NAIME, J. de M.

SHINYA, V. T.

VAZ, C. M. P.

Infoteca-e

Programa para EstimativaIndireta da Curva de Retençãoda Água no Solo60ResumoO conhecimento das propriedades hídricas do solo é fundamental para o estabelecimento de boas práticas agrícolas, bem como de técnicas de irrigação e drenagem. Entretanto, a determinação convencional da curva de retenção da água no solo é tão trabalhosa e demorada que inviabiliza  análises de numerosos conjuntos de amostras, requeridos pela agricultura de precisão para o manejo  do solo. Métodos de estimativa da capacidade de retenção de água, baseados em parâmetros de fácil determinação e/ou disponíveis em levantamentos de solos, têm despertado, recentemente, interesse da comunidade científica. Vaz et al. (2004) testaram e validaram o modelo de Arya-Paris (1981)  para os solos mais representativos do estado de São Paulo. Este método utiliza a similaridade entre as  curvas de distribuição de tamanho de partículas e a de retenção. O tamanho dos poros é associado à um certo volume de poros, determinado através de escalonamento (Arya et al. 1999). Comparando com métodos de funções de pedotransferência (PTF), o modelo de Arya-Paris é interessante, pois é semi-empírico, com embasamento físico, enquanto que PTF é puramente empírica e matemática. Vaz et al. (2004) implementaram, para avaliações com solos brasileiros, o modelo de Arya-Paris em planilhas eletrônicas. O uso desta ferramenta é umtrabalho meticuloso que exige conhecimento do modelo e da estrutura de cálculos da planilha. Com o objetivo de automatizar todos os cálculos da obtenção da curva de retenção por meio do modelo Arya-Paris, a partir dos dados obtidos pelo analisador granulométrico (Vaz et al., 1999), foi desenvolvido um programa, com interface amigável e acessível para não especialistas, de determinação da curva de retenção da água no solo de forma automática e integrada com esse instrumento.O modelo Arya-Paris utiliza a equação textural para calcular as concentrações dos agrupamentos de tamanho de partículas. Cinco métodos de interpolação (sigmoidal, Gompertz, Fredlund, loglinear e Smettem) foram avaliados para escolher aqueles que ajustam melhor a curva textural e a de retenção, comparados com valores experimentais. O analisador granulométrico obtém 26 pontos da curva de distribuição de tamanho de partículas (Naime et al., 2001). Esta curva é dividida em n frações de diferentes diâmetros e a parte sólida de cada fração é hipoteticamente agrupada em cubos preenchidos por partículas esféricas. O volume de poros de cada agrupamento é calculado usando a densidade global e a densidade das partículas do solo estruturado. Arya e Paris propuseram 20 agrupamentos de frações de diâmetros com os seguintes limites: 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1500 e .1 Pesquisador, 2 Bacharelanda em Informática, USP-ICMC, CEP 13560-970, São Carlos-SP3 Pesquisador, Eng. Eletrônico, Dr., Embrapa Instrumentação Agropecuária, C.P. 741, CEP 13560-970, São Carlos, SP, naime@cnpdia.embrapa.brFísico, Dr., Embrapa Instrumentação Agropecuária, C.P. 741, CEP 13560-970, São Carlos, SP, vaz@cnpdia.embrapa.br1João de Mendonça Naime2Vivien Tammy Shinya3Carlos Manoel Pedro VazISSN 1517-4786Outubro, 2004São Carlos, SPImagem: João M. Naime 2Programa para Estimativa Indireta da Curva de Retenção da Água no SoloFigura 2  Curva de retenção: cálculo dos erros para os métodos de interpolação.Figura 3  Granulometria e curva de retenção da água no solo.Na tabela da Fig. 3 são apresentados os valores de diâmetro e concentração lidos do arquivo e os valores de umidade e pressão obtidos pelo modelo de AP. A caixa branca contém dados do resultado da análise importantes, como os parâmetros das interpolações. O gráfico superior representa os pontos obtidos no analisador granulométrico (pontos verdes) e a curva de distribuição do tamanho das partículas interpolada pela sigmóide (linha vermelha). A caixa branca entre os gráficos contém as frações de areia, silte e argila. O gráfico inferior apresenta a curva de retenção, os pontos azuis foram obtidos pelo modelo de AP e a linha rosada é a curva de retenção interpolada pelo método de VG.O programa é fácil e rápido de ser utilizado, não é necessário conhecer os modelos. As avaliações com 109 amostras, comparado-se medidas convencionais, validaram este programa.Agradecimentos: Embrapa e FAPESP (Proc. 01/04791-5).2000 µm. Começando com a primeira fração (1µm), os volumes de poros são progressivamente somados, o resultado é dividido pelo