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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
Centro de Tecnologia e Recursos Naturais
Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola
Curso de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
BALANÇO DE ENERGIA E EVAPOTRANSPIRAÇÃO DO TOMATEIRO
EM AMBIENTE PROTEGIDO
LIGIA SAMPAIO REIS
CAMPINA GRANDE- PARAIBA- BRASIL
DEZEMBRO-2006
LIGIA SAMPAIO REIS
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BALANÇO DE ENERGIA E EVAPOTRANSPIRAÇÃO DO TOMATEIRO
EM AMBIENTE PROTEGIDO
OREINTADORES
Prof. Dr. CARLOS ALBERTO VIEIRA DE AZEVEDO
Prof. Dr. JOSÉ LEONALDO DE SOUZA
CAMPINA GRANDE - PARAIBA
DEZEMBRO - 2006
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BALANÇO DE ENERGIA E EVAPOTRANSPIRAÇÃO DO TOMATEIRO
EM AMBIENTE PROTEGIDO
LIGIA SAMPAIO REIS
Tese apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Agrícola na Área
de Irrigação e Drenagem da Universidade
Federal de Campina Grande, para obtenção
do Título de Doutor em Engenharia
Agrícola.
CAMPINA GRANDE - PARAIBA
DEZEMBRO – 2006
AGRADECIMENTOS
À Universidade Federal de Campina Grande e ao Departamento de Engenharia Agrícola,
pela oportunidade de aperfeiçoamento.
À Universidade Federal de Alagoas e ao Departamento de Agrometeorologia, pela condição
oferecida para execução das análises experimental.
Ao Professor Dr. Carlos Alberto Vieira de Azevedo pela orientação, apoio, amizade e
principalmente, pelo exemplo de integridade moral e conduta profissional.
Ao Professor Dr. José Leonaldo de Souza, pela orientação durante todo o período de
elaboração e de execução deste trabalho.
A minha grande amiga irmã, Josivanda pelo exemplo de humildade, carinho e respeito ao
próximo, por tudo que aprendi com você.
A minha filha, Lívia que me ajudou a superar toda dor; as minhas irmãs, Jessie e
Rosangela, e aos meus pais, Volney e Daí, por me incentivarem a ir sempre em frente.
Ao Professor Iedo Teodoro, pela colaboração nos trabalhos de campo.
Aos Professores Abel Washington, Lailton Soares, e Aloísio Martins, pelo na minha
liberação e ajuda na execução do trabalho.
Aos amigos Tânia Marta e Jakes Allan, que mesmo distante sempre me deram força.
A D.Nora, escritora, amiga e mãe, que me acolheu durante quatro anos.
A todos os professores do Departamento de Engenharia Agrícola, UFCG/PB.
Aos colegas e amigos do Laboratório de Irrigação.
De modo especial aos amigos José Lins, Sally, Germana, Alexandre, Fred e Gustavo.
Aos alunos de graduação, Manoelito, Cícero, Lula e Ricardo, pela ajuda na condução e
coleta dos dados do experimento.
Aos funcionários do Departamento de Engenharia Agrícola da UFCG, pela amizade e
serviços prestados.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Alagoas – FAPEAL, pela concessão da
bolsa de estudos.
Ao CNPq, pelo apoio financeiro.
A minha mãe pela ternura e amor que espalhou no caminho.
Ao meu pai pela razão.
As minhas irmãs pela garra e exemplo de força.
Ofereço
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA CENTRAL DA UFCG
R375b
2006 Reis, Ligia Sampaio.
Balanço de energia e evapotranspiração do tomateiro em ambiente
protegido / Ligia Sampaio Reis. ─ Campina Grande, 2006.
106f.: il..
Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola)
– Universidade Federal de
Campina Grande, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais.
Referências.
Orientadores: Prof. Dr. Carlos Alberto Vieira de Azevedo, Prof. Dr.
José Leonaldo de Souza.
1. Tomate. 2. Evapotranspiração. 3. Balanço de Energia. I. Título.
CDU- 635.64(043)
RESUMO
O conhecimento sobre o crescimento das espécies cultivadas permite planejar e manejar de
forma racional os cultivos, contribuindo para que as espécies consigam expressar todo seu
potencial, além de fornecer dados para a construção de modelos matemáticos capazes de
descrever a necessidade de água das culturas, através do conhecimento da evapotranspiração. O
objetivo principal deste trabalho foi a caracterização energética e hídrica no desenvolvimento do
tomate caqui em ambiente protegido, visando determinação da necessidade de água. Foram feitas
as seguintes determinações: fluxos de calor sensível e latente pelos métodos do balanço de
energia de Bowen e pelo método de Penman-Monteith; coeficiente da cultura através dos
métodos de Linacre, Penman-Monteith e radiação; e evapotranspiração pelos métodos do
balanço hídrico e Penman-Monteith. Durante o período experimental, foram tomadas medidas
semanais de altura das plantas e comprimento e largura das folhas. Foram ajustados modelos para
determinação do índice de área foliar, em função da largura e comprimento das folhas. Comparado
ao modelo de Penman-Monteith, o modelo de Linacre subestimou os valores de ETo, quando o
saldo de radiação (Rn) foi superior a 7,0 MJ m
2
; por outro lado, quando Rn ocorreu na faixa de 4
MJ m
2
o método de Linacre superestimou a ETo. O saldo de radiação foi consumido em 71%
para o fluxo de calor latente no interior do ambiente protegido, e em 15% para o fluxo de calor
sensível. Apesar do comportamento dos dois métodos serem os mesmos, os valores encontrados
pelo método do balanço hídrico foram maiores que os encontrados pelo método de Penman-
Monteith. A relação Rgi e Rge permaneceu constante durante o ciclo com transmissividade de
89%, mostrando, portanto, redução de 18%, provocada pela cobertura de polietileno. A Rg
apesar de mostrar uma concordância elevada, apresentou um maior erro quando comparada aos
outros elementos, mostrando que existem diferenças significativas entre as mediadas obtidas
dentro da estufa e as estimadas pelos dados externos. O valor médio de frutos por planta foi de
21,5, com uma produção de 3,04 kg planta
-1
e uma produtividade de 7,6 kg m
-2
,
totalizando uma
produtividade de 76 t ha
-1
, valor este maior que a média Nacional. Verificou-se, que o maior
consumo de água ocorreu na fase reprodutiva.
ABSTRACT
The knowledge on growth of cultivated species allows to planning and to manage, in a rational
way, the cultivations, contributing so that the species get to express all its potential, besides
supplying data for construction of mathematical models capable to describe the need of water by
crops, through the knowledge of evapotranspiration. The main objective of this work was the
energy and hydric characterization in the development of tomato kaki in greenhouse, seeking
determination of the need of water. The following determinations were performed: sensitive and
latent heat flows by the methods of energy balance of Bowen and by the method of Penman-
Monteith; crop coefficient through the methods of Linacre, Penman-Monteith and radiation; and
evapotranspiration by the methods of water balance and Penman-Monteith. During the
experimental period, weekly measures of plants height and length and width of leaves were
taken. Models were adjusted for determination of the foliar area index, in function of the width and
length of the leaves. Compared to the model of Penman-Monteith, the model of Linacre
underestimated the values of ETo, when the radiation balance (Rn) was superior to 7.0 MJ m
-2
;
on the other hand, when Rn happened in the strip of 4 MJ m
-2
the method of Linacre
overestimated ETo. The radiation balance was consumed in 71% by the latent heat flow inside of
the greenhouse, and in 15% by the sensitive heat flow. In spite of the behavior of the two
methods be the same, the values found by the water balance method were larger than the ones
found by the method of Penman-Monteith. The relationship Rgi and Rge stayed constant during
the cycle with transmissivity of 89%, showing, therefore, reduction of 18%, provoked by the
covering of polyethylene. The Rg, in spite of showing a high agreement, presented a larger error
when compared to the other elements, showing that significant differences exist among the
measures obtained inside of the greenhouse and the ones estimated by the external data. The
mean value of fruits per plant was of 21.5, with a production of 3.04 kg plant
-1
and a productivity
of 7.6 kg m
-2
, totaling a productivity of 76 t ha
-1
, which is a value larger than the National mean.
It was verified that the largest water consumption happened in the reproductive phase.
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS i
LISTA DE FIGURAS iii
LISTA DE SÍMBOLOS vii
RESUMO ix
ABSTRACT x
1 – INTRODUÇÃO 1
2 - REVISÃO DE LITERATURA 3
2.1 - Cultivo em ambiente protegido 3
2.2 - Exigências Bioclimáticas da cultura do Tomate 4
2.3 - Necessidade de água das culturas 6
2.4 - Estimativa da Evapotranspiração 11
2.5 - Produção de Tomate e uso de Água 13
3 - MATERIAL E MÉTODOS 15
3.1 – Material 15
3.1.1 – Caracterização da área experimental 15
3.1.2 - Caracterização do Ambiente Protegido 15
3.1.3 - Descrição do experimento 21
3.1.4 - Observações na planta 23
3.1.4.1. Altura de plantas 23
3.1.4.2. Diâmetro do caule 23
3.1.4.3. Comprimento e largura das folhas 23
3.1.4.4. Número de folhas 23
3.1.4.5. Inicio da floração e da frutificação 24
3.1.4.6. Produção 25
3.1.5 - Observações meteorológicas 25
3.2 – Métodos 27
3.2. 1 - Balanço de Radiação no ambiente protegido 27
3.3.2.Balanço de Energia 28
3.2.2.1 - Razão de Bowen 29
3.2.2.2 - Método combinado de Penman-Monteith 30
3.2.2.3 - Resistência estomática 32
3.2.2.4 - Resistência aerodinâmica da cultura 32
3.2.3 - Estimativa da Evapotranspiração da cultura 33
3.2.5.1 - Balanço Hídrico 33
3.2.5.2 - Método de Penman-Monteith 34
3.2.4 - Estimativa da Evapotranspiração de referencia 35
3.2.4.1 - Método de Linacre 35
3.2.4.2 - Método de Penman-Monteith 36
3.2.4.3 - Método de Radiação (FAO) 36
3.2.5 - Coeficiente da cultura do tomate 37
3.2.6 - Umidade do solo 37
3.2.7 - Análise de crescimento e desenvolvimento da cultura do tomate 38
3.3.7.1 – Altura de plantas 38
3.3.7.2 - Área foliar 38
3.3.7.3 - Índice de área foliar 39
3.2.8 - Análise Estatística 40
4. – RESULTADOS E DISCUSSAO 42
4.1 - Condições meteorológicas do ambiente protegido e campo 42
4.1.1 – Temperatura 42
4.1.2 - Umidade Relativa 47
4.1.3 - Velocidade do vento 50
4.2 - Balanço de Radiação 51
4.2.1 - Radiação fotossinteticamente ativa 56
4.3. Balanço de Energia 60
4.3.1. Variação diária dos componentes de balanço de Energia 61
4.3.2. Variação horária do saldo de radiação fluxo de calor latente e
fluxo de calor sensível obtidos pelos métodos de
Bowen e Penman–Monteith 63
4.3.3. Determinação diária do saldo de radiação fluxo
de calor latente e fluxo de calor sensível obtidos pelos
métodos de Bowen e Penman–Monteith 68
4.3.4. Determinação do saldo de radiação fluxo de calor latente
e fluxo de calor sensível obtidos pelos método Bowen
em um dia de céu limpo e um dia nublado. 70
4.4. Umidade do solo dentro do ambiente protegido 72
4.5. Evapotranspiração da cultura 75
4.5.1 – Métodos do Balanço hídrico e Penman–Monteith 77
4.6. Evapotranspiração de referência (ETo): comparação entre
os métodos do Radiação, Penman–Montheith e Linacre. 79
4. 7. Estádios Fenológico da cultura 83
4.8. Altura de plantas e IAF 84
4.9. Produção 87
4.10. Tratamento e análise dos dados 90
5. CONCLUSÔES 91
6. REFERÊNCIAS BIBLIÓGRAFICAS 92
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 . Análise Granulométrica, Classificação textural e Massa
específica Global do solo da área experimental. 16
Tabela 2 . Média das variáveis microclimáticas; Umidade do ar (%),
Temperatura do ar a 2m (°C), Radiação Global,
Saldo de radiação (MJ m
-2
) e velocidade do vento (ms
-1
)
observado no interior do ambiente protegido durante
todo ciclo do tomateiro. 42
Tabela 3 . Partição do balanço de energia, Saldo de Radiação, Fluxo de
calor latente, Fluxo de calor sensível e razão entre os
fluxos de Saldo de radiação em cultivo protegido
durante o ciclo da cultura de tomate. 61
Tabela 4 . Irrigação (I), Drenagem (D) e a Variação no Armazenamento
de água no solo (∆h) e Evapotranspiração da cultura (ETc.)
do tomate pelos métodos de Penman-Monteith e Lisímetro. 76
Tabela 5 . Coeficiente de cultura nas fases vegetativa, reprodutiva e
maturação do tomateiro cultivado em estufa. 82
Tabela 6 . Valores médios de números de frutos por planta, peso de
fruto, perímetro maior e perímetro menor e produtividade
do tomateiro. 88
Tabela 7 . Classificação dos frutos, peso e valor em porcentagem
em relação ao total produzido. 89
Tabela 8 . Indicadores estatísticos para a análise de concordância
entre as variáveis Tmed, UR, Vv2med, Rg obtidos em
ambiente protegido e no campo. 90
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 . Fixação do plástico agricola sobre a estrutura de arcos e
madeira para formação do ambiente protegido 17
Figura 2 . Instalação do sombrite nas laterais, iniciando na base de
alvenaria até 2m de altura no ambiente protegido 18
Figura 3 . Detalhes da Instalação dos lisímetros e sistema de drenagem 19
Figura 4 . Detalhes da Instalação dos lisímetros e sistema de drenagem. 20
Figura 5 . Fases de preenchimento dos lisímetros: camada de brita areia
e o solo retirado da área, seguido de compactação manual. 21
Figura 6 . Visão geral do ambiente protegido com a cultura do tomate.
