Modelagem baseada em processos da extração de água pelas raízes e da água disponível às plantas em escala de campo

Autor(es)

Marina Luciana Abrêu de Melo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALA/BC)
• Data de defesa: 2024-06-18

Membros da banca

Quirijn de Jong van Lier; Angelica Durigon; Paulo Ivonir Gubiani

• Orientador: Quirijn de Jong van Lier

Resumo

Os processos de transferência de água no contínuo solo-planta-atmosfera podem ser descritos por meio de princípios físicos integrados em estruturas de modelagem. Esta tese tem como objetivo aprimorar a avaliação das necessidades hídricas das culturas em sistemas agrícolas por meio da i) avaliação de um modelo de extração de água do solo pelas raízes (RWU) baseado em processos para a simulação do crescimento da cultura e do uso da água em escala de campo e ii) proposta de um novo método baseado em processos para determinar a água disponível às plantas (PAW). O Capítulo 1 consiste em uma introdução geral a esta pesquisa. O Capítulo 2 foi dedicado à revisão das suposições dos modelos de balanço hídrico do solo e RWU que não consideram explicitamente o efeito das propriedades hidráulicas do solo na evapotranspiração da cultura. Os argumentos foram ilustrados por análises comparativas que evidenciaram a superioridade dos modelos baseados em processos para a simulação da dinâmica da água no solo e do uso da água por diferentes culturas. Os Capítulos 3 e 4 são partes de um estudo que visou avaliar uma estrutura de modelagem baseada em processos (o modelo agro-hidrológico SWAP com a função de RWU MFlux) para simular a transpiração da cultura, o estresse hídrico por seca, o crescimento da cultura, a dinâmica da água no solo e os componentes do balanço hídrico do solo para cenários de cultivo de soja e trigo em um clima de inverno seco no sudeste do Brasil. No Capítulo 3, uma análise de sensibilidade aos parâmetros de RWU do modelo SWAP/MFlux realizada com diferentes métodos revelou que a densidade de comprimento da raiz é o parâmetro mais sensível para previsões de estresse hídrico por seca. No Capítulo 4, o SWAP/MFlux foi calibrado e avaliado utilizando dados de experimentos de campo com as culturas da soja e do trigo em Piracicaba, São Paulo, Brasil. Os parâmetros da cultura foram calibrados utilizando observações de variáveis de crescimento, como índice de área foliar, altura da cultura e massa seca da parte aérea. Os parâmetros hidráulicos do solo e alguns parâmetros de RWU foram otimizados por modelagem inversa usando dados observados de conteúdo de água no solo e evapotranspiração da cultura. Após o procedimento de otimização, houve uma boa concordância entre as variáveis medidas e simuladas em uma resolução de tempo diária. O capítulo também inclui simulações de longo prazo da produtividade da cultura, da produtividade da água, da quantidade de água de irrigação e do balanço hídrico do solo para três cenários de manejo hídrico, demostrando que um critério de irrigação baseado na evapotranspiração relativa pode reduzir a quantidade de irrigação e aumentar a produtividade da água de irrigação com uma ligeira diminuição na produtividade da cultura em comparação com um critério baseado na água totalmente disponível. O Capítulo 5 apresenta uma nova abordagem baseada em processos para determinar a PAW (o método baseado em fluxo, FBM). O FBM proposto considera explicitamente as propriedades hidráulicas do solo, as características de enraizamento e a demanda evaporativa da atmosfera. Depois de aplicar o FBM a vários cenários, sua robustez foi comprovada, representando uma importante contribuição para a pesquisa da zona vadosa. O Capítulo 6 conclui esta tese com uma discussão geral e perspectivas futuras. (AU)

• Processo FAPESP: 20/07294-3 - Limitações à evapotranspiração na transferência de água entre solo, planta e atmosfera: revisitando o coeficiente de cultura
• Beneficiário: Marina Luciana Abreu de Melo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado