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Tipo do documento: Dissertação
Título: Manejo de irrigação via sensores de solo e fontes nitrogenadas no crescimento da cana-de-açúcar
Título(s) alternativo(s): Irrigation management via soil sensors and nitrogen sources in sugarcane growth
Autor: FRANCO, Laís Barreto 
Primeiro orientador: ALMEIDA, Ceres Duarte Guedes Cabral de
Primeiro membro da banca: SILVA, Gerônimo Ferreira da
Segundo membro da banca: SIMÕES NETO, Djalma Euzébio
Terceiro membro da banca: SALDANHA, Eduardo César Medeiros
Resumo: O manejo da irrigação, por meio da utilização de sensores eletrônicos que estimam em tempo real o conteúdo de água no solo, e de N-fertilizante têm demonstrado efeito sinérgico positivo no desenvolvimento vegetal e potencial produtivo da cana-de-açúcar. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar o desempenho de diferentes sensores eletrônicos de umidade do solo na otimização do manejo da irrigação, visando elevar a precisão no uso racional da água, como também comparar o desenvolvimento inicial da cana-de-açúcar sob diferentes fontes de nitrogênio. O experimento foi conduzido em ambiente protegido do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal Rural de Pernambuco, campus Recife-PE, entre os meses de abril a maio de 2019, inicialmente para calibração dos sensores; e, de dezembro de 2019 e março de 2020, para avaliação do desempenho destes no desenvolvimento inicial da cultura estudada sob diferentes fontes de nitrogênio. Para calibração, os sensores EC-5, 5TE e Diviner foram posicionados verticalmente nos vasos, com quatro repetições para cada tipo de solo (texturas franco argilo arenosa e areia). Após atingir a saturação por capilaridade, os vasos foram colocados em uma bancada, a fim de permitir a drenagem do excesso de água. Em seguida, os vasos foram pesados e realizadas as respectivas leituras de umidade do solo, representando a umidade equivalente à capacidade de campo. Diariamente, e em horário fixo (8 h), foram realizadas as pesagens e a leitura de cada sensor eletrônico. Os resultados foram submetidos à análise de regressão e, os índices estatísticos de Willmott, RMSE, coeficiente de determinação e erro médio foram utilizados para avaliar a qualidade do ajuste entre os valores medidos (umidade gravimétrica) e estimados pelos sensores de umidade de solo. Os sensores apresentaram equações de calibração de modelo linear para ambos os solos, e as análises apontaram boa correlação entre as leituras de umidade volumétrica medida e a estimada para ambos os solos com R2 acima de 0,94. A equação de calibração dos fabricantes de todos os sensores, EC-5, 5TE e Diviner superestimaram 2,77; 9,88 e 7,51%, respectivamente, os valores reais de umidade para o solo de textura mais arenosa e subestimaram em 21,88, 15,63 e 7,64%, de modo respectivo, no solo franco argilo arenosa, resultando em erros da determinação da lâmina de irrigação e, consequentemente, na quantidade de água demandada pela cultura. Sendo assim, e considerando a importância da mensuração da umidade do solo para o manejo da agricultura irrigada, os resultados desta pesquisa reforçam a necessidade de calibrar os sensores capacitivos ECH2O e Diviner em solos franco argilo arenosa e areia para fins de irrigação, visando o uso racional dos recursos naturais. De posse das equações de calibração, o segundo experimento foi conduzido para avaliar o desempenho dos sensores de umidades do solo (EC-5, 5TE e Diviner 2000) e da aplicação de duas fontes de nitrogênio (NH4)2SO4 e NH4NO3) nas variáveis biométricas da cana-de-açúcar. Para tanto, os tratamentos foram arranjados em delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3 x 2, com 4 repetições, totalizando 24 parcelas experimentais. A irrigação foi realizada automaticamente, mediante um controlador eletrônico, de modo a aplicar as lâminas de irrigação de acordo com os tratamentos estabelecidos. As variáveis biométricas foram avaliadas mensalmente e ao final do experimento. Os resultados das variáveis biométricas foram submetidos à análise de variância, em nível de 0,05 de probabilidade. Como resultado para o solo franco argilo arenosa, os tratamentos nitrato de amônio utilizando o sensor 5TE e sulfato de amônio com EC-5 apresentaram maior eficiência do uso da água para as variáveis de massa seca 0,17 e 0,19 kg m-3, respectivamente, e massa fresca com 0,49 kg m-3 para ambos os tratamentos.