volume total para obtenção da umidade volumétrica nos limites superiores das frações de massa sucessivas. Os raios de poros equivalentes são calculados para cada fração e convertidos para pressões (h, cm de água) através da equação da capilaridade. Vaz et al. (2003) descreveram detalhadamente o modelo de Arya-Paris para esta aplicação.Para definir os métodos utilizados na versão final do programa do usuário, uma versão anterior avaliou, para as 109 amostras, os 5 métodos de interpolação para a curva de distribuição do tamanho das partículas e, dentre estes, verifica qual produz a melhor aproximação da curva de retenção experimental, quando aplicado o modelo de Arya-Paris. As Figuras 1 e 2 mostram a telas do programa na versão de avaliação dos métodos de interpolação. No módulo Granulometria (Figura 1) os dados do arquivo são lidos automaticamente por meio do botão “Abrir Arquivo” e o cálculo das curvas é obtido como o botão “Curvas”. A função sigmoidal é a que melhor ajusta as curvas de textura.Em cada um dos 5 métodos de interpolação, θ e h são calculados e os parâmetros de van Genuchten, ajustados para interpolar a curva de retenção. A análise dos desvios, através do erro médio quadrático (RMSE) e 2do fator de correlação (R ), para 109 amostras de solo mostraram que a interpolação por Gompertz, na maioria dos casos, é a que melhor ajusta a curva de retenção.Figura 1  Módulo da granulometria: interpolações da curva textural.Os gráficos da Figura 1 mostram os pontos da curva de distribuição do tamanho das partículas lidos do arquivo (pontos verdes) e as curvas interpoladas (linhas vermelhas) pelos 5 métodos citados. Os resultados são apresentados nas tabelas desse módulo.O módulo Análise do Erro (Figura 2) mostra as curvas de retenção obtidas em cada método de interpolação, juntamente com as curvas experimentais, para cada um dos métodos e a comparação do RMSE no gráfico de barras.A Fig. 3 mostra a versão final de usuário do programa desenvolvido com base na análise dos resultados. O arquivo de dados da textura, gerado pelo analisador granulométrico, é lido interpola a granulometria pela função logística e a curva de retenção pelo método de Gompertz.   VAZ, C. M. P.; NAIME, J. M.; MACEDO, A. Soil particle size fractions determined by gamma-ray attenuation. Soil Science, Baltimore, v. 164, n. 6, p. 403-410, 1999.VAZ, C. M. P.; IOSSI, M. F.; NAIME, J. M.; MACEDO, A. Validação de modelos para estimativa indireta da capacidade de retenção da água nos solos. São Carlos: Embrapa Instrumentação Agropecuária, 2004. (Embrapa Instrumentação Agropecuária. Comunicado Técnico, 61).VAZ, C. M. P.; IOSSI, M. F.; NAIME, J. M.; MACEDO, A.; REICHERT, J. M.; REINERT, D. J.; COOPER, M. Estimating soil water retention from particle size distribution for Brazilian soils. Soil Sci. Soc. Am. J., Madison, 2004. (no prelo).3Referências BibliograficasARYA, L. M.; PARIS, J. F. A physicoempirical model to predict soil moisture characteristics from particle-size distribution and bulk density data. Soil Sci. Soc. Am. J., Madison, v. 45, p. 1023-1030, 1981.NAIME, J. M.; VAZ, C. M. P.; MACEDO, A. Automated soil particle size analyzer based on gamma-ray attenuation. Computers and Electronics in Agriculture, Amsterdam, v. 31, n. 3, p. 295-304, 2001.VAN GENUCHTEN, M. T. A closed form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J., Madison, v. 44, p. 892-898, 1980.Programa para Estimativa Indireta da Curva de Retenção da Água no SoloComunicadoTécnico, 60Exemplares desta edição podem ser adquiridos na:Embrapa Instrumentação AgropecuáriaRua XV de Novembro, 1542 - Caixa Postal 741CEP 13560-970 - São Carlos-SPFone: 16 3374 2477Fax: 16 3372 5958E-mail: sac@cnpdia.embrapa.brwww.cnpdia.embrapa.br1a. edição1a. impressão 2004: tiragem 300Ministério da Agricultura,Pecuária e AbastecimentoComitê dePublicaçõesExpedientePresidente: Dr. Luiz Henrique Capparelli MattosoSecretária Executiva: Valéria de Fátima CardosoMembros: Dra. Débora Marcondes B. P. Milori,Dr. João de Mendonça Naime,Dr. Washington Luiz de Barros MeloMembro Suplente: Dr. Paulo S. P. Herrmann JuniorSupervisor editorial: Dr. Rubens Bernardes FilhoRevisão de texto: Valéria de Fatima CardosoTratamento das ilustrações: Valentim MonzaneEditoração eletrônica: Valentim Monzane´

Programa para Estimativa Indireta da Curva de Retenção da Água no Solo.

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Programa para Estimativa Indireta da Curva de Retenção da Água no Solo.

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