 2-3, em ambas condições de cultivo, sendo que em
cultivo protegido essa diminuição foi mais acentuada, devido a um menor efeito convectivo lateral pela ação do
vento. Já o LE não mostrou diferença significativa de um nível para o outro em ambos as condições de cultivo.
A soma dos valores de FCS, LE e H ao longo do ciclo da cultura de pimentão, respeitando as convenções
de entrada e saída de energia no sistema considerado, representam 100,00% para o nível 1-2 e 100,02% para o nível
2-3, e 99,93% para o nível 1-2 e 99,94% para o nível 2-3, repectivamente, para os cultivos protegido e de campo.
Isto demonstra que no cultivo de campo, durante o ciclo da cultura de pimentão, ocorreram maiores perdas de
energia em relação ao cultivo protegido, atribuindo-se estas perdas ao maior efeito advectivo no cultivo de campo.
17
TABELA 2 – Partição do balanço de energia em condições de cultivo protegido e de campo durante o ciclo da
cultura do pimentão.
Partição
Protegido
Campo
MJ.m-2
%
MJ.m-2
%
SR
1431,07
100,00
1879,83
100,00
FCS
30,54
2,13
118,91
6,33
LE12
-1454,97
-101,67
-1991,35
-105,93
LE23
-1445,96
-101,04
-1989,23
-105,82
H12
-6,64
-0,46
-6,37
-0,33
H23
-15,86
-1,11
-8,48
-0,45
FCS+LE12+H12
-1431,07
-100,00
-1878,81
-99,93
FCS+LE23+H23
-1431,28
-100,02
-1878,80
-99,94
30
30
2
-2
SRpt =1431,07MJ.m
-2
FCSpt =30,54MJ.m
-2
LE12pt=-1454,97MJ.m
-2
H12pt =-6,64MJ.m
25
20
15
(a)
20
15
10
MJ.m
2
-2
10
MJ.m
SRca =1879,83MJ.m
2
FCSca =118,91MJ.m
(b)
2
LE12ca=-1991,35MJ.m
2
H12ca =-6,37MJ.m
25
5
0
5
0
-5
-5
-10
-10
-15
-15
15
30
45
60
75
90 105 120 135 150 165 180 195 210 225
15
30
45
60
D.A.T. (PROTEGIDO)
75
90
105 120 135 150 165 180 195
D.A.T. (CAMPO)
FIGURA 6 – Comportamento do SR, do FCS, do LE e do H entre os níveis 1-2, em cultivo protegido (a) e em
cultivo de campo (b), durante o ciclo da cultura do pimentão.
30
30
-2
SRpt =1431,07MJ.m
-2
FCSpt =30,54MJ.m
-2
LE23pt=-1445,96MJ.m
-2
H23pt =-15,86MJ.m
25
20
15
2
(a)
20
15
10
W.m 2
-2
10
W.m
SRca =1879,83MJ.m
2
FCSca =118,91MJ.m
(b)
2
LE23ca=-1989,23MJ.m
2
H23ca =-8,48MJ.m
25
5
0
5
0
-5
-5
-10
-10
-15
-15
15
30
45
60
75
90 105 120 135 150 165 180 195 210 225
15
30
45
60
75
90
105 120 135 150 165 180 195
D.A.T. (CAMPO)
D.A.T. (PROTEGIDO)
FIGURA 7 – Comportamento do SR, do FCS, do LE e do H entre os níveis 2-3, em cultivo protegido (a) e em
cultivo de campo (b) , durante o ciclo da cultura do pimentão.
Valores encontrados por Cunha & Bergamaschi (1994) para cultura de alfafa encontram-se em 86, 9 e 5%
para o fluxo de calor latente de evaporação, fluxo de calor sensível e no solo, respectivamente. Pedro Júnior &
Villa Nova (1981), trabalhando com cultura de soja encontraram valores da ordem de 72% para o fluxo de calor
latente de evaporação, 13% para fluxo de calor sensível e 15% para fluxo de calor no/para o solo, em relação ao
saldo de radiação ou como cita os autores, da energia líquida disponível no meio. Alfonsi et al. (1986) em cultura
de milho encontraram 84, 2, 14% para LE, H e FCS, respectivamente. Fontana et al. (1991) em cultura de soja
irrigada e não irrigada obtiveram 95% e 78% do saldo de radiação sendo utilizado nos processos de
evaporação/transpiração, 2% e 7% utilizado como fluxo de calor no/para o solo, em parcela irrigada e não irrigada,
respectivamente. Ainda esses autores encontraram relação inversa entre fluxo de calor sensível e fluxo de calor
18
latente de evaporação. Villa Nova et al. (1975) não observaram concordância entre valores de LE e SR, isto pelo
fato de LE depender primariamente do balanço de energia ao nível da superfície, que é defasado de seu valor ao
nível de 0,80m. Quando a evaporação for limitada, maior fração do SR é utilizado para o aquecimento do ar e para
o aquecimento do solo (FCS).
