Partição dos componentes do balanço de energia na cultura do
girassol irrigada
Jeanine Falconi Acosta1, Pedro Vieira de Azevedo2, José Renato Cortez Bezerra3
1
Meteorologista, doutoranda Depto. de Engenharia de Biossistemas, Escola Superior de Agricultura
¨Luiz de Queiroz¨, USP, Piracicaba – SP, Fone: (0 xx19) 3429 4283, [email protected]
2
Eng. Agrônomo, Prof. Doutor, Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas, UACA/CTRN/UFCG,
Campina Grande – PB
3
Eng. Agrônomo, Doutor, Pesquisador da Embrapa Algodão, Campina Grande – PB
Abstract
Energy balance components in irrigated sunflower crop were evaluated with
experimental data obtained at the Agricultural Research Corporation of Rio Grande do Norte
(EMPARN), located in Apodi – RN (latitude: 5°39’51’’S, longitude: 37°47’56’’W e altitude:
150m). The components were analyzed using the Bowen ratio method. A
micrometeorological tower was installed with: one net radiometer to measure net radiation
(Rn); two psicrometers with cooper-constantan thermocouples to measure wet and dry
temperatures; two fluximeters at 0.02m deep, to measure heat flux in soil. It was concluded
that: 1) The sunflower culture grew 1.73m high; the major variation of high occurred in the
vegetative development (0.93m) and the minor occurred in the physiological maturation
(0.04m); 2) Latent heat flux (LE) represented the major percentage of net radiation in all
sunflower growth stages, with maximum of 97.8% in flowering stage and minimum of 76.5%
in germination stage.
Key-words: net radiation, latent het flux, het flux in soil.
1. Introdução
Embora o lisímetro seja o método mais preciso na quantificação da evapotranspiração
de culturas, sua instalação e manejo são técnicas difíceis e de altos custos. Por isso, tem-se
recorrido a outros métodos de estimativas, como o balanço de energia. O balanço de energia
tem sido empregado por vários pesquisadores (WANG e BRAS, 2001; AZEVEDO et al.,
2005; MOURA, 2005; entre outros), apesar de que a técnica não reflete a natureza turbulenta
do processo (STEDUTO e HSIAO, 1998).
MOURA (2005) afirma que o saldo de radiação é o resultado das trocas de energia
radiativa estabelecidas na interface solo-planta-atmosfera. Do ponto de vista energético, o
saldo de radiação sobre áreas vegetadas pode ser considerado como a energia utilizada para
transferir água da superfície do solo úmido e do interior das plantas para a atmosfera, sob a
forma de vapor, podendo ser considerado como a evapotranspiração da cultura.
O conhecimento da evapotranspiração contribui para o correto uso de água nos cultivos, já
que suas fases críticas de desenvolvimento vegetativo e reprodutivo são limitadas pelo fator
hídrico.
BOWEN (1926) estabeleceu a relação entre os fluxos de calor sensível e latente, em
função dos gradientes de pressão de vapor e de temperatura observados sobre a superfície.
Tal relação, denominada razão de Bowen (β), tornou-se um método indireto de determinação
da evapotranspiração de culturas (ETc), o qual é um método prático e simples, capaz de
determinar de forma prática e precisa a evapotranspiração de culturas em diferentes
ambientes. Portanto, este estudo objetivou a determinação da partição dos componentes do
balanço de energia sobre um cultivo de girassol na região da Chapada do Apodi-RN.
2. Material e Métodos
O experimento de campo foi realizado na Fazenda Experimental da Empresa de
Pesquisa Agropecuária do Rio Grande do Norte - EMPARN, localizada no município de
Apodi - RN, com coordenadas geográficas de 5° 39´51´´S de latitude, 37° 47´56´´W de
longitude e altitude de 150 m. Numa torre micrometeorológica foram instalados: um saldo
radiômetro para medição do saldo de radiação (Rn); dois psicrômetros com termopares de
cobre-constantan, para medir as temperaturas dos bulbos seco e úmido e dois fluxímetros a
0,02 m de profundidade, para medir o fluxo de calor no solo.
Neste estudo foi usada a equação do balanço de energia:
Rn  LE  H  G  S  P
(1)
em que: Rn é o saldo de radiação; LE é o fluxo de calor latente; H é o fluxo de calor sensível;
G é o fluxo de calor no solo; S é a energia armazenada na copa das árvores; P é a energia
utilizada no processo fotossintético, todos em (W.m-2). Os termos S e P foram desprezados,
devido à sua pequena representatividade em relação ao saldo de radiação e à dificuldade no
seu cômputo.
A resolução da equação (1) foi obtida por medidas de Rn e G e estimativas de LE e H,
utilizando o método da razão de Bowen (β):
T
P0 C P  Kh  Z
H
 Kh  T
(2)


 



LE
L  Kw  e
 Kw  e
z
Segundo Verma et al. (1978), na ausência de advecção de calor sensível e em condições de
neutralidade e estabilidade atmosférica, os coeficientes de difusão turbulenta de calor sensível
e vapor d’água são aproximadamente iguais (Kh  Kw), então a equação (2) ser expressa:
T
(3)
 