Figura 7 . Detalhe do sistema de irrigação por gotejamento no ambiente
protegido. 22
Figura 8 . Estação automática para o monitoramento das condições
micrometeorológicas, localizado no centro da área. 24
Figura 9 . Detalhe da torre da Estação automática para o monitoramento
micrometeorologico. 25
Figura 10 . Razão entreTemperatura média interna (ºC) e temperatura
média externa diária durante todo o ciclo da cultura do tomate 26
Figura 11 . Relação entre Umidade Relativa encontrada no interior da
estufa plástica e no campo durante todo o desenvolvimento
da cultura do tomate 27
Figura 12 . Temperatura média diária (ºC), no interior da estufa e no
campo 44
Figura 13 . Temperatura mínima diária (ºC),no interior e fora da estufa. 44
Figura 14 . Temperatura máxima (ºC), no interior da estufa e no campo. 45
Figura 15 . Temperatura média do ar diurna (tdi) e noturna (tni) no
interior do ambiente protegido durante todo ciclo
fenológico do tomate. 46
Figura 16 . Relação entre a temperatura média interna (ºC) e
temperatura média externa durante todo ciclo da cultura. 47
Figura 17 . Umidade Relativa diária dentro (A) do ambiente
protegido e no campo (B). 48
Figura 18 . Relação entre Umidade Relativa encontrada no
interior da estufa plástica e no campo, durante todo
o desenvolvimento da cultura do tomate. 49
Figura 19 . Umidade Relativa diurna no interior da estufa plástica
e no campo durante todo o desenvolvimento da cultura
do tomate. 50
Figura 20 . Umidade Relativa noturna encontrada no interior da
estufa plástica e no campo durante todo o
desenvolvimento da cultura do tomate. 50
Figura 21 . Velocidade do vento diária encontrada no interior
da estufa plástica (A) e no campo (B). 51
Figura 22 . Radiação solar global diária no interior da estufa
plástica (A) e no campo (B). 52
Figura 23 . Razão entre Radiação solar global no interior da
estufa e fora do ambiente protegido. 53
Figura 24 . Saldo de radiação, radiação global interna no
período experimental. 54
Figura 25 . Relação entre saldo de radiação e radiação
solar global no interior do ambiente protegido. 55
Figura 26 . Radiação solar global e refletida no interior da
estufa plástica, durante todo o ciclo da cultura do
tomateiro. 56
Figura 27 . Radiação solar global e PAR no interior do ambiente
protegido durante todo o ciclo do tomateiro. 57
Figura 28 . Radiação solar global e PAR no interior do ambiente
protegido durante todo o ciclo do tomateiro. 57
Figura 29 . Relação entre a radiação fotossinteticamente ativa
diária (PAR) e a Radiação solar global interna. 58
Figura 30 . Relação entre a radiação fotossinteticamente
ativa diária (PAR) e a Radiação solar global diária
externa durante todo o ciclo do tomateiro. 59
Figura 31 . Relação entre a radiação fotossinteticamente ativa
diária (PAR) e o Saldo de radiação solar diária externa
durante todo o ciclo do tomateiro. 60
Figura 32 . Variação diária da razão entre o Saldo de Radiação (Rn)
e a radiação global (Rg), e entre o saldo de radiação e
fluxos de calor latente (LE), sensível (H) no interior
da estufa pelo método de Penman-Monteith. 62
Figura 33 . Variação Saldo de Radiação (Rn) diária, e fluxos
de calor latente (LE), sensível (H) no interior
da estufa na cultura do tomate caqui. 62
Figura 34 . Razão entre saldo de radiação e fluxo de calor
latente, calculado pelo método de Penman-Monteith
no interior da estufa. 63
Figura 35 . Comportamento do Balanço de energia nos períodos
de 162-171 e 172-181 calculados pelos métodos de
Razão de Bowen e Penman-Monteith. 64
Figura 36 . Componentes do balanço de energia nos períodos
de 183-191 e 192 -201 calculados pelos métodos de
Razão de Bowen e Penman-Monteith. 65
Figura 37 . Componentes do balanço de energia nos períodos
de 202-211 e 212-221 calculados pelos métodos de
Razão de Bowen e Penman-Monteith. 66
Figura 38 . Componentes do balanço de energia nos períodos de
222-232 e 233-242 calculados pelos métodos de
Razão de Bowen e Penman-Monteith. 67
Figura 39 . Componentes do balanço de energia nos períodos de
243 251 e 252-257 calculado pelos métodos de
Razão de Bowen e Penman-Monteith. 68
Figura 40 . Variação diurna da razão fluxos de calor latente (LE),
determinados pelos métodos LE*B e LE*PM no interior
da estufa na cultura do tomate caqui. 69
Figura 41 . Variação diurna da razão fluxos de calor sensível (H)
determinado por H* e H*B no interior
da estufa na cultura do tomate caqui. 70
Figura 42 . Saldo de Radiação, fluxo calor sensível e
fluxo de calor latente em dia de céu nublado 32 dias
após o transplantio, calculados pelo método Bowen. 71
Figura 43. Saldo de Radiação, fluxo calor sensível e fluxo
de calor latente em dia de céu limpo 42 dias
após o transplantio, calculados pelo método Bowen. 71
Figura 44 - Umidade do solo com e sem planta no dentro
do lisímetro nos dias 180 a 220. 73
Figura 45 . Umidade do solo com e sem planta no dentro do
lisímetro durante o dias 220- 230 e 231-240. 74
Figura 46 - Umidade do solo com e sem planta no dentro do
lisímetro durante os dias 241-250 e 251-257. 75
Figura 47 . Evapotranspiração da cultura e medida no
lisímetro e estimada pelo método Penman-Monteith
no interior da estufa. 78
Figura 48 . Correlação entre Evapotranspiração da cultura e medida
no lisímetro e estimada pelo método Penman-Monteith
no interior da estufa. 79
Figura 49 . ETo determinada pelos métodos de Linacre, Radiação (FAO)
e Penman- Monteith, em dias de céu limpo. 80
Figura 50 . Razão da Evapotranspiração de referência calculada
pelo método Radiação e Linacre. 81
Figura 51 . Razão da Evapotranspiração de referência calculada
pelo método Penman-Montheith e Linacre. 81
Figura 52 . Planta do tomateiro na fase vegetativa no inteiro da estufa. 83
Figura 53 . Plantas de tomateiro no período de floração e aparecimento
dos primeiros frutos e inicio da maturação
dentro do ambiente protegido. 84
Figura 54 . Altura da cultura do tomateiro dentro do ambiente protegido. 85
Figura 55 . Altura de plantas e Índice de área foliar durante os primeiros
dias 70 dias após o transplantio. 85
Figura 56 . Relação área Foliar real e estimada dias após o transplantio,
na cultura do tomateiro. 86
Figura 57 . Relação entre área foliar e número de folhas durante o
ciclo da cultura. 87
Figura 58 . Detalhe do inicio da colheita de frutos do tomateiro em
estufa plástica. 88
Figura 59 . Produção do tomate caqui em ambiente protegido aos
104 dias após o transplantio. 89
LISTA DE SIMBOLOS
ETc evapotranspiração da cultura (mm dia
-1
)
ETo evapotranspiração de referência (mm dia
-1
)
P precipitação efetiva (mm dia
-1
)
I irrigação (mm)
D percolação (mm)
∆A variação do armazenamento da água do solo (mm)
Z camada de profundidade de zero (m)
Rg radiação global (MJ m
-2
)
Rn saldo de radiação total diário (MJ m
-2
)
G fluxo de calor no solo (MJ m
-2
)
LE fluxo de calor latente (MJ m
-2
)
H fluxo de calor sensível (MJ m
-2
)
T temperatura do ar (°C)
Tm temperatura média do ar
UR umidade relativa do ar (%)
e
s
saturação de vapor (kPa)
R escoamento superficial (mm)
Rs resistência estomática (s m
-1
)
τ transmissividade (%)
ra resistência aerodinâmica (s m
-1
)
Vv velocidade do vento (m s
-1
)
AF área foliar (cm)
C comprimento de folha (cm)
L largura de folha (cm)
f fator de correção
AT área do terreno ocupada pela cultura. (m)
NP número de plantas por metro quadrado
DMN desvio médio normalizado
RMSEs Raiz quadrada do quadrado médio do erro sistemático
RMSEn Raiz quadrada do quadrado médio do não sistemático
Vv velocidade do vento
β Razão de Bowen
1 - INTRODUÇÃO
Em algumas regiões do Brasil, como as Sul e Sudeste, tem crescido o uso de
estufa plástica na agricultura com o objetivo de atenuar a densidade de fluxo de radiação solar,
possibilitando o cultivo, principalmente de olerícolas, em épocas com alta disponibilidade
energética, mostrando ser vantajoso, e possibilitar o aumento da produtividade, melhor qualidade
dos produtos, produção fora de épocas convencionais e melhor preço.
Diversos trabalhos têm mostrado que o uso de estufa plástica causa modificação
no balanço de energia radiante, propiciando características mais adequadas às espécies de baixo
ponto de saturação luminosa. A caracterização dessa atenuação da radiação solar é importante
visto que afeta os outros componentes do balanço de energia, como os fluxos de calor sensível e
latente, além de todo o processo fotossintético. Souza et al. (1995) mostram que o uso de tela de
polietileno provoca redução da radiação fotossinteticamente ativa e na porção do infravermelho
próximo, além de alterar a temperatura do ar e do solo. O excesso de radiação solar pode causar
prejuízo direto à planta, afetando a assimilação de CO
2
através da fotossíntese, devido a um
processo conhecido como fotoinibição. Pezzopane et al. (2004) fizeram uma ampla revisão dos
problemas causados pelo excesso de energia para as plantas.
A FAO estima que a evapotranspiração é reduzida em 30% nos cultivos
protegidos e que o uso da água por unidade de produção pode ser diminuído em até 30%. Em
cultivos em estufas, é possível controlar não apenas o suprimento de água mas, também, o
consumo da cultura, através de sistema de controle ambiental, principalmente a temperatura, a
umidade relativa do ar e a radiação solar global (Folegatti et al., 1997). O controle eficiente exige
que se obtenha informações do microclima, do ambiente e da planta, para que se proporcione a
melhor condição para que a planta manifeste seu máximo potencial genético.
A baixa produtividade do tomateiro levou os agricultores a procurar novas
tecnologias em busca de se obter frutos em maior quantidade e de melhor qualidade além de
redução do custo de produção a fim de abastecer o mercado consumidor crescente, entre elas estão
o cultivo em estufa plástica e o uso de irrigação por gotejamento.
Considerando-se a influência da cobertura plástica nos elementos meteorológicos,
conhecer a amplitude das variações em ambiente protegido torna-se importante para o
entendimento das necessidades hídricas da cultura do tomate. Neste contexto, realizou-se a
caracterização energética e hídrica do desenvolvimento do tomate caqui, cujos objetivos
específicos, foram: (i) Analisar os componentes da radiação em cultivo de tomate sob condições
de ambiente protegido; (ii) Determinar e comparar os valores de fluxo de calor sensível e latente,
pelos métodos de Balanço de energia Bowen e pelo método de Penman-Monteith; (iii)
Determinar e comparar o coeficiente da cultura através dos métodos de Linacre, Penman-
Monteith e Radiação; (iv) Determinar o balanço hídrico na cultura; (v) analisar e comparar a
evapotranspiração do tomate caqui, utilizando-se os métodos de balanço hídrico e Penman-
Monteith, e (vi) Determinar e comparar a evapotranspiração de referência, através dos métodos
de Radiação, Linacre e Penman-Monteith.
.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Cultivo em ambiente protegido
O cultivo do tomate e de outras olerícolas em ambiente protegido é muito comum e vem
atraindo importantes estudos na área de irrigação localizada e seu manejo. Em regiões secas da
Jordânia o ambiente protegido está sendo utilizado com uma ampla aceitação pelos produtores
(Amayreh & Al-Abed, 2005). No Brasil, o tomate é uma das olerícolas mais difundidas nos mais
diversificados tipos de solo, sistemas de produção e climas, permitindo uma série de vantagens:
aumento da produtividade, melhoria na qualidade dos produtos, precocidade, controle mais eficiente
de pragas e doenças e proteção contra intempéries climáticas (Oliveira et al., 1989; Cunha et al.,
2001).
Em ambiente protegido ocorre um aumento na temperatura interna, mesmo durante a
noite, provocado pela refração da luz solar sobre o filme de cobertura, transformando as ondas
curtas em ondas longas, retendo-as em seu interior e alterando o balanço de energia em relação ao
ambiente externo (Braga & Klar, 2000; Atrassi, 2004); deste modo, segundo Braga & Klar (2000)
variáveis climáticas, como a evaporação (Eo) e a evapotranspiração (ETo), também apresentam
comportamentos diferenciados que necessitam ser quantificados para um manejo mais adequado da
irrigação.
Alguns trabalhos realizados no Rio Grande do Sul mostram a modificação na
temperatura do ar promovida pelas estufas plásticas. Farias et al. (1993b) demonstraram que o maior
efeito da estufa ocorre sobre a temperatura máxima diária, enquanto o efeito sobre a temperatura
mínima diária do ar, no entanto, ainda é conflitante. Farias et al. (1993b) obtiveram valores médios
de temperatura mínima semelhantes no interior e fora da estufa. Por outro lado, Buriol et al. (1993)
relataram diferenças de até 6,4°C entre a temperatura mínima interior e exterior da estufa, em Santa
Maria.
Esses trabalhos mostraram, também, que há dias em que a temperatura mínima do ar
dentro da estufa, é menor que fora, fenômeno denominado "inversão térmica", mas em condições
atmosféricas distintas. A temperatura do ar no interior das estufas difere da externa e depende da
densidade de fluxo de radiação solar incidente no seu interior e do seu manejo.
A medição de componentes da radiação solar em ambientes protegidos sofre alteração
de diversos fatores, em que o principal é o sombreamento do sensor do radiômetro através das
estruturas de sustentação da casa de vegetação. O filme de polietileno de baixa densidade permite a
passagem de, em média, 59 a 90% da radiação solar (Souza, 1996; Frisina & Escobedo, 1999;
Cunha et al., 2001). O balanço de radiação representa a contabilidade dos fluxos radiativos à
superfícies e o seu conhecimento é fundamental para melhor planejamento das atividades agrícolas.
O fluxo de Rn é a principal variável de entrada no modelo de Pennman-Monteith e pode representar
entre 50 e 60% da evapotranspiração de referência (ETo) em climas úmidos e subumidos (Jensen et
al., 1990). Para se obtere estimativas corretas de evapotranspiração é imprescindível se ter o saldo
de radiação medido ou estimado, de forma correta e precisa.
2.2. Exigências bioclimáticas da cultura do tomate
O tomateiro (Lycopersicum esculentum Mill.) é originário da América do Sul e
Central, tendo- se adaptado a climas frios e aos trópicos. Segundo a FAO (2002), a produção
hortícola se concentra nas áreas quentes e bastante secas: aproximadamente 34% da produção
mundial vêm dos países ao redor do mar mediterrâneo e em torno de 14% da Califórnia e do
México. A cultura é exigente em luz para que se desenvolva e produza de maneira
conveniente, mas, por outro lado, é considerado indiferente ao fotoperíodo.
A temperatura é fator limitante para o cultivo do tomateiro em estufa sendo que, a
máxima permitida é 30 °C e a mínima, 12 °C. A planta exige, também, uma
termoperiodicidade ao redor de 6 °C para que ocorra um desenvolvimento vegetativo
moderado e desejado (Pereira et al., 2000). A planta pode tolerar até 38°C; entretanto, os
frutos são intensamente afetados por esta temperatura, diminuindo seu tamanho e a qualidade,
tendo-se observado que o mesmo ocorre em temperaturas abaixo de 10 °C.