O rendimento de uma cultura é condicionado na sua maior parte pela disponibilidade de energia solar, a
qual é função de outros elementos em condições ideiais, tais como umidade e temperatura do solo. Sendo que o SR
total do ciclo da cultura de pimentão foi de 1431,07MJ.m-2 com um rendimento de 84,10 ton.ha-1 (8,41kg.m-2) para
o cultivo protegido, e de 1879,83MJ.m-2 com um rendimento de 63,94 ton.ha-1 (6,39kg.m-2) para o cultivo de
campo, e tendo-se uma relação de 170,16MJ.kg-1 e 294,18MJ.kg-1, para as condições de cultivo protegido e de
campo, concluiu-se que a condição de cultivo protegido foi mais eficiente por kg produzido em relação à energia
utilizada em MJ.
Com a Figura 8(a), nota-se que no comportamento do SR durante o ciclo da cultura, existiram dias com
baixa energia, nos quais os valores de SR em cultivo de campo se aproximaram à condição de cultivo protegido,
pois a emissão efetiva noturna é menor em cultivo protegido, tendo-se assim valores menos negativos no período
noturno. O SR obtido ao longo do ciclo da cultura do pimentão foi de 1431,07MJ.m-2 e 1879,83MJ.m-2,
respectivamente para as condições de cultivo protegido e de campo, obtendo-se uma relação percentual de 76,13%
SRpt/SRca).
Os valores de SR em cultivo protegido foram menores que em condição de cultivo de campo, ao longo do
dia na cultura de pimentão, o que é devido à absorção e reflexão de uma fração da radiação direta pelo polietileno
de baixa de densidade (PEBD), contudo em condições de saldo de radiação negativo (à noite) os valores em
condição de campo são mais negativos, ou seja, ocorrem maiores perdas de energia em condição de campo devido
à contra-radiação do polietileno, o qual impede a passagem de uma fração da componente de onda longa, pois o
mesmo apresenta elevada permeabilidade à radiação de onda longa, em torno de 80%, contribuindo para uma
menor perda de energia noturna em condição de cultivo protegido, conforme visto na Figura 3.
18
FCSpt = 30,54MJ.m
-2
FCSca=118,91MJ.m
(b)
3.0
2.5
2.0
10
1.5
-2
12
8
MJ.m
MJ.m
-2
14
-2
3.5
-2
SRpt =1431,07MJ.m
-2
SRca=1879,83MJ.m
(a)
16
6
1.0
0.5
0.0
4
-0.5
2
-1.0
0
-1.5
-2.0
-2
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
15
195
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195
D.A.T.
D.A.T.
FIGURA 8 – Comparação do comportamento do SR (a) e do FCS (b) em condições de cultivo protegido (pt) e em
cultivo de campo (ca) , durante o ciclo da cultura do pimentão.
Segundo a Figura 8(b), durante o ciclo da cultura de pimentão, o FCS em condição de cultivo protegido
representou 30,54MJ.m-2 e 118,91MJ.m-2 em condição de cultivo de campo. Observa-se que o FCS ao longo do
ciclo da cultura variou menos na condição de cultivo protegido, pois no mesmo as plantas se desenvolveram mais,
apresentando um dossel mais homogêneo após os 75 d.a.t., sendo que a partir daí houve um maior sombreamento
do solo nessa condição, causando uma diminuição da quantidade de energia que chegava ao solo no período diurno.
CONCLUSÕES
Através dos resultados obtidos podemos concluir para o ciclo da cultura do pimentão que o cultivo
protegido:
- apresentou um maior aumento em altura de plantas e do acúmulo de matéria seca total, demonstrando
que nessa condição a cultura foi mais eficiente na conversão da radiação líquida disponível em matéria
seca total, apresentando conseqüentemente um maior rendimento em relação ao cultivo de campo;
19
-
apresentou os menores valores de SR e da totalização FCS+LE+H, justificado pelas maiores perdas de energia
em cultivo de campo.
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20