e
em que:  é a constante psicrométrica (KPa.oC-1); ∆T e ∆e são as diferenças da temperatura do
ar (°C) e da pressão real de vapor d´água (kPa) em dois níveis acima da superfície vegetada,
respectivamente.
O fluxo de calor latente (LE) foi obtido substituindo a equação (3) na equação (1):
Rn  G
LE 
(4)
1 
Por fim, o fluxo de calor sensível (H) foi obtido por:
H  Rn  LE  G
(5)
3. Resultados e Discussão
A cultura do girassol apresentou um ciclo de 91 dias, distribuídos nas diferentes fases
fenológicas conforme Tabela 1.
Tabela 1: Duração das fases fenológicas do ciclo do girassol, cultivar Catissol I, cultivado na
região da Chapada do Apodi-RN
Fase
Estádio
Período
N° dias
I
Germinação
5 set. a 20 set. 2008
16
II
Desenvolvimento vegetativo 21 set. a 15 out. 2008
25
III
Floração
16 out. a 9 nov. 2008
25
IV
Maturação fisiológica
10 nov. a 4 dez. 2008
25
Total
91
O comportamento da altura das plantas é apresentado na Figura1. Foi observado, no
final do experimento, que a cultura do girassol atingiu uma altura de 1,73 m, sendo que a
maior variação no crescimento ocorreu na Fase II (Desenvolvimento vegetativo) equivalente a
0,93 m, enquanto que a Fase IV (Maturação fisiológica) apresentou uma menor variação da
altura das plantas (0,04 m).
Figura 1: Altura (m) do girassol ao longo do ciclo vegetativo do girassol, cultivar
Catissol I, cultivado na região da Chapada do Apodí-RN.
Os balanços médio e diário de energia sobre a cultura são apresentados na Tabela 2 e
na Figura 2, respectivamente. O saldo de radiação foi maior na Fase III do ciclo da cultura
(Floração), com um valor total médio de aproximadamente 411,4 W.m-2, dos quais 97,8%
corresponderam ao fluxo de calor latente (LE), 4,2% ao fluxo de calor sensível (H) e -2% ao
fluxo de calor no solo (G). Dos componentes do balanço de energia analisados nesta pesquisa,
o fluxo de calor latente (LE) representou maiores porcentagens do saldo total de radiação em
todas as fases do ciclo do girassol, sendo que sua maior representatividade ocorreu na Fase III
(97,8%) e a menor na Fase I (76,5%). Na fase de maturação fisiológica (Fase IV) o fluxo de
calor sensível (H) representou 15% do saldo de radiação (384,5 W.m-2) enquanto que na fase
de floração representou apenas 4,2% do saldo de radiação (411,4 W.m-2). O fluxo de calor no
solo apresentou maiores valores durante a Fase I (Germinação), equivalentes a 12,2% do
saldo de radiação (346 W.m-2) e menores valores na Fase IV (maturação fisiológica)
aproximando-se de -1,1% do saldo de radiação (384,5 W.m-2).
Silva et al. (2007) observaram que o saldo de radiação (Rn) apresentou valor
equivalente a 60% da radiação global. O fluxo de calor sensível (H) teve participação mínima
no balanço de energia, enquanto o fluxo de calor latente de evaporação (LE) apresentou maior
contribuição, utilizando aproximadamente 100% da energia disponível. Frisina & Escobedo
(1999) concluíram que o fluxo de calor latente (LE) é maior no meio externo em relação ao
interior da estufa, enquanto os fluxos de calor no solo (G) e sensível (H) são maiores no
interior da estufa. Teixeira (2001) concluíram que 87% do saldo de radiação sobre a cultura
da bananeira é consumido, em média, como fluxo de calor latente (LE), 11% como fluxo de
calor no solo (G) e 2% como fluxo de calor sensível (H). Também, utilizando o método da
razão de Bowen, Heilman et al. (1994) observaram que, sob condições de instabilidade acima
das plantas, 46 e 61%, 17-28% e 11-29% são consumidos como calor latente (LE), calor
latente (LE) e calor no solo (G), respectivamente. Já Cunha et al. (1996) verificaram que o
saldo de radiação sobre uma cultura de milho é fracionado em 80% para calor latente (LE),
14% para calor sensível (H) e em 6% para calor no solo (G). Resultados semelhantes foram
encontrados por Teixeira et al. (1997) com a cultura da videira, em que 82% do saldo de
radiação foi de fluxo de calor latente (LE), 13% em fluxo de calor sensível (H) e 5% em fluxo
de calor no solo (G).
Tabela 2: Valores médios do saldo de radiação e seus componentes durante as fases do ciclo
fenológico do girassol, cultivado na região da Chapada do Apodí-RN.
Fase
Rn (W.m-2) LE/Rn (%) H/Rn (%) G/Rn (%)
I (Germinação)
346
76,5
11,3
12,2
II (Desenvolvimento vegetativo)
377,7
95,9
7
-2,9
III (Floração)
411,4
97,8
4,2
-2
IV (Maturação fisiológica)
384,5
86,1
15
-1,1
Média
379,9
89,1
9,4
1,5
Figura 1: Balanço de energia diário para o ciclo fenológico do girassol, cultivado na região da
Chapada do Apodí-RN.
4. Conclusões
Os resultados obtidos permitem concluir que: 1) A cultura do girassol, cultivar
Catissol I, cultivado na região da Chapada do Apodí-RN, atingiu uma altura de 1,73 m, sendo
que a maior variação no crescimento ocorreu na Fase II (Desenvolvimento vegetativo)
equivalente a 0,93 m, enquanto que a Fase IV (Maturação fisiológica) apresentou uma menor
variação da altura das plantas (0,04 m); 2) Dos componentes do balanço de energia analisados
nesta pesquisa, o fluxo de calor latente (LE) representou as maiores porcentagens do saldo de
radiação em todas as fases do ciclo do girassol, sendo a maior representatividade ocorreu na
Fase de Floração (97,8%) e a menor na Fase de Germinação (76,5%).
5. Agradecimentos
Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e
Tecnológico – CNPq, pela bolsa concedida, e à Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
– Embrapa/Algodão.
6. Referências Bibliográficas
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