Outra condição meteorológica climática que influencia o ciclo produtivo do
tomateiro é a radiação solar. A radiação solar é o elemento ambiental que mais contribui para
as flutuações de florescimento e formação de frutos. O valor limite de radiação solar
estabelecido pela FAO e que permite, à planta, seu pleno desenvolvimento, é de 8,4 MJ m
-2
.
No Sul do Brasil, Andriolo et al. (1997), trabalhando com tomateiro no inverno, confirmaram
perda de matéria seca quando a radiação atingiu valores menores que esse limite. Radin (2002)
verificou que tomateiro cultivado em estufas plásticas, onde ocorreu uma redução de
aproximadamente 30% da radiação fotossinteticamente ativa, apresentou aumento na eficiência de
utilização da radiação em aproximadamente 33% na época de primavera-verão e 43% na época de
verão-outono.
O Balanço de energia está intimamente relacionado com o balanço hídrico, visto
que os processos que envolvem o balanço hídrico requerem energia e, também, pelo fato de
que as propriedades térmicas do solo dependem do conteúdo de água do solo (Lima, 2004).
Segundo Fontana et al. (1991) o balanço de energia das superfícies vegetadas permite
dimensionar as trocas de massa e energia no sistema solo-planta-água, através do estudo da
partição do saldo de radiação nos diversos estágios de crescimento que ocorrem na cultura. O
fluxo do saldo de radiação (Rn) disponível é a força principal, que determina as perdas de
água de uma cobertura vegetal quando a água no solo não é limitante. (Ortega-Farias et al.,
2004).
A altura das plantas de tomateiro cultivadas no ambiente de menor
disponibilidade de radiação solar foi maior que nas cultivadas fora da estufa. Este resultado
foi observado nas duas épocas e inclusive, as plantas apresentaram tendência de maior altura
na segunda época devido, possivelmente, à menor disponibilidade de radiação em relação à
primeira (Reisser Junior et al., 2003).
O sombreamento promove o aumento do uso da radiação pelo tomateiro (Radin
2003). Como a fração de área foliar sombreada apresenta uma elevação com o decorrer do
ciclo da cultura aumenta, também, a eficiência de uso da radiação, o que se deve ao fato de
uma maior contribuição das folhas sombreadas para o acúmulo de biomassa da cultura à
medida que aumenta a fração da radiação difusa, propiciando maior uniformidade da radiação
dentro do dossel.
A radiação tem efeito maior na fase de maturação da cultura que na fase
vegetativa; Joilet & Bailey (1992) encontraram que um aumento na radiação solar de 1MJ m
-2
dia
-1
provocava
aumento na transpiração de 0,408 mm dia
-1
da cultura do tomateiro cultivado
em ambiente protegido. No sul da França, Boulard & Wang (2000) encontraram que a
contribuição advecticia representa 43% do total de transpiração, mostrando a importância da
radiação e o déficit de saturação do ambiente.
Os altos níveis de umidade e baixos níveis de luz provocam diminuição na
transpiração da cultura do tomate cultivado em estufa e promovem perdas na produtividade. A
umidade relativa do ar pode afetar a evapotranspiração pelas interações com a fotossíntese e
produção de matéria seca, afetando o desenvolvimento do índice de área foliar ou por
mudança na condutância. Joilet & Bailey (1992). Segundo Duarte et al. (2004) quanto menor
a umidade relativa do ar, maior a transpiração dos vegetais, acelerando o movimento da água
através do sistema solo-água- planta. As raízes dos vegetais retiram água e sais minerais do
solo e devolvem essa água na forma de vapor para a atmosfera; quando a umidade relativa do
ar estiver muito alta, deve-se proceder à ventilação do ambiente, provocando troca do ar.
O efeito da estufa sobre a temperatura do ar está relacionado com o balanço de
energia (Martinez Garcia, 1978) dependendo, portanto do tipo de cobertura, do ângulo de
incidência da radiação solar, do tipo de solo e, sobretudo, do tamanho e do volume da estufa.
Farias et al. (1993) verificaram que o maior efeito da cobertura plástica ocorreu sobre as
temperaturas máximas com valores variando 1,2 a 4,4 °C acima das observadas externamente.
2.3. Necessidade de água das cultuas
A necessidade de fornecimento adequado de água para bom crescimento e
desenvolvimento dos vegetais, decorre das múltiplas funções que ela desempenha na fisiologia
das plantas, uma vez que praticamente todos os processos metabólicos são influenciados pelo
conteúdo de água (Benicasa, 1984). A água na planta tem função como constituinte, como via de
transporte, como reagente e na turgescência celular.
A quase totalidade das perdas de água pelas plantas se dá na forma gasosa, pelo
processo de transpiração. Segundo Joilet & Bailey (1992) no ambiente protegido os altos níveis
de umidade relativa e diminuem a radiação diminuindo também a transpiração e ainda provoca
perdas na produção. Esses efeitos adversos podem ser controlados com o manejo adequado dos
elementos climáticos dentro do ambiente protegido. Para a definição das técnicas apropriadas é
necessário conhecer a relação da transpiração com a radiação solar, umidade relativa,
movimento do ar temperatura e a concentração CO
2
que são capazes de determinar esta
transpiração.
Várias correlações entre transpiração e os parâmetros climáticos têm sido
determinados experimentalmente (Joillete & Bailey, 1992; Dalsasso et al., 1997; Valandro et al.,
1999), avaliaram a transpiração do tomateiro quando ficou evidente a dificuldade de se
determinar um modelo para estimativa do consumo d´água pelas plantas no cultivo outono–
inverno, em Santa Maria; esta dificuldade advém do fato de que existem entradas de frentes
frias.
Na condição de Santa Maria, Righi et al. (2002) constataram que no período de
outono-inverno o déficit de saturação de vapor d´água no interior é a variável meteorológica com
melhor correlação, indicando boa potencialidade de uso na determinação da transpiração pelo
tomateiro nessas condições. Segundo Boulard et al. (1991) nas condições de clima quente no
Mediterrâneo a transpiração do tomateiro é dependente da advecção, que representa 43% do total
da transpiração.
Estudos demonstram que a produção de uma cultura é diretamente proporcional à
sua taxa de transpiração. Como fator importante no balanço de energia, a transpiração representa
uma medida significativa do rendimento da cultura. Para realizar o processo de transpiração as
plantas transportam a água do solo e a lançam na atmosfera, em cujo processo a água é utilizada
como meio de transporte de sais minerais da solução do solo para o tecido da planta, onde é
utilizada na fotossíntese. Os carboidratos são translocados, em solução e armazenados em
diversos órgãos, tais como: sementes, raízes ou tubérculos Silva (1996).
A utilização de técnicas de aplicação e manejo da água torna-se indispensável
quando o objetivo é o incremento da produção e melhor rentabilidade econômica para o
produtor; e isto se torna mais importante quando o suprimento de água às plantas não é
completamente atendido pela precipitação, como ocorre no semi-árido. Com o estudo da
resposta da cultura a diferentes níveis de umidade, é possível estabelecer o manejo adequado
da irrigação, mesmo sob condições de limitada disponibilidade de água, ou seja, quantificar a
produção a ser alcançada considerando-se algumas limitações de insumos necessários à
produção (Lima et al., 1999; Tormena et al., 1999).
Para um crescimento ativo da cultura, a quantidade de água aplicada e os
intervalos de irrigação são fatores de grande importância, sendo que somente um bom número
de experimentos poderá fornecer uma estimativa melhor dos valores a serem adotados para
esses fatores. Em busca da produtividade máxima é que se procura manter o solo em
condições de umidade que permitem a taxa ideal de absorção de água do solo pelas plantas.
Logo após uma irrigação ou chuva, a taxa de evapotranspiração (ET) atende à demanda
evaporativa do ar. Com o esgotamento da água do solo, a taxa de evapotranspiração tende a
diminuir, sendo esta tendência dependente da cultura, da magnitude da demanda evaporativa do
ar e da capacidade de retenção de água pelo solo.
O padrão de uso da água por uma cultura é diretamente relacionado ao
desenvolvimento de “stress” nas plantas. A evapotranspiração interage com o teor de umidade
do solo e este, segundo Klar (1984) perdendo água, pode atingir condições hídricas que
inabilitam a planta de continuar seu ciclo de crescimento de modo satisfatório, em virtude de
atingir condições de tensão de água inadequadas; assim, os estudos de evapotranspiração são
de real importância nas relações da planta com o solo e a atmosfera.
Para se estudar o ciclo da água em uma cultura de modo geral é necessário
considerar-se o balanço hídrico, o qual nada mais é que o somatório das quantidades de água
que entram e saem de um elemento de volume de solo e, em dado intervalo de tempo, o
resultado é a quantidade líquida de água que nele permanece (Reichardt, 1996) é realmente a
própria lei da conservação das massas e está intimamente ligado ao balanço de energia, haja
vista que os processos envolvidos requerem energia (Rana & Katerji, 2000); entretanto do
ponto vista agronômico o balanço hídrico consiste em avaliar o fluxo de água na zona
radicular durante certo período, tornando-se fundamental para se definir em que condições
hídricas se desenvolveram as culturas.
Geralmente a evapotranspiração da cultura (ETc) é determinada a partir de
medidas diretas baseadas no balanço hídrico, em volume de solo conhecido. Os lisímetros têm
sido utilizados por mais de um século para estudos das relações água-solo-planta.
Inicialmente, os lisímetros foram desenvolvidos para quantificação e qualificação da água
percolada no solo, em estudos hidrológicos. Thornthwaite (1946) foi o primeiro pesquisador
a usar esse equipamento para medidas das condições de evapotranspiração no campo. A
característica principal de um lisímetro é a intenção de imitar a realidade (Poss et al., 2004);
contudo, o controle preciso de todas as variáveis importantes é tarefa difícil e cara, mas,
segundo Silva (1996), a precisão desses sistemas vai depender da manutenção e da
semelhança das condições do ambiente, fora e dentro do lisímetro, para que seja possível
monitorar as irrigações, os volumes de água de drenagem, a qualidade da água, a umidade do
solo, o armazenamento de água, a evapotranspiração e o coeficiente da cultura. Liu et al.,
(2002), trabalhando com lisímetro e micros lisímetros concluíram que o uso do lisímetro
combinado com a equação de Penman, é suficiente para determinar o coeficiente da cultura e
a necessidade de água da cultura.
Por outro lado, Miranda et al. (1999) trabalhando com a cultura da melancia, na
determinação da evapotranspiração de referência e da cultura, encontraram valores
subestimados para a evapotranspiração devido, segundo o autor, ao pouco tempo de
instalação do lisímetro e à alteração na estrutura do solo, resultados que foram confirmados
por Montenegro et al. (2002), em Paraipaba, CE, onde encontraram valores de
evapotranspiração de referência na cultura do mamoeiro, inferiores àqueles estimados pelo
método de Penman–Monteith.
Diversos pesquisadores realizaram estudos com balanço hídrico no solo para
determinação da evapotranspiração e coeficiente da cultura, visando ao manejo de água para
as culturas (Dalsasso et al., 1997; Silva et al., 2001; Junqueira et al., 2004), entretanto, o uso
desses coeficientes é exclusivo para as regiões estudadas, em que cada componente é
determinado através de técnicas diferentes (Moura et al., 1994) e, apesar das inúmeras
dificuldades e erros experimentais envolvidos na estimativa de componente do balanço
hídrico, constitui importante forma de ajudar em um manejo da cultura, em razão de permitir
medições “in situ”, dos vários processos que envolvem a dinâmica da água no sistema solo-
planta-atmosfera.
Por outro lado, Timm (2002) discute a variabilidade espacial das propriedades
físicas que, apesar de serem significativas no processo, as suas implicações não são discutidas
em nenhum cálculo do balanço hídrico. A drenagem é o termo mais difícil de se avaliar no
balanço hídrico, e para Antonino et al. (2000), ela pode ser desprezada em regiões muito
secas; há ainda um problema: o da variabilidade espacial dos componentes do balanço hídrico
(armazenamento da água no solo, condutividade hidráulico, gradientes de potencial total).
Vilagra et al. (1995) ressaltam que a variabilidade desses parâmetros conferiu um
coeficiente de variação da ordem de 40% nas estimativas da evapotranspiração, tendo
concluído que em extensas áreas a melhor escolha para o cálculo da evapotranspiração seria
por métodos aerodinâmicos ou empíricos. Apesar disso, o balanço hídrico vem sendo
utilizado com muito sucesso por diversos autores, na estimativa da evapotranspiração de
algumas culturas, quando comparada com método micrometeorológico, como a razão de
Bowen (Azevedo et al., 2003; Lima 2004).
Nas condições de Santa Maria, RS, Dalsasso et al. (1997), utilizando o balanço
hídrico no solo para o tomateiro em estufa plástica, concluíram que o consumo de água foi de
247 mm e de 189 mm parra o cultivo de primavera e o de outono, respectivamente. Para
Silva et al. (2001) o balanço hídrico permitiu determinar a quantidade de água drenada, que
foi de 178,3mm e ainda a quantificar a ascensão capilar, que atingiu um volume de apenas
2,7 mm, sendo a média semanal da irrigação de 54,5 mm, totalizando no período, 1144,5 mm
na cultura de manga, em Petrolina. Essas informações são necessárias para o planejamento de
drenos no projeto de irrigação para a cultura e ainda para o desenvolvimento de técnicas que
não desequilibrem o ambiente. O balanço hídrico, associado ao mulching (Amayreh & Al-
Abed, 2005) apresenta maior precisão para determinação da evapotranspiração da cultura,
porém o método não deve ser considerado para períodos inferiores a uma semana (Silva et al.,
2001), porque comprometeria, assim, sua confiabilidade.
2.4.1 Estimativa da evapotranspiração
A evapotranspiração da cultura é um processo de perda de água para a atmosfera
através da evaporação da superfície do solo somada à transpiração pela planta (Ortega-Farias
et al., 2000). O conhecimento da evapotranspiração ou do fluxo convectivo de calor latente,
segundo Cunha et al. (2002), contribui para uma utilização mais racional da água em uma
determinada cultura em que as fases críticas de desenvolvimento vegetativo e reprodutivo são
limitadas pelo fator hídrico.
A evapotranspiração da cultura pode ser medida através de lisímetro e estimada
por diversos métodos, tais como: Penman-Montheith, o da Razão de Bowen, Balanço de
energia, Fluxos turbulentos, dentre outros, entretanto o uso de método de razão de Bowen e
fluxo turbulentos é de alto custo e requerem sensores sofisticados, sendo de difícil
manutenção. Perez et al. (1999) tem discutido amplamente os problemas apresentados pelo
método de Razão de Bowen, como é de conhecimento, entre os pesquisadores, que os dados
de evapotranspiração obtidos sob condições de adveccção devem ser desprezados. Outro
problema muito comum que, segundo Teodoro (2004), ocorre em regiões muito úmidas, se
refere aos gradientes de temperatura e pressão, que são muito baixos.