Abstract: The management of irrigation, through the use of electronic sensors that estimate in real time the soil water content, and of N-fertilizer have demonstrated a positive synergistic effect on plant development and productive potential of different varieties of sugarcane. Thus, the objective of this research was to evaluate the performance of different electronic sensors of soil moisture in the optimization of irrigation management, aiming to increase the precision in the rational use of water, as well as to compare the initial development of sugarcane under different sources of nitrogen. The experiment was carried out in a protected environment at the Agricultural Engineering Department of the Federal Rural University of Pernambuco, campus Recife-PE, between April and May 2019, initially for the calibration of sensors; and, from December 2019 and March 2020, to assess their performance in the initial development of the sugarcane under different sources of nitrogen. For calibration, the EC-5, 5TE and Diviner sensors were positioned vertically in the pots, with four replicates for each type of soil (sandy clay loam and sandy textural classes). After reaching capillarity saturation, the pots were placed on a bench in order to allow the drainage of excess water. Then, the pots were weighed and the respective soil moisture readings were performed, representing the moisture equivalent to the field capacity. Weighing and reading each electronic sensor was performed daily and at a fixed time (8 am). The results were subjected to regression analysis and the statistical indexes Willmott, RMSE, determination coefficient and mean error were used to assess the quality of the fit between the measured values (gravimetric moisture) and estimated by soil moisture sensors. The sensors presented linear model calibration equations for both soils, and the analyzes showed a good correlation between the readings measured volumetric moisture and the estimated for both soils with R2 above 0.94. The manufacturers calibration equation of all sensors, EC-5, 5TE and Diviner overestimated 2.8; 13.86 and 7.51%, respectively, the real moisture values for the sandy soil and underestimated by 21.88, 15.63 and 7.64%, respectively, in the sandy clay loam soil, resulting in errors in determining the irrigation depth and, consequently, in the amount of water required by the crop. Thus, and considering the importance of measuring soil moisture for the management of irrigated agriculture, the results of this research reinforce the need to calibrate the capacitive sensors ECH2O and Diviner in sandy clay loam and sandy soils for irrigation purposes, aiming at the use rational use of natural resources. After this step, the second experiment was carried out to evaluate the performance of soil moisture sensors (EC-5, 5TE and Diviner 2000) and the effects of application of two sources of nitrogen ((NH4)2SO4 and NH4NO3), in the biometric variables. Therefore, the treatments were arranged in a completely randomized design, in a 3 x 2 factorial scheme, with 4 replications, totaling 24 experimental plots. The irrigation was carried out automatically, using an electronic controller, in order to apply the irrigation depths according to the established treatments. Biometric variables were assessed monthly and at the end of the experiment. The results of the biometric variables were subjected to analysis of variance, at the level of 0.05 probability. As a result for the sandy clay loam soil, the ammonium nitrate treatments using the 5TE sensor and ammonium sulfate with EC-5 showed greater water use efficiency for dry mass 0.17 and 0.19 kg m-3, respectively, and fresh mass with 0.49 kg m-3 and for both treatments.
Palavras-chave: Cana-de-açúcar
Irrigação
Umidade do solo
Sensor de umidade
Adubação nitrogenada
Área(s) do CNPq: CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal Rural de Pernambuco
Sigla da instituição: UFRPE
Departamento: Departamento de Engenharia Agrícola
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Citação: FRANCO, Laís Barreto. Manejo de irrigação via sensores de solo e fontes nitrogenadas no crescimento da cana-de-açúcar. 2020. 95 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/9097
Data de defesa: 28-Abr-2020
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Agrícola

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