O método do balanço de energia se destaca na estimativa de evapotranspiração de
uma superfície, o qual mede a energia disponível em uma comunidade vegetal e separa as
frações usadas nos diferentes processos; o conhecimento da evapotranspiração ou do fluxo
convectivo de calor latente contribui para a utilização mais racional da água em determinada
cultura (Pezopanne et al., 2003); entretanto o melhor método para estimar a necessidade
hídrica da cultura é, segundo alguns autores (Alves Sobrinho et al., 1996; Tyagi et al., 2000;
Kashyap & Panda, 2001), o de Penman–Monteith e, deste modo, determinar os coeficientes
de cultura (K
c
), em diferentes condições edafoclimáticas; para isto, o modelo de Penman–
Monteith requer medições simultâneas de temperatura do ar, umidade relativa, velocidade do
vento e radiação solar; estas variáveis podem ser obtidas através do uso de estações
metereológicas automáticas que não são caras, e mais fácil de manter, quando comparadas
com outros métodos, servindo, portanto, para ser utilizado satisfatoriamente na determinação
da ETc, além de recomendado para calibrar outros métodos, entretanto segundo Radin (1998)
a equação subestima a evapotranspiração quando a cultura apresenta um IAF pequeno, e o
superestima quando a velocidade do vento é superior a 2m s
-2
.
É difícil separar a ação de cada um dos elementos meteorológicos na
evapotranspiração, visto que eles agem simultaneamente. De maneira geral, em uma região,
quanto maior for a disponibilidade de energia solar, temperatura do ar, velocidade do vento e
menor a umidade relativa, maior também deverá ser a taxa de evaporação e evapotranspiração
(Villa Nova et al., 2002).
O requerimento de água apresenta uma ampla variação de cultura para cultura, de
acordo com o estádio fenológico em que cada uma se encontra. Sendo a evapotranspiração o
mais importante parâmetro para determinação das necessidades de água da cultura, é
necessário que se tenha um método bastante preciso para estimativa deste parâmetro
(Kashyap & Panda, 2001); portanto, o estudo da evapotranspiração e a estimativa dos
coeficientes de cultura são de fundamental importância (Montenegro et al., 2004) para o
manejo adequado de projetos de irrigação, contribuindo para o aumento da produtividade e
otimização do uso da energia elétrica e dos recursos hídricos, cada vez mais escassos. O
coeficiente de cultura serve como fator de agregação das diferenças físicas e fisiológicas entre
as culturas (Allen et al., 1998).
Modelos de estimativa da evapotranspiração foram desenvolvidos para as
culturas em ambiente protegido por Righi et al. (2002) e Lee & Shin (1998); esses modelos
são baseados em dois grupos principais de variáveis, nas meteorológicas (radiação solar
global, déficit de pressão de vapor) e nas específicas das culturas (resistência do dossel da
cultura, índice de área foliar) possibilitando uma avaliação mais precisa do requerimento de
água pelas culturas.
Correlações entre a evapotranspiração e os elementos meteorológicos têm sido
determinadas experimentalmente, para condições de ambiente protegido (Folegatti et al.,
1997; Viana et al., 2003) encontraram alta correlação entre a evapotranspiração e a radiação
solar, dentro da estufa.
Para se obter coeficientes de cultura (Kc) nas diferentes fases fenológicas, é
oportuna a utilização de valores diários da evapotranspiração de referência (ETo), medidos
diretamente pelo lisímetro e estimados pelo método de Penman-Monteith FAO, os valores da
evapotranspiração da cultura obtidos no balanço hídrico e outros métodos, como o lisímetro
Penman-Monteith e balanço de energia.
2.5. Produção de tomate e uso da água
Um dos aspectos primordiais no desenvolvimento de culturas hortícolas é a
irrigação, sem a qual a grande maioria não se pode desenvolver, porém, o uso da água deve
ser feito de maneira racional e equilibrada, para evitar desperdícios. Deve-se fazer a aplicação
da irrigação na cultura do tomate de maneira cuidadosa, já que tanto a escassez como o
excesso de água influem na qualidade e na produção dos frutos. Foram encontradas
correlações estreitas (Meza & Leos, 2000) entre stress hídrico, rachadura nos frutos, sendo o
excesso de água associado aos problemas fitossanitários e, portanto, aos baixos rendimentos.
O tomateiro apresenta três períodos críticos de necessidade hídrica: na emergência
das plantas, na floração e na metade do estágio de maturação dos frutos; esses períodos
exigem maior quantidade de água e, conseqüentemente, maior número de irrigações. O
excesso de água (Meza & Leos, 2000) provoca também um número maior de brotações e
diminui a produtividade. A água deve estar disponível no solo para atender à demanda
hídrica, às perdas por evaporação do solo e por transpiração dos cultivos, embora seja
bastante difíceil manter este conteúdo no nível ótimo de umidade, durante todo o ciclo da
cultura. É interessante saber que as necessidades de água da cultura e sua utilização dependem
de fatores climáticos, botânicos e edáficos.
O consumo de água para a cultura do tomateiro em campo (Dorenbos & Kassam,
1979), oscila de 400 mm para climas úmidos e de 600 mm para regiões mais secas. O valor
encontrado para o cultivo dentro de ambiente protegido se tem apresentado bem inferior ao
cultivo de campo; Dalsasso et al. (1997) encontraram valores de consumo de água para a
cultura do tomateiro, de 247 e de 187 mm para cultivos de primavera e de outono,
respectivamente, com um consumo médio diário de 1,29 mm. Segundo Meza & Leos (2000) a
aplicação da água na cultura do tomate deve ser cuidadosa, uma vez que tanto o excesso como
o déficit hídrico provocam diminuição e na produção e qualidade dos frutos.
O tomateiro suporta moderado grau de stress hídrico; Hatz & Hanson (2005)
monitorando o tomateiro encontraram uma faixa ideal de depleção de água no solo em torno
de 30% da capacidade de campo e, segundo os autores, esta depleção não afeta a produção.
Por outro lado Valandro et al. (2004) mostraram que a relação entre o conteúdo de água,
estado hídrico e o potencial hídrico do tomateiro diminuíram quando submetidos a
deficiência hídrica, e a resistência estomática, aumentou proporcionalmente, a intensidade e a
duração da restrição hídrica.
Mancine & Calandro (1989) mediram a evapotranspiração máxima do tomateiro
em lisímetro instalados no interior da estufa e obtiveram valores que variaram 132 a 272 mm
ao longo do ciclo conforme o ano. Ortega-Farias et al. (2001) uma aplicação correta de água,
baseada no cálculo da evapotranspiração nos diferentes períodos fenológicos do tomate,
permitiu melhorar a qualidade, reduzir desordens fisiológicas e diminuir a incidência de
doenças. Conforme Amayreh & Al-Abed (2005) o valor médio encontrado para a cultura de
tomate em ambiente protegido, foi um Kc = 0,65.
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Material
Nesta secção apresenta-se a área onde foi desenvolvido este trabalho, a construção
do ambiente protegido e instalação dos lisímetros, como também às medições feitas no
ambiente e na planta.
3.1.1 Caracterização da Área Experimental
O experimento foi realizado no Campus Delza Gitaí, no Centro de Ciências
Agrárias no Município de Rio Largo (09º 28’ S, 35º 49’ W 127 m de altitude), o qual está
localizado em áreas de tabuleiros costeiros, pertencentes ao Grupo Barreiras; possui clima
quente úmido (B1). com deficiência de água moderadamente no verão (s), e grande excesso
de água no inverno(w), segundo a classificação de Thorntwaite-Mather; a precipitação pluvial
média anual varia 1500 a 2000 (Souza & Lima, 1995), e média mensal entre 41 a 262 mm
(Toledo, 2001). Quanto à disponibilidade térmica, apresenta temperaturas médias de 25,4
o
C
(Souza et al., 2005) e se torna uma faixa ideal para o cultivo da cultura, não limitando
isoladamente o seu desenvolvimento. A umidade relativa média do ar é de 85%. O solo da área
experimental foi classificado como Latossolo Amarelo Coeso Argissólico, com textura média
argilosa, conforme o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, EMBRAPA (1999), com
relevo plano. As principais características físicas do solo da são mostradas na Tabela 1.
Tabela 1 - Análise granulométrica, Classificação Textural e Massa específica do solo dentro da
área experimental
AG- areia grossa; AF areia fina; SIL - silte; ARG - argila; ADA - argila dispersa em água; GF grau de Floculação; DP - densidade de partículas;
DS - densidade do solo. Fonte LABAF-CECA-UFAL
3.1.2. Caracterização do Ambiente Protegido
O ambiente protegido foi construído com 6,5 m de largura por 17,5 m de
comprimento, perfazendo uma área de 113,75 m
2
e laterais a 2,2 m acima do nível do solo e
arco central de 4 m. O polietileno usado foi o de 120 µm de espessura na cobertura e as
laterais de “sombrite”, a 50%. Para sustentação das laterais, foram colocadas 11 estacas de
madeira, com espaçamento de 1,6 m. Uma pequena base de alvenaria foi construída para
proteger todo o ambiente (Figura 1); Nas estacas se fixaram os canos galvanizados, que foram
previamente envergados, formando um arco; só então foram presos com parafusos na
madeira. Para colocação do sombrite (Figura 2) algumas ripas foram postas ao redor de todo o
ambiente protegido em dois pontos: a 0,30m do solo e a 2m; para fixação do plástico agrícola
foi necessária a instalação de vergalhões que tinham a função de evitar a formação de
Horizonte Composição Granulométrica Relação Densidade
prof. AG AF SIL ARG ADA GGF SIL/ARG dp ds g.cm
-3
Bruno escuro 0 -11 51 10 7 32 13 59 0,32 2,60 1,37
Bruno aciz. escuro 11-22 47 17 5 31 0 100 0,16 2,66 1,46
Bruno 22-47 43 14 6 37 0 100 0,16 2,71 1,60
Amarelo brunado 47-82 32 12 2 54 21 61 0,04 2,60 1,58
Amarelo brunado 82-153 33 13 1 53 33 38 0,02 2,60 1,50
Amarelo brunado 153-200 22 10 15 53 14 74 0,28 2,60 1,40
“bolsas” na cobertura plástica; enfim, a cobertura plástica foi colocada sobre os mesmos e
fixada nas laterais, com prego.
Figura 1. Visão geral da construção do ambiente protegido
Figura 2 . Detalhes do sombrite nas laterais e lisímetros no ambiente protegido
Os lisímetros foram confeccionados com fibra de vidro, com 1,0 m de largura e
1,0m de comprimento, profundidade de 0,7 e 0,6 cm na outra extremidade (formando um
declive entre as extremidades, que permitia o escoamento da água.)
A instalação do lisímetro demandou um tempo muito grande devido às suas
particularidades; começou-se com a escavação do solo, manualmente, até se atingir a
profundidade de 1m; as camadas de solo foram retiradas e separadas em lonas plásticas,
identificadas e armazenadas no próprio local (Figura 3); instalaram-se após a separação do
solo os lisímetros nas valas e então se conectaram os canos para drenagem; o próximo passo
foi o preenchimento das laterais para que os mesmos ficassem bem fixados no solo.
A tubulação conectada aos lisímetros conduziu a água drenada até recipientes
graduados que estavam localizados abaixo do nível dos lisímetros, fora do ambiente
protegido, com acesso por uma escada aberta no solo, conforme Figura 3.
Figura 3 - Detalhes da construção do sistema de drenagem dos lisímetros
Adicionou-se no fundo de cada lisímetro, uma camada 10 cm de brita nº 1, com a
finalidade de promover a drenagem de água; sobre esta camada de brita se colocou areia, que,
a partir daí, foi adicionada às camadas de solo, na ordem inversa da sua retirada.
Figura 4. Fases de preenchimento dos lisímetros: camada de brita, areia e solo retirado da área
Após a instalação se fez uma irrigação até ocorrer a drenagem, com a intenção de
promover a acomodação do solo. Fez-se o tutoramento colocando-se um arame a 2m de altura
e fios de ráfia amarrados a este arame, que também amarrados as plantas garantiram a
sustentação evitando tombamento (Figura 5); essa estrutura foi reforçada com estacas a
medida em que a cultura crescia, devido ao peso dos frutos.
A irrigação por gotejamento foi efetuada com mangueiras espaçadas 1m entre si e
0,40 m entre emissores (Figura 6), e vazão média de 8 L h
-1
por emissor, determinados após
teste de vazão; em cada lisímetro funcionavam dois gotejadores.
Figura 5 . Visão geral do ambiente protegido com a cultura do tomate, e equipamentos para as
medições microclimáticas e ambientais
Figura 6. Detalhe do sistema de irrigação por gotejamento no ambiente protegido
Na fase inicial da cultura, (período em que as plantas encontravam-se nos tubetes),
A irrigação foi realizada diariamente. O período que a cultura esteve no ambiente protegido, a
irrigação foi realizada a cada dois dias, com base na evapotranspiração de referência encontrada
na área experimental, que foi de 3 mm dia
-1
(Souza et al., 1998) e, considerando-se esta lâmina
determinou se um turno de rega de dois dias por gotejamento.
3.1.3. Descrição do experimento
De início, o preparo do solo foi feito com uma aragem na área e em seguida,
colocou-se uma camada de torta de mamona; só então, os canteiros foram preparados para a
colocação das mudas de tomateiro caqui (var. Letícia). As mudas foram plantadas previamente
em tubetes preparados com substrato industrial (BIOPLANT) no dia 2 de maio de 2005. A
adubação foi feita utilizando-se 2g de Biofertilizante com a formulação 03-12-06 mais
micronutrientes, para cada tubete. O transplantio ocorreu no dia 02 de junho de 2005, para o
ambiente protegido, quando as mudas foram plantadas em camalhões (Figura 7) com
aproximadamente 10 cm de altura e 40 cm de largura na sua base, com espaçamento de 0,4 m
entre plantas e de 1,0 m entre as fileiras, em 6 fileiras de plantas orientadas no sentido do
comprimento da estufa.
Figura 7. Linha de plantio da cultura do tomateiro na estufa plástica
Realizou-se uma adubação de fundação com biofertilizante e torta de mamona; após
15 dias do transplantio, aplicaram-se 10g de uréia por planta, em meia lua, e se completou a
aplicação, uma semana após. A fim de evitar a podridão apical dos frutos, aplicaram-se 5 g por
cova de nitrocálcio no dia 21 de julho e se repetiu a aplicação trinta dias depois.
Os tratos culturais, como desbrotas, desfolhamento abaixo da primeira
inflorescência, foram realizados semanalmente. Durante o experimento se observou todas as
plantas, que apresentaram folhas com danos causados por pragas; a cada semana se avaliou o
grau de ataque, que sempre foi considerado leve, não havendo, portanto, necessidade de
aplicação de inseticidas.
3.1.4. Observações na planta
As observações fenológicas foram realizadas semanalmente, logo após o
transplantio.
3.1.4.1. Altura de plantas
A altura das plantas foi determinada semanalmente, tomando-se as medidas a partir
do colo até a gema apical, em vinte plantas marcadas previamente
3.1.4.2. Diâmetro do caule
Quinzenalmente, foram observadas algumas medidas do diâmetro do caule (mm), a
uma distância de 5,0 cm do colo.
3.1.4.3. Comprimento e largura das folhas
O comprimento e a largura das folhas também foram medidos semanalmente, para
determinação da área foliar e do índice de área foliar (IAF).
3.1.4.4. Número de folhas
A determinação do número de folhas se deu durante o mesmo período de avaliação
da leitura e serviu para a determinação do fator de correção para obtenção da área foliar, pelo
método não destrutivo.
3.1.4.5. Início da floração e da frutificação
Definiu-se o início da floração a partir da contagem do número de dias após o
transplantio, e o da frutificação a contagem dos dias para o aparecimento dos primeiros frutos
(Figura 8).
Figura 8. Início do aparecimento das primeiras flores e os primeiros frutos
3.1.4.6. Produção
Após cada colheita se mediu o diâmetro, o comprimento dos frutos e a massa dos
frutos. Determinou-se o número de frutos por planta e o peso médio de frutos por planta. A
classificação dos frutos foi feita nesta fase, de acordo com a classificação sugerida por (Ortega-
Farias et al., 2001).
3.1.5 - Observações meteorológicas
O saldo radiômetro (LITE) foi instalado na área gramada nas condições padrões de
ETo. As observações meteorológicas obtidas no ambiente protegido, cultivado com a cultura do
tomate, foram feitas com sensores acoplados a um sistema automático de aquisição de dados,
modelo CR10X da Campbell Scientific, programado para fazer medições a cada dez segundos e
armazenar dados a cada dez minutos, instalados no centro da área cultivada (Figura 8)
Figura 9. Estação automática para o monitoramento das condições micrometeorológicas,
localizada no centro da área
Para medições de temperatura (T) e umidade de ar (UR) em dois níveis (Z
1
- altura
do dossel e Z
2
= 2,0 m) instalaram-se dois sensores automáticos, modelo HPM 45C. Com a
evolução da altura da cultura, elevavam-se os sensores, de modo que os níveis de medição se
mantivessem nas alturas estabelecidas, isto é, sempre acima do dossel.
A velocidade do vento (Vv) foi medida a 2,0 m do dossel vegetativo, por um
anemômetro. Além desses sensores, dois piranômetros (CM3, Kipp Zone) foram instalados para
medida de radiação solar global (Rg) e radiação fotossinteticamente ativa (RFA) Li-Cor, e um
saldo radiômetro (NR LITE, Kipp e Zone) para as medições do saldo de radiação (Rn).
Radiação solar refletida (Rr) (Figura 9).
Uma vez descarregadas, os valores de radiação gerados pelos radiômetros eram
armazenadas no computador do laboratório de meteorologia, para análise dos dados; em W m
-2
foram convertidos em MJ m
-2
diurnos através de integrações.
As medidas de precipitação foram realizadas com um pluviômetro-CSI Modelo es
700 L da Hidrological Services Pty, LTD instalado na Estação Agrometeorológica do Centro de
Ciências Agrárias (CECA), que se localizava ao lado do ambiente protegido.
Figura 10. Detalhes do posicionamento da estação automática para o monitoramento
micrometeorológico
A umidade do solo foi monitorada pelo sensor de umidade volumétrica, o
reflectometro de conteúdo de água (CS615 Water Content Reflectometers) da Campbell
(Figura 10) instalados: no lisímetro cultivado e outro no lisímetro sem plantas, medindo-se a
umidade do solo média entre a superfície e 30cm profundidades, cuja calibração foi feita com
um modelo encontrado para o solo da área de estudo e ajustado por um fator obtido entre as
densidades do solo, em condições naturais e o solo do lisímetro.
Figura 11. Detalhe da torre do sensor automática para o monitoramento da umidade do solo
3.2 Métodos
Apresentam-se nesta secção, métodos usados nas determinações de
evapotranspiração de referência e da cultura, Kc da cultura, e as medidas fenológicas dentro e
fora do ambiente protegido.
3.2.1 Balanço de radiação no ambiente protegido
O saldo de radiação de ondas curtas (Rn,
oc
), definido pela diferença entre a
radiação de onda curta que incide na superfície terrestre (Rg) e a radiação de onda curta que é
refletida (Rr), pode-se apresentar Rn,
oc
segundo a expressão:
Rn,
oc
= Rg-Rr (1)
em que:
Rg é a radiação solar global e Rr é a radiação refletida, que corresponde ao produto do albedo
(α) pela radiação solar global.
O saldo de radiação de ondas longas (Rn,
oc
) foi obtido pela diferença entre o saldo
de radiação total (Rn) e o saldo de radiação de ondas curtas (Rn,
oc
), conforme a equação:
Rn,
oc
= Rn – Rn,
oc
(2)
3.2.2 Balanço de energia
As atividades relacionadas ao monitoramento dos termos do balanço de energia
foram realizadas simultaneamente com o balanço hídrico. Neste trabalho o fluxo de calor no
solo foi considerado nulo. O balanço de energia da superfície vegetada foi calculado em
termos de fluxos verticais, segundo a equação abaixo:
Rn = G + LE + H + P (3)
Rn é o saldo de energia diário (MJ m
-2
); G é o fluxo de calor no solo (MJ m
-2
);
LE é o fluxo convectivo de calor latente (MJ m
-2
) e H é o fluxo convectivo de calor sensível
(MJ m
-2
); ambos estimados pelo método de Bowen (1926) e pelo método de Penman-
Monteith; P é a energia gasta nos processos fotossintéticos. Este termo foi considerado
desprezível porque o termo raramente excede 2 a 5% (Frisina & Escobedo, 1999) e G foi
desprezado.
3.2.2.1. Razão de Bowen
A partição de energia disponível entre os fluxos de calor sensível (H) e latente
(LE) pode ser obtida pelo método de balanço de energia (razão de Bowen), baseado na razão
das densidades de fluxo de H e LE, em função dos gradientes de temperatura e da pressão de
vapor, mediante a expressão citada por Perez et al. (1999):
LE
H
=
β
(4)
LE - fluxo de calor latente (W m
2
)
H - fluxo de calor sensível (W m
2
)
ou
A equação acima pode ser escrita da seguinte forma:
(
)
( )
ac
ac
ee
tt
LE
H
−
−
==
γβ
(5)
em que γ - constante psicrométrica
t
c
- temperatura do ar na altura da copa (°C)
t
a
- temperatura do ar obtida a dois metros acima do dossel da cultura (°C)
e
c
- pressão de saturação de vapor d´água a nível do dossel da cultura, kPa
e
a
- pressão de saturação de vapor d´água a 2m acima do dossel da cultura, kPa
A partir das medições de saldo de radiação (Rn) juntamente com a equação do
balanço de energia (Eq. 5) utilizou-se a equação de Bowen (Eq. 6) e procederam-se os
cálculos de fluxo de calor latente (LE) equação 6 e fluxo de calor sensível (H), equação 7:
(
)
( )
β
+
−
=
1
GRn
LE
( 6)
e
LERnH
−
=
(7)
3.2.2.2 Método combinado de Penman-Monteith
Todo fluxo possui uma resistência e se torna importante descrever como uma
superfície controla ou responde a esses fluxos. No caso de um cultivo agrícola Montheith
(1965) considera o dossel das culturas como sendo uma grande folha (big leaf); assim, a troca
de calor sensível e de calor latente pode ser descrita com base na analogia do conceito de
resistência elétrica. Neste modelo (big leaf), o fluxo, a diferença de potencial e a resistência,
serão descritos entre a altura na qual estão localizados a “grande folha” e o ar na camada
limite turbulenta, condições em que se observa um fluxo entre o estômato e a camada limite
das folhas e outro fluxo entre a camada limite da folha e o escoamento atmosférico;.o
primeiro é controlado pela resistência da cultura à perda de água, enquanto o segundo é
controlado pela resistência aerodinâmica; assim ambos são controlados pela demanda
atmosférica (Pereira et al., 1977).
Neste contexto, a derivação do método de Penman-Monteith, apresentada abaixo,
foi usada para escala de um dia (Montheith & Unsworth, 1990):
[
]
)1(
)(
a
e
a
as
p
PM
r
r
r
ee
NcGRn
LE
++∆
+−∆
=
−
γ
ρ
(8)
em que LE é densidade de fluxo de calor latente (MJ m
-2
), Rn é o saldo de radiação sobre a
comunidade vegetal (MJ m
-2
); G é a densidade de fluxo de calor no solo (MJ m
-2
);
T
é a
Temperatura média diária do ar a 2m de altura (°C); e
s
é a pressão de saturação do vapor
média diária (kPa); e
a
refere-se à pressão atual de vapor média diária (kPa); ∆ é a tangente à
curva de pressão de vapor no ponto de Tmed (kPa °C
-1
); γ é o coeficiente psicrométrico (k Pa°
C
-1
) r
a
é a resistência aerodinâmica para difusão de calor e vapor (s m
-1
) r
c
a resistência do
dossel vegetativo (s m
-1
).
Nc é um fator de conversão de unidade de tempo da resistência do ar com valor de
86400 para diário.
A pressão de saturação de vapor e
s
foi obtida de acordo com a equação da
(Murray, 1967):
+
=
t
t
e
s
3,237
27,17
exp6108,0
(9)
e
s -
pressão de saturação de vapor d`água
(kP
a
)
e
a
- pressões de atual do vapor d'água (kPa)
t - temperatura do ar (°C)
UR são os valores para a umidade relativa do ar, no período de 24 horas (%)
A pressão atual do vapor d´água foi obtida através da expressão:
100
esUR
e
a
=
(10)
UR é a umidade relativa do ar, obtida por meio de psicrômetro.
A declividade (∆) da curva de pressão de vapor em função da temperatura foi
obtida a partir da equação (Allen et al., 1998).
2
)3,237(
4098
+
=∆
t
e
s
(11)
3.2.2.3 Resistência estomática
Dentro da estufa o parâmetro aerodinâmico da cultura pode ser considerado
dependente do nível de radiação global, temperatura de ar e umidade do ar, coom base em leis
exponenciais. Para a cultura do tomate em estufa, os efeitos da radiação na resistência
estomática são cruciais e apresentam a seguinte relação (Boulard et al., 1991).
)
))50(05,0exp(
1
1(200
−
+=
Rg
r
s
τ
(12)
em que:
Rs - resistência estomática (s m
-1
)
Rg - radiação global (MJ m
-2
)
τ - transmissividade. Como se trata de um ambiente protegido utilizou-se, neste trabalho, o
Rgi para substituir Rge e Transmissividade.
3.2.2.4 Resistência aerodinâmica
Os valores de resistência aerodinâmica foram medidos através do comprimento
médio da folha e velocidade do vento dentro da estufa; de acordo com Boulard et al. (2000).
8,0
2,0
220
i
a
V
d
r =
(13)
sendo:
ra - resistência aerodinâmica (s m
-1
)
d - comprimento da folha m
Vi - velocidade do vento dentro da estufa (m s
2
)
3.2.3. Estimativa da evapotranspiração da cultura
A evapotranspiração da cultura foi determinada pelo balanço hídrico nos
lisímetros e pelo método de Penman-Monteith.
3.2.3.1. Balanço hídrico
Os componentes do balanço hídrico foram determinados dentro dos lisímetros
com planta e sem planta, no ambiente protegido, no período de 11/julho a 16/setembro. Fez-se
a determinação do balanço de água realizado com base na lei de conservação das massas,
através de determinações de irrigação, drenagem profunda e variação de armazenamento de
água no solo, a partir da instalação de um hidrômetro para medição da água que entrava na
área do experimento. Obtiveram-se a drenagem coletada nos drenos, instalados na saída dos
lisímetro, e a umidade, por meio de um medidor automático instalado nos lisímetros.
A partir da equação do balanço hídrico a evapotranspiração da cultura pode ser
obtida através da equação:
A
R
D
I
P
ET
∆
±
−
−
+
=
(14)
em que:
ET - evapotranspiração da cultura, mm
P - Precipitação, mm
I - irrigação, mm
D - drenagem profunda, mm
R - escoamento superficial
∆A - variação do armazenamento da água do solo na camada de profundidade de zero a Z
(mm), para o intervalo de tempo considerado no balanço.
O termo precipitação foi nulo, uma vez que o trabalho foi realizado em condições
de ambiente protegido, e calculou-se a evapotranspiração do seguinte modo:
ET = I - D ± ∆A (15)
A variação no armazenamento de água no perfil do solo (∆A) foi determinada
pela diferença dos valores do conteúdo de água do solo, obtidos do perfil nos tempos inicial e
final de cada período considerado, sendo expressa pela seguinte expressão:
∆A = [θ
(f)
- θ
(i)
]Z = A
f –
A
i
(16)
em que:
θ
(f) -
umidade do solo final, m
3
m
-3
θ
(i) -
umidade do solo inicial, m
3
m
-3
A
f
e
A
i
são os armazenamentos acumulados de água final e inicial, respectivamente.
3.2.3.2. Método de Penman-Monteith (FAO)
Para se calcular a evapotranspiração da cultura, utilizou-se a Eq. (8) de Penman-
Monteith, a seguir (Montheith & Unsworth, 1990):
L
LE
ETc =
(17)
em que ETc é a evapotranspiração da cultura (mm d
-1
) e L = 2,501– (2,361 x 10
-3
) é o
fluxo de calor latente (MJ m
-2
), L é o calor latente de evaporação (MJ m
-2
).
3.2.4 Estimativa da evapotranspiração de referência
Estimou-se a evapotranspiração de referência (ETo) através dos métodos de
Penman-Monteith (FAO), Linacre e de Radiação da FAO (Pereira et al., 1997).
3.2.4.1 - Método de Linacre
O modelo de foi utilizado como segue:
(
)
( )
T
TT
zT
ETo
d
−
−+
−
+
=
80
15
100
006,0500
φ
(18)
Sendo que z é a altitude em metros, ø é a latitude em graus, T é a temperatura (°C) Td é a
temperatura do ponto de orvalho (°C), determinado pela seguinte equação:
)log(16,8
8,156)log(3,237
a
a
e
e
Td
−
−
=
(19)
observando-se que nesta equação a pressão de vapor (e) entra em mm de Hg.
3.2.4.2. Método de Penman-Monteith FAO ( Allen,1993)
( )
]34,01([
273
900
)(408,0
Vv
eeVv
T
GRn
ETo
s
++∆
−
+
+−∆
=
γ
γ
(20)
em que:
ETo = evapotranspiração de referência (mm d
-1
)
Rn - saldo de radiação sobre a grama (MJ m
-2
d
-1
)
G - densidade de fluxo de calor no solo (MJ m
-2
d
-1
)
T
- temperatura média diária do ar a 2m de altura (°C)
e
s
- pressão de saturação do vapor média diária (kPa)
e
a
- a pressão atual de vapor média diária (kPa)
∆ - tangente à curva de pressão de vapor no ponto de Tmed (kPa °C
-1
)
γ - coeficiente psicrométrico (kPa)
Vv - é a velocidade do vento (m s
-2
)
3.2.4.3 Método de radiação (FAO)
O modelo de radiação apresenta a seguinte equação:
ETo = C (W Rg) (21)
Contudo, Segundo Frevet et al (1983) pode-se evitar interpolações usando-se a
equação:
ETo = Co+ClW (Rg/λ) (22)
Co = 0,3 (mm d
-1
)
C1 = a
o
+ a
1
UR + a
2
Ud + a
3
URUd + a4
1
UR
2
a
5
Ud
2
em que UR é a umidade relativa do ar (%) e Ud a velocidade média do vento no período
diurno, a 2,0 m de altura; com a
o
= 1, 0656, a
1
=-0, 0012795, a
2
= 0, 044953, a
3
=-0,00020033
a
4
= -0, 0031508, a
5
= -0,0011026.
W = 0,483+0,01T
u
(23)
Considerando-se
λ = 2,45 MJ kg
-1
Rg – MJ m
-2
3.2.5 Coeficiente da cultura
O coeficiente de cultura foi obtido por meio da expressão apresentada por
Doorenbos & Kassam (1979), como:
ETo
ETc
Kc =
(24)
em que:
ETc - evapotranspiração da cultura (mm dia
-1
)
Eto = evapotranspiração de referência, mm dia
-1
Para comparação entre os métodos, o kc da cultura, foi calculado utilizando-se a
ETo obtida pelo método de Linacre e Radiação.
3.2.6 Umidade do solo
A curva característica de retenção de água do solo foi obtida no perfil do solo até
30 cm, pelo Laboratório de Água e Solo do Centro de Ciências Agrárias cujas características
são as de um solo com um horizonte Ap1 (Bruno escuro: Bruno acinzentado escuro: franco
argilo arenosa) com Capacidade de campo (CC) de 0,21 cm
3
cm
-3
e no horizonte Ap2 (Bruno
acinzentado escuro e Bruno acinzentado, franco argiloarenosa) 0,23 cm
3
cm
-3
sendo o
horizonte AB (Bruno, e mosqueado comum) 0,25 cm
3
cm
-3
.
Os valores de umidade na capacidade de campo correspondem aos potenciais
entre -10 a -33 kPa. Sendo porém, os valores de umidade solo determinados a -33KPa mais
adequados para as profundidades de 0-20 cm. (Costa, 2003) Quando determinado em situ a
profundidade de 30 cm a CC correspondeu a 0,27 cm
3
cm -
3
. O ponto de murchamento (PM)
foi de 0,11 em uma profundidade de 11 cm e 0,13 para 30 cm.
3.2.7 Análise de crescimento e desenvolvimento da cultura do tomate
3.2.7.1 Altura de plantas
As 24 plantas selecionadas no início do trabalho foram medidas semanalmente da
superfície do solo até a ultima inserção; referidas medições ocorreram até o aparecimento do
sétimo racemo visto que, a partir deste momento, as plantas já tinham atingido 2 m de altura;
fez-se então poda apical.
3.2.7.2 Área foliar
A área foliar foi determinada medindo-se o comprimento (C) e a largura (L) de
todas as folhas das plantas marcadas, em que comprimento foi definido como a distância entre
o ponto de inserção do pecíolo no limbo foliar e a extremidade oposta da folha, enquanto a
largura, como a maior dimensão perpendicular ao eixo do comprimento, com um fator de
forma "f". A área foliar foi calculada pela seguinte expressão:
AF = C L f (25)
Af - área foliar (m
2
)
C - comprimento (cm)
L - largura da folha (cm)
f - fator de correção
O fator de forma "f" foi determinado pela análise de regressão simples entre a
área de uma amostra de folhas e o produto de suas dimensões; neste caso, a reta ajustada ao
conjunto de dados possui uma equação do tipo Y = bx, em que "b" corresponde ao fator "f". A
área das folhas amostradas foi determinada pela digitalização das respectivas imagens, que
após serem digitalizadas, foram recortadas respeitando-se a forma e se realizou a pesagem
dessas folhas obtendo-se então, uma relação do peso das folhas com a área da folha.
3.2.7.3 Índice de área foliar
O IAF (m
2
m
-2
) foi calculado por meio da relação funcional entre a área foliar
(AF) e a área disponível às plantas, dada pelo espaçamento (2,5 x 1,0 m), e, posteriormente,
relacionou-se o IAF, através de regressão linear simples, com as variáveis observadas.
IAF = Af NP/AT (26)
em que:
Af - área foliar média de três plantas (m
2
)
AT - área do terreno ocupada pela cultura (1m
2
)
NP - número de plantas por metro quadrado (5 plantas)
3.2.8. Análise estatística
Os valores diários das variáveis meteorológicas internas e externas, foram
coletados, armazenados e analisados, usando-se o modelo de Wilmott.
Os modelos foram selecionados segundo seus coeficientes de determinação (r
2
) e
a significância dos seus coeficientes angulares, pelo teste t a 5% de probabilidade de erro. O
desempenho dos modelos gerados foi avaliado de acordo com os índices propostos na
literatura, por Willmott (1985).
- Diferença média normalizada:
DMN =
(
)
O
PO −
(27)
em que:
O - média aritmética dos valores de observados
P - média aritmética dos valores estimados.
Raiz quadrada do quadrado médio do erro sistemático erro não sistemático (RMSEn)
RMSEs =
( )
5.0
1
2
1
−
∑
=
N
i
estPOobs
N
(28)
- Raiz quadrada do quadrado médio do não sistemático (RMSEn)
RMSEn =
( )
5.0
1
2
1
−
∑
=
N
i
PstP
N
(29)
Coeficiente de correlação (r)
Usou-se o coeficiente de correlação como indicativo do grau de dispersão dos
dados obtidos em relação à média
Teste de Willmott
Segundo Willmott (1985) para um bom modelo, a porção não sistemática do erro
deve ser muito maior do que a sistemática. Quanto maior o erro sistemático tanto mais pobre
o modelo.
- coeficiente de concordância (d)
Usado para quantificar o afastamento dos valores estimados dos observados.de
acordo com a equação:
(
)
( )
−
−=
∑
∑
=
=
−
N
i
ii
N
i
ii
PO
PO
d
1
2
1
2
´´
1
(30)
em que:´
POO
ii
−=´
PPP
ii
−=´
Em que d = 0 sem concordância,
d=1 concordância perfeita entre observações e estimativas (Heldewin et al., 2004).
4 – RESULTADOS E DISCUSSAO
4.1 – Condições meteorológicas do ambiente protegido e campo
Apresentar-se-ão, nesta seção os dados referentes às condições meteorológicas no
período experimental, foram levados em consideração os elementos que mais afetam o
crescimento da cultura do tomateiro. Entre eles destacam-se temperatura, umidade relativa do ar
e velocidade do vento dentro do ambiente protegido e no campo no ano de 2005.
4.1.1 Temperatura
Na Tabela 2 apresenta-se o resumo das variações climáticas observadas no
interior da estufa e no campo no período de junho-setembro.
Tabela 2. Média das variáveis microclimáticas; Umidade do ar (%), Temperatura a 2 m (°C),
Radiação Global, Saldo de radiação (MJ m
-2
) e velocidade do vento (m s
-1
) observado no interior
do ambiente protegido durante todo ciclo do tomateiro.
Ambiente
Estufa Plástica Campo
Períodos
T
°C
Rg
MJ m
-2
Rn
MJ m
-2
V v
m s
-1
UR
%
T°C
°C
Rg
MJ.m
-2
Rn
MJ.m
-2
V v
m.s
-1
UR
%
Noturno
22,0
-
0,00
0,46
93,2
20,4
-
0,00
1,2
94,5
Diurno
25,9
10,78
6,68
0,71
73,3
24,6
17,0
11,4
3,3
78,7
Fase
I
24,6
8,71
4,55
0,54
86,7
22,9
12,3
5,0
1,9
90,3
Fase
II
24,0
10,45
6,28
0,65
83,6
22,2
16,3
10,4
2,3
86,5
Fase
III
23,7
11,80
7,13
0,48
81,4
22,7
19,1
14,0
2,4
85,3
A temperatura média no interior do ambiente protegido foi maior que a
temperatura fora da estufa; entretanto os valores de Radiação solar global, saldo de radiação,
velocidade do vento e Umidade Relativa do ar apresentaram valores inferiores aos observados
fora da estufa. As temperaturas mais altas ocorreram nos meses de junho e julho e estão
apresentadas na Figura 12, na qual se nota um aumento no valor da temperatura média do ar, no
interior da estufa plástica (Tdi) no dia 171(19/06), atingindo 26,7 °C. Um acréscimo de 3,4 °C
em relação à temperatura no campo, o que já era esperado em virtude da interrupção do processo
convectivo em função da velocidade reduzida do vento e ao maior armazenamento de calor
sensível pelo ar atmosférico, no interior da estufa, em função da retenção de radiação de onda
longa aumentando, assim, a temperatura máxima em relação ao campo.
160 180 200 220 240 260
20
21
22
23
24
25
26
27
externa
interna
Temperatura (°C)
Dias do ano
Figura 12. Temperatura média diária (ºC), no interior da estufa e no campo
A temperatura média diária encontrada no ambiente protegido foi de 23 °C,
ocorrendo variações apenas no início do período experimental; Esses valores estão de acordo
com os encontrados por Cunha et al. (2003), Evangelista et al. (2003); Vasquez et al. (2005);
além disso, deve-se considerar o menor volume de ar a ser aquecido; pode-se observar que não
existe grande amplitude térmica durante o ciclo da cultura.
Os valores temperatura mínima diária (Figura 13) no interior da estufa foram bem
maiores no período de 170-210, que os observados no campo, e atingiram o valor mínimo de 17
ºC; neste dia, o valor da temperatura fora da estufa foi 16,85 °C. Os valores de temperatura
máxima estão apresentados na Figura 14 e chegaram a atingir até 37º (dia mais quente) com
diferenças de até 10 °C entre os dois ambientes.
160 180 200 220 240 260
16
17
18
19
20
21
22
23
externa
interna
Temperatura (°C)
Dias do ano
Figura 13. Temperatura mínima diária (ºC) no interior e fora da estufa
Observa-se que os maiores valores de temperatura diária ocorreram no início do
período experimental até 40 dias após o transplantio (DAT) no restante do período, que coincide
com a maturação dos frutos; as temperaturas diárias apresentaram temperaturas amenas com
menores variações. Os resultados encontrados neste experimento estão de acordo com os
resultados obtidos por Furlan & Folegatti (2002), que estudando a distribuição da temperatura
do ar em ambiente protegido, concluíram que a ela não é homogênea e a escolha do local ideal
para a instalação de sensores e equipamentos e muito importante para obtenção de dados mais
precisos.
No ambiente protegido a elevação da temperatura do ar é o principal problema de
manejo sendo, portanto, um dos elementos climáticos que mais influenciam o consumo de água.
Folegatti et al. (1997) observaram que na primavera os valores das temperaturas máxima, média
e mínima do ar, dentro do ambiente protegido, foram sempre superiores aos do exterior (14,8,
8,5 e 5,9%, respectivamente), com o menor valor das mínimas de 12,2 °C e o maior valor das
máximas de 42,2 °C.
160 180 200 220 240 260
22
24
26
28
30
32
34
36
38
externa
interna
Temperatura (°C)
Dias do ano
Figura 14. Temperatura máxima (ºC) no interior da estufa e no campo
Os dados de temperatura diurna e noturna dentro do ambiente protegido são
mostrados na Figura 15. O menor valor diurno dentro da estufa plástica foi de 22,1 °C, ocorrido
no dia 213 (20/08); neste dia, a temperatura externa foi superior em 3,6 °C do ambiente
protegido em relação ao ambiente externo. De acordo com Pereira et al. (2000), essas condições
térmicas não são limitantes para a cultura do tomate.
Para se determinar o manejo adequado da cultura do tomate, foram levados em
consideração os elementos que mais afetam o desenvolvimento da cultura; as variáveis foram
analisadas em função do estádio de desenvolvimento das plantas, determinado pelos dias após o
transplantio.
160 180 200 220 240 260
18
20
22
24
26
28
30
Tni
Tdi
Temperatura (°C)
Dias juliano
Figura 15. Temperatura média do ar diurna (tdi) e noturna (tni) no interior do ambiente protegido
durante todo o ciclo fenológico do tomate
Na fase vegetativa a temperatura diurna apresentou grandes variações durante o
dia; entretanto, no período noturno a temperatura variou em menor escala apresentando-se, na
maioria dos dias, inferior aos valores encontrados no período diurno; nota-se, porém, que em
alguns dias os valores foram semelhantes, ou seja, a temperatura diurna decresceu e permaneceu
em torno de 22 °C até o período noturno, no mês de julho; a partir desta data os valores se mantêm
próximos durante os dois períodos e se vão afastando a partir do mês de agosto, quando as
temperaturas diurnas apresentam estabilidade, mas, sempre acima da temperatura noturna, que
chega a atingir 18,5 °C, o valor mais baixo obtido neste período e que coincide com o período de
maturação dos frutos.
A relação dos valores de temperatura do ar dentro do ambiente protegido e no
campo encontra-se na Figura 16; esta relação apresentou um ajuste cuja equação foi Ti =
1,05504Te com R
2
= 0,49, indicando que os valores acima de 24 °C estão mais próximos da reta
1:1 e os valores abaixo de 24 °C apresentam maior dispersão dos dados em relação à linha 1:1.
Os maiores valores foram encontrados dentro do ambiente protegido; esses resultados estão de
acordo com o trabalho de Furlan & Folegatti (2002).
0 8 16 24
0
8
16
24
32
R
2
=0,49
1:1
T
i
=1,05504T
e
Temperatura
i
(°C)
Temperatura
e
(°C)
Figura 16. Relação entre a temperatura média interna (ºC) e a temperatura média externa
durante todo o ciclo da cultura
4.1.2 Umidade Relativa
Tem-se na Figura 17, os dados de umidade relativa do ar (UR) notando-se que a
amplitude de variação dentro da estufa foi maior que no campo; ou seja, de 19,36 e 13,4%,
respectivamente. A umidade se apresenta inversamente proporcional à temperatura do ar para os
dois ambientes uma vez que a medida em que a temperatura do ar aumenta em função do
aumento da disponibilidade de Radiação solar global, a umidade diminui em função do
aquecimento do ar o que, conforme Cunha & Escobedo (2003), este fato ocorre devido a inibição
do processo convectivo resultante da barreira física imposta pela presença do filme plástico
utilizado na estufa.
1 6 0 1 8 0 2 0 0 2 2 0 2 4 0 2 6 0
7 6
8 0
8 4
8 8
9 2
9 6
( A )
Umidade Relativa(%)
D ia s d o a n o
1 6 0 1 8 0 2 0 0 2 2 0 2 4 0 2 6 0
7 6
8 0
8 4
8 8
9 2
9 6
( B )
Umidade Relativa
e
(%)
D i a s d o a n o
Figura 17. Umidade Relativa diária dentro (A) do ambiente protegido e no campo (B)
É difícil separar a ação de cada um dos elementos meteorológicos na
evapotranspiração, haja vista que os mesmos agem simultaneamente; a explicação, segundo
Joliet & Bailey (1992), é que a umidade relativa do ar pode afetar a evapotranspiração pelas
interações com a fotossíntese e produção de matéria seca, afetando o índice de área foliar ou
provocando mudanças na condutância estomática, apesar dos valores médios de umidade relativa
encontrados no interior da estufa plástica terem sido inferiores aos observados fora da estufa.
Os resultados concordam com os valores encontrados por Farias et al. (1993) ao
observarem que a umidade relativa dentro da estufa apresentou valores muito próximos dos
encontrados no ambiente externo.
Os valores médios de umidade relativa obtidos no interior da estufa plástica
apresentaram uma amplitude menor quando comparados com a Umidade Relativa fora (Ure),
justificando um ajuste polinomial de URi = 1,04047URe e coeficiente de correlação R
2
= 0,93
(Figura 18); encontraram-se diferenças de 5,7% entre os dois ambientes em termos médios, ao
longo do ciclo. A umidade relativa no interior da estufa apresentou maiores variações no início
do experimento com média diária de 80%.
7 5 9 0
7 5
9 0
R
2
= 0 ,9 3
Y = 1 ,0 4 0 4 7 X
Umidade Relativa
i
(%)
U m id a d e R e la tiv a
e
(% )
Figura 18. Relação entre Umidade Relativa encontrada no interior da estufa plástica e no campo,
durante todo o desenvolvimento da cultura do tomate
Como existe uma tela preta fixa (sombrite 50%) nas laterais da estufa plástica
ocorreu uma razoável renovação de ar noturno, fazendo com que houvesse perdas energéticas
armazenadas durante o dia, propiciando a condensação do vapor de água no interior da estufa
aumentando, desta forma a umidade relativa dentro da estufa plástica no período noturno.
A variação da umidade no interior da estufa apresentou valores menores durante o
dia (Figura 19), permanecendo inferior aos valores obtidos no ambiente externo mesmo
durante o período noturno (Figura 20), exceto para os valores mínimos; esses resultados
também foram encontrados por Duarte & Henkel (2004); entretanto Evangelista & Pereira
(1999) e Vasquez et al. (2004) encontraram valores de Umidade Relativa em média 3,04%
maiores em relação ao ambiente externo.
160 180 200 220 240 260
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
UR
e
d
UR
i
d
Umidade Relativa (%)
Dias do ano
Figura 19. Umidade Relativa diurna no interior da estufa plástica e no campo durante todo o
desenvolvimento da cultura do tomate
160 180 200 220 240 260
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
UR
e
UR
i
Umidade Relativa (%)
Dias do ano
Figura 20. Umidade Relativa noturna encontrada no interior da estufa plástica e no campo
durante todo o desenvolvimento da cultura do tomate
4.1.3 Velocidade do vento
Verificou-se que a velocidade do vento dentro do ambiente protegido atingiu um
valor máximo de 0,88 m.s
-1
(Figura 21) mas se observou também que os valores decresceram
chegando a valores mínimos de 0,45 m.s
-1
no período de maturação dos frutos, o que se deu no
final do experimento; entretanto, fora do ambiente protegido a velocidade do vento atingiu 3,5
ms
-1
e os valores sempre estiveram bem acima dos encontrados no ambiente protegido,
confirmando os resultados de Furlan & Folegatti (2002) que ressaltaram em seu estudo a
importância do controle do vento dentro da estufa para minimizar os efeitos da temperatura.
160 180 200 220 240 260
0,0
0,5
1,0
1,5
( A )
Velocidade do vento (ms
-1
)
Dias do ano
1 6 0 1 8 0 2 0 0 2 2 0 2 4 0 2 6 0
0
1
2
3
4
( B )
Velocidade do vento
e
(ms
-1
)
D ia s d o a n o
Figura 21. Velocidade do vento encontrada no interior da estufa plástica (A) e no campo (B)
4.2 Radiação Solar
Os valores integrados durante o período estudado para a radiação solar global
interna (Rgi) foram de 1035,18 MJ. m
2
, com média diária de 12,4 MJ m
-2
e os valores de
radiação solar global externa (Rge) foram de 1629,34 MJ m
-2
, com média diária 16,97 MJ m
-2
.
A Rgi apresentou alta variação nos primeiros 30 dias, com valores entre 14,0 MJ
m
-2
e 2,0 MJ m
-2
(Figura 22A); após este período, deu-se um aumento gradativo com variações
menores entre a máxima e a mínima, dos 31 aos 60 dias.
1 6 0 1 8 0 2 0 0 2 2 0 2 4 0 2 6 0
0
4
8
1 2
1 6
2 0
2 4
( A )
Radiação global (MJm
-2
)
D ia s d o a n o
1 6 0 1 8 0 2 0 0 2 2 0 2 4 0 2 6 0
0
4
8
1 2
1 6
2 0
2 4
( B )
Radiação global
e
(MJm
-2
)
D ia s d o a n o
Figura 22. Radiação solar global diária no interior da estufa plástica (A) e no campo (B)
Para Sandri et al. (2003), os valores limítrofes de radiação para as culturas
hortícolas se encontram em média diária de 8,4 MJ m
2,
. Embora a Rgi tenha atingido, na 1ª
semana após o transplantio, valores bem menores que os já citados, a temperatura média esteve
sempre em torno de 25 °C não interferindo no desenvolvimento das plantas. Comparando-se a
Radiação global externa (Rge) e a Radiação global interna (Rgi) percebe-se que a Rge atingiu
um valor mínimo de 2 MJ m
2
, valor este que ficou bem próximo do obtido dentro do ambiente
protegido, que foi de 2,2 MJ m
2
; entretanto, os valores máximos de radiação no ambiente
externo (Figura 22 B) atingiram valores bem maiores que os de dentro da estufa plástica, 24 MJ.
m
2
dia e 15,42 MJ m
2
dia, respectivamente. A relação Rgi e Rge permaneceu constante todo o
ciclo com transmissividade de 63,5%, indicando, portanto, mostrando redução de 36,5%,
provocada pela cobertura de polietileno.
Sandri et al. (2003) trabalhando com a cultura do tomate em estufa plástica no Rio
Grande do Sul, encontraram valores de Rg média diária de 12,4 MJ m
-2
e um acumulado de
1362,6 MJ m
-2
, devido à redução da transmissividade de radiação solar global em até 83%.
A equação de regressão (Figura 23) foi obtida relacionando-se Radiação global
interna (Rgi) e Radiação global externa (Rge) com a seguinte equação: Rgi = 0,623 Rge, com um
coeficiente de determinação R
2
= 0,96; este coeficiente mostrou ser uma boa relação para
estimativa do Rgi a partir do Rge.
Alguns estudos têm comprovado que a Radiação global no interior de casas de
vegetação é menor que no ambiente externo mas, em contrapartida, ocorre uma relação maior
entre saldo de radiação/radiação global no ambiente interno (Frisina & Escobedo, 1999; Galvani
et al., 2001; Cunha et al., 2002) explicado pelo efeito da contra-radiação da cobertura,
especialmente de onda longa, que reduz a perda de energia ao longo do dia, sendo mais
pronunciado durante a noite. O saldo de radiação ainda é afetado pelo estádio da cultura, ligado
principalmente ao aumento do índice de área foliar, que aumenta a porção da radiação
interceptada e reduz a porção que atinge o solo.
0 6 1 2 1 8 2 4
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
1 : 1
( R
2
= 0 . 9 6 )
R g
i
= 0 . 6 2 R g
e
Radiação global
i
(MJm
-2
)
R a d i a ç ã o g l o b a l
e
( M J m
- 2
)
Figura 23. Razão entre Radiação solar global no interior da estufa e fora do ambiente protegido
O saldo de radiação total encontrado no ambiente protegido foi de 615,53 MJ m
-2
,
representando em termos energéticos de 60% da componente da Radiação solar global (Figura
24); esses resultados estão de acordo com Galvani et al. (2001) que encontraram uma relação de
Rn de 61,2% de Rg dentro do ambiente protegido, cultivado com pepineiro.
1 6 0 1 8 0 2 0 0 2 2 0 2 4 0 2 6 0
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
Radiação (MJ m
-2
)
D ia s d o a n o
R g
i
R n
i
Figura 24. Saldo de radiação e radiação global interna no período experimental
Durante o período de medições a razão entre o saldo de radiação e a radiação
solar global (Rn/Rg) variou entre 0,6478 - 0,2418. A equação de regressão (Figura 25) foi obtida
relacionando-se o saldo de radiação e a radiação solar global com a seguinte equação: Rn =
0,6015Rgi, com um coeficiente de determinação R
2
= 0,92.
Segundo alguns autores (Toledo, 2001; Atarassi 2003) o coeficiente de
determinação é sempre acima do 0,9 quando se relacionam saldo radiação e radiação global,
mostrando ser uma boa relação para estimativa do Rn a partir do Rg.
Observa-se que a fração de radiação solar global transformada em energia
disponível ao sistema, ou seja, o saldo de radiação, apresenta uma distribuição regular e um valor
médio de 0,5819 ± 0, 08, alcançando valor máximo de 0,70, ocorrido na fase de frutificação aos
45 dias após o transplantio. Sendo que os menores valores ocorreram nos primeiros dias do
experimento no ambiente protegido.
0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 :1
R
2
= 0 ,9 2
R n = 0 ,6 0 1 5 2 R g
i
Saldo de Radiação (MJm
-2
)
R a d ia ç ã o g lo b a l (M J m
-2
)
Figura 25. Relação entre saldo de radiação e radiação solar global no interior do ambiente
protegido
A radiação refletida está apresentada na Figura 26, na qual se notou
comportamento similar ao da radiação global. Os valores de radiação refletida interna (Rr)
variaram em um intervalo de 0,12 a 2,58 MJ m
-2
cujos totais observados foram de 156,57MJ m
-2
e 1035,176 MJ m
-2
para radiação solar refletida e radiação solar global, respectivamente,
apresentando albedo de 14%.
160 180 200 220 240 260
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Radiação (MJm
-2
)
Dias do ano
Rg
Rr
Figura 26. Radiação solar global e refletida no interior da estufa plástica, durante todo o ciclo da
cultura do tomateiro
4.2.1. Radiação fotossinteticamente ativa
Os valores de radiação fotossinteticamente ativa (PAR), no interior do ambiente
protegido (Figura 27) representam, em média, 45% da radiação solar global (Rg), e 28,4% da
Radiação solar global externa, e 75,7% da Rn. (Figura 28)
A absorção da radiação incidente pela cultura depende de seu índice de área
foliar (IAF), posição solar, geometria e tamanho da folha, mas a eficiência de conversão decresce
gradativamente com o fluxo de radiação solar acima do nível considerado ótimo, podendo
ocorrer saturação das folhas superiores. Embora Radin et al. (2003) admitam que o nível de
radiação em que ocorre a saturação nas folhas localizadas no interior do dossel é muito mais
elevado, e talvez muitas folhas não cheguem a saturação, esses resultados estão de acordo com
os encontrados por Guiseline et al. (2004). O conhecimento de pequenas diferenças na
tramitância pode exercer efeito significativo no crescimento das culturas.
150 165 180 195 210 225 240 255 270
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Dias do ano
Radiação (MJm
-2
)
Rg
i
PAR
Figura 27. Radiação solar global e PAR no interior do ambiente protegido durante todo o ciclo
do tomateiro
160 180 200 220 240 260
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Radiação (MJ.m
-2
)
Dias do ano
Rn
PAR
Figura 28. Radiação solar global e PAR no interior do ambiente protegido durante todo o ciclo
do tomateiro
Na Figura 29 estão apresentados, a razão entre os valores de PAR e Rgi, em que se
pode observar que os valores estão mais próximos no início da reta e vão apresentando um
afastamento da reta 1:1 no final do período experimental, quando os valores de Rgi foram
maiores que 12 MJ m
-2
. A PAR = 0, 44Rg e R
2
= 0,61. A relação da PAR e Rg externa
encontra-se na Figura 30, observando-se a maior dispersão dos valores da reta e PAR = 0,27Rge
um R
2
= 0,52 indicando, como esperado, um valor menor.
0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 :1
R
2
= 0 ,6 1
P A R = 0 ,4 4 2 R g
i
PAR (MJ.m
-2
)
R a d ia ç ã o g lo b a l
i
( M J . m
- 2
)
Figura 29. Relação entre a radiação fotossinteticamente ativa diária (PAR) e a Radiação solar
global interna
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 : 1
R
2
= 0 . 5 2 3
P A R = 0 , 2 7 9 7 7 R g
e
PAR (MJm
-2
)
R a d i a ç ã o g l o b a l
e
( M J m
- 2
)
Figura 30. Relação entre a radiação fotossinteticamente ativa diária (PAR) e a radiação solar
global diária externa, durante o ciclo do tomateiro
Apresentam-se, na Figura 31 estão apresentados à razão entre os valores de PAR
e o saldo de radiação. Os valores encontrados mostraram pequena dispersão nos primeiros dias e
se aproximam da reta 1:1, mais próximos quando o saldo de radiação está entre 4,5 MJ m
-2
e 6,5
MJ m
-2
e vão indicando afastamento da reta a partir desses valores. A eficiência de conversão
decresce gradualmente com o aumento do fluxo de radiação solar e pode ocorrer saturação das
folhas localizadas no interior do dossel.
O coeficiente angular da equação representa a eficiência do uso da PAR. O baixo
valor de R
2
= 0,57 provavelmente está ligado ao fato do IAF encontrado ter, sido em média, de
0,6. De acordo com Radin et al. (2003) a eficiência de interceptação da radiação
fotossinteticamente ativa observada em tomateiro aumentou com o aumento do índice de IAF.,
atingindo uma eficiência de 70% quando IAF = 2.
0,0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 10,5 12,0
-2
0
2
4
6
8
1:1
R
2
=0,52688
Y =0,72604 X
PAR (MJ.m
-2
)
Saldo de Radiação (MJ.m
-2
)
Figura 31. Relação entre a radiação fotossinteticamente ativa diária (PAR) e o Saldo de radiação
solar diária externa durante todo o ciclo do tomateiro
4.3 Balanço de Energia
Com objetivo de avaliar o uso dos métodos Penman - Monteith e Razão de
Bowen na determinação dos fluxos na fase vegetativa, reprodutiva e maturação da cultura do
tomate, se analisaram os dados dos dias 162 a 257 (11/06 a 16/09), em que na Tabela 3 se
apresentam os dados de saldo de radiação, fluxo de calor sensível e fluxo de calor latente além
da a razão entre os valores de fluxo de calor latente e saldo de radiação (LE/Rn) e o fluxo de
calor latente e saldo de radiação (H/Rn), pelos métodos de Bowen e Penman - Monteith.
Observa-se que, em média, o saldo de radiação (Rn) foi consumido em 71 e 66% para fluxos de
calor latente para o métodos de Bowen e Penman – Monteith, respectivamente, considerando-se
todo o período estudado; a energia consumida foi de 29 e 34%.para fluxos de calor sensível;
esses valores estão abaixo dos encontrados por Cunha et al. (2002) que obteve valores de calor
latente de 80% e fluxo de calor sensível de 10% para cultura do pimenteira em ambiente
protegido.
Tabela 3. Partição do balanço de energia de saldo de radiação, fluxo de calor latente, fluxo de
calor sensível e razão entre os fluxos de saldo de radiação em cultivo protegido durante o ciclo
da cultura do tomate
4.3.1 Variação diária dos componentes de balanço de Energia
Constatou-se, que a fração de radiação solar global transformada em energia
disponível ao sistema, ou seja, saldo de radiação (Rn/Rg) apresenta distribuição (Figura 32)
regular, alcançando valor médio de 0,58 e valor máximo de 0,7 alcançado no dia 237 (25/08) e o
valor mínimo foi de 0,24 no dia 164 (13/06); observou-se ainda que a maior porção do saldo de
radiação foi utilizada como fluxo de calor latente (LE), e que LE/Rn* apresentou um valor
médio de 0,70 ±0,045, para todo o período do experimento, enquanto os menores valores foram
encontrados na primeira semana logo após o transplantio (0,57), ocasião em que o solo se
encontrava sem cobertura vegetal, ocorrendo novamente após 15 dias (0,59).
Métodos Partição Razão
LE H LE/Rn H/Rn
(MJ. M
-2
/ciclo)
Penman-Monteith 434,79 181,70 0,71 0,29
Bowen 403,76 211,77 0,66 0,34
160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
Razão (MJm
-2
)
LE/Rn
Rn/Rg
H/Rn
Dias do ano
Figura 32. Variação diária da razão entre o saldo de radiação (Rn) e a radiação global (Rg), e
entre o saldo de radiação e fluxos de calor latente (LE), sensível (H) no interior da estufa, pelo
método de Penman-Monteith
O valor médio do saldo de radiação (Rn) utilizado como fluxo de calor sensível
(H), isto é, H/Rn no período estudado foi de 0.30 ±0,049 e valor máximo de 0.432, no dia 17 de
junho no início do cultivo, ocorrendo justamente nos períodos em que a relação LE/Rn foi
menor; constatou-se,ainda, no dia 176 (25/06) e em 182 (1/07) a ocorrência de uma fase de
estabilização aos trinta dias após o transplantio, em torno de 0, 3 para, em seguida, no dia 210
ocorrer uma queda brusca que atingiu o valor mínimo de 0,12;nota-se então um aumento e
estabilização até o final do ciclo da cultura.
Na Figura 33 as variações do fluxo de calor latente (LE) seguem as variações do
saldo de radiação (Rn) independente do dia observado, o que pode indicar que a estimativa dos
valores de radiação sobre a cultura permite que se determine o consumo hídrico da cultura, e
consequentemente, seu manejo.
165 180 195 210 225 240 255 270
0
2
4
6
8
10
12
Densidade de Fluxo (MJ.m
-2
)
Dias do ano
Rn
LEPM
HPM
Figura 33. Variação do saldo de radiação (Rn) diária, e fluxos de calor latente (LE), sensível
(H) no interior da estufa, na cultura do tomate caqui
A razão entre o fluxo de calor latente e o saldo de radiação, apresentou uma
equação da reta (Figura 34) da seguinte forma: LE = 1,41789 Rn, com coeficiente de
determinação R
2
= 0,98.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 :1
R
2
= 0 ,9 8
L E P M = 1 ,4 1 7 8 9 R n
Fluxo de calor latente (MJm
-2
)
S a ld o d e ra d ia ç ã o (M J m
-2
)
Figura 34. Razão entre saldo de radiação e fluxo de calor latente calculado pelo método de
Penman-Monteith, no interior da estufa
4.3.2 Variação horária do saldo de radiação dos fluxos de calor latente de calor sensível
obtidos pelos métodos de Bowen e Penman - Monteith
Com o objetivo de se comparar os dados encontrados pelos métodos Bowen e de
Penman-Monteith, agruparam-se os dados a cada dez dias, para uma análise mais precisa.
Os valores de fluxo de calor latente (LE) e fluxo de calor sensível (H)
determinados pelos dois métodos, estão apresentados a seguir.
Observou-se, no período entre 162-172 (11/06 a 21/06) tempo período no qual a
cultura se encontrava com baixo porte e na sua fase vegetativa, na qual ocorreu excelente
concordância de LE*B e LE*PM, porém o H*B se apresentou inferior na maioria dos dias e
ultrapassou os valores de H*PM no final do período (Figura 35A); na semana seguinte, entre
174-183, o saldo de radiação indicou forte queda, atingindo valores menores que 2 MJ. m
-2
(Figura 35B); segundo Lima (2004), isto ocorre quando o solo se encontra com alto valor de
umidade.
O LE*PM mostrou pequena variação em relação ao LE*B, permanecendo sempre
com os valores inferiores aos encontrados pelo método de Bowen; notou-se o inverso para os
valores de H*PM que apresentaram valores maiores que os de H*B, durante esta fase.
162 164 166 168 170 172
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(A)
Energia (MJ.m
2
)
Dias do ano
Rn LEB LEPM HB HPM
172 174 176 178 180 182
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
( B)
Energia (MJ.m
2
)
Dias do ano
Rn LEB LEPM HB HPM
Figura 35. Comportamento do balanço de energia nos períodos de 162-171 e 172-181 calculado
pelos métodos de Razão de Bowen e Penman-Monteith
A partir do dia 182-191 (Figura 36A) o saldo de radiação apresenta aumento
partindo de valores muito baixos e atingiu 8 MJ. m
-2
; neste período, os valores de calor sensível
H*B e H*PM chegaram a atingir 2
MJ. m
-2
e ambos mostraram aumento, chegando a atingir
25% da energia disponível; até então, havia boa concordância entre os métodos.
Na semana seguinte (192-201), o saldo de radiação apresentou forte variação
diária mas não a concordância entre os métodos não foi boa, sobretudo para o H*b e H*PM
(Figura 30 b).
Na semana seguinte, o fluxo de calor sensível apresentou variação semelhante em
ambos os métodos, com boa correlação, porém os valores de H*B foram, na maioria dos dias,
maiores que os de H*PM.
1 8 2 1 8 4 1 8 6 1 8 8 1 9 0 1 9 2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
( a )
Energia (MJm
-2
)
D i a s d o a n o
R n L E B L E P M H B H P M
1 9 2 1 9 4 1 9 6 1 9 8 2 0 0 2 0 2
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
( b )
Energia (MJ.m
2
)
D i a s d o a n o
R n L E B L E P M H B H P M
Figura 36. Componentes do balanço de energia nos períodos de 183-191 e 192 -201 calculados
pelos métodos de Razão de Bowen e Penman-Monteith
A Figura 37 a. mostra a semana de 202-211, que começa com um valor de saldo
de radiação bem baixo, de apenas 2,5 MJ m
-2
; neste dia, os dois métodos apresentaram os
mesmos valores, porém, quando a radiação começa a subir, o LE*B acompanha bem de perto o
saldo de radiação, o que não ocorre com LE*PM que sobe gradativamente; entretanto, este
comportamento muda nos dias seguintes quando LE*PM apresentou, sempre, valor maior e
decresceu nos dias 221-222.
2 0 2 2 0 4 2 0 6 2 0 8 2 1 0 2 1 2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
( a )
Energia(MJ.m
2
)
D i a s d o a n o
R n L E B L E P M H B H P M
2 1 2 2 1 4 2 1 6 2 1 8 2 2 0 2 2 2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
( b )
Energia (MJ.m
2
)
D ia s d o a n o
R n L E B L E P M H B H P M
Figura 37. Componentes do balanço de energia nos períodos de 202-211 e 212-221 calculados
pelos métodos de Razão de Bowen e Penman-Monteith
Observa-se que a partir do dia 223-232 (Figura 38 a) o saldo de radiação variou
de 5-7 MJ m
-2
; neste período, os valores de calor sensível H*B e H*PM chegam a atingir 2
MJ
m
-2
; até então havia apenas uma boa concordância entre os métodos; ambos apresentaram um
aumento chegando a atingir 25% da energia disponível; no período de 21 -31agosto (Figura 38
b) o saldo de radiação mostrou forte variação no dia 235, porém se deu uma boa concordância
entre os métodos, para LE*B e LE*PM e , principalmente, para o H*b e H*PM.
Os dias que seguem até 16 de setembro apresentaram boa concordância entre os
valores encontrados pelos dois métodos, como mostra Figura 39 a e b.
2 2 2 2 2 4 2 2 6 2 2 8 2 3 0 2 3 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Energia (MJm
2
)
D i a s d o a n o
R n L E B L E P M H B H P M
2 3 2 2 3 4 2 3 6 2 3 8 2 4 0 2 4 2
1
2
3
4
5
6
7
8
Energia (MJm
-2
)
D ia s d o a n o
R n L E B L E P M H B H P M
Figura 38. Componentes do balanço de energia nos períodos de 222-232 e 233-242, calculados
pelos métodos de Razão de Bowen e Penman-Monteith
2 4 2 2 4 4 2 4 6 2 4 8 2 5 0 2 5 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
Energia (MJ.m
2
)
D i a s d o a n o
R n L E B H B L E P M H P M
2 5 2 2 5 3 2 5 4 2 5 5 2 5 6 2 5 7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
Energia (MJ.m
2
)
D i a s J u l i a n o
R n L E B H B L E P M H P M
Figura 39. Componentes do balanço de energia nos períodos de 243 251 e 252-257 calculados
pelos métodos de Razão de Bowen e Penman-Monteith
4.3.3 - Determinação diária do saldo de radiação do fluxo de calor latente e fluxo
de calor sensível, obtidos pelos métodos de Bowen e Penman - Monteith
As comparações do fluxo de calor latente e calor sensível pelos métodos de Penmam-
Montetih (LE*PM) e pelo método de Bowen (LE*B) são apresentadas na Figura 40, com um
grau de correlação R
2
= 0,69; vê-se que a maior parte dos valores de fluxo de calor latente está
próximo da linha, e esses valores são parecidos, mostrando que existiu concordância entre
LE*PM e LE*B. A densidade de fluxo de calor latente estimada por Penman-Monteith, variou
56,8 a 87,1% do saldo de radiação e LE/Rn apresentou média de 0,7 e Razão de Bowen de 85,3.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 :1
R
2
= 0 ,6 9
L E B = 0 ,7 6 6 0 2 L E P M
LEB
L E P M
Figura 40. Variação diurna da razão fluxos de calor latente (LE), determinados pelos métodos
LE*B e LE*PM no interior da estufa na cultura do tomate caqui
Os valores estimados pelo método e razão Bowen ficam em torno de 13% do
saldo de radiação enquanto os valores absolutos de LE* de PM atingiram máximo de 8,89 MJ.
m
2
aos 49 dias após o transplantio. Na Figura 41 se apresentam os valores de calor sensível (H*)
obtidos por diferença, entre o LE e Rn .
0 1 2 3 4 5 6 7
0
1
2
3
4
1:1
HB=0,41HPM
R
2
=0,48
HB (MJm
-2
)
HPM (MJ m
-2
)
Figura 41. Variação diurna da razão fluxos de calor sensível (H) determinados por H* e H*B no
interior da estufa na cultura do tomate caqui
4.3.4 Determinação do saldo de radiação fluxo de calor latente e fluxo de calor sensível
pelos métodos Bowen, em um dia de céu limpo e um dia nublado.
O fluxo de calor sensível (H) apresentou participação mínima no balanço de
energia no interior da estufa, correspondendo a 0,9 MJ. m
2
.dia
-1
; o sinal positivo significa que
houve transferência de calor do ar para a superfície do solo. As curvas de energia dos dias 5 de
julho e 14 de julho estão apresentadas nas Figuras 42 e 43, cujos dados mostram que no dia 5 de
julho o saldo de radiação e calor latente foi máximo às 12 horas e atingiu valores de 1,3 e 1,0
MJ. m
2
, respectivamente; às 14 horas, observa-se queda acentuada para saldo de radiação e LE;
às 16 horas, Rn apresentou pequena elevação, porém LE não acompanhou e continuou
decrescendo. O fluxo de calor sensível se comportou de modo bem parecido com Rn,
apresentando valores bem inferiores.
O dia 15 foi de céu limpo e apresentou diferenças bastante acentuada sobre o dia
chuvoso, começando nos valores de Rn que atingiram 2,0 MJ m
-2
; neste dia, o fluxo de calor
latente não acompanhou a variação do saldo de radiação e seus valores não ultrapassam 0,3
MJ.m
-2
, ocorrendo o inverso com o fluxo de calor sensível, que atingiu o pico às 12 horas,
chegando a valores de 1,7 MJ m
-2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
Dia nublado
Fluxo de calor (MJm
-2
)
Hora do dia
Rn LE H
Figura 42. Saldo de Radiação, fluxo de calor sensível e fluxo de calor latente em dia de céu
nublado 32 dias após o transplantio, calculado pelo método Bowen
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Dia limpo
Fluxo de calor (MJm
-2
)
Hora do dia
Rn LE H
Figura 43. Saldo de Radiação, fluxo calor sensível e fluxo de calor latente em dia de céu limpo
42 dias após o transplantio, calculados pelo método Bowen
4.5 Umidade do solo dentro do ambiente protegido
A umidade do solo encontrada dentro dos lisímetros, com e sem plantas, está
apresentada nas Figuras 44, 45 e 46.
A retenção de água do solo no horizonte Ap1a AB apresentou valores de
capacidade de campo (CC) de 0,23 cm
3
cm
-3
; esses valores correspondem ao potencial -33 kPa,
enquanto o ponto de murchamento foi de 0,12 cm
3
cm
-3
.
Observando-se as curvas de umidade do solo, conclui-se que os valores de
umidade estiveram em torno de 0,164 cm
3
cm
-3
, 71% da capacidade de campo.
Observou-se que na semana de 181-190 (29/06 a 09/07) o solo do lisímetro sem
planta (Lsp), apresentou valores bem mais altos em relação ao solo do lisímetro com planta
(Lcp), a tendência da curva de umidade foi crescente e atingiu valores 0,176 cm
3
cm
-3.
. A
umidade do solo no lisímetro com planta atingiu o valor máximo de 0,169 cm
3
cm
-3
, uma
diferença entre eles de 0,07 cm
3
cm
-3
(Figura 44).
A umidade do solo no período 191-200 (10/07 a 20/07, os valores foram em
média 0,176 cm
3
cm
-
3 e a umidade do solo no lisímetro com planta atingiu o valor máximo de
0,169 cm
3
cm
-3
; na semana seguinte, o Lsp apresentou queda brusca no dia 208 e se nota para o
Lcp que o mesmo apresentou pouca variação nos valores de umidade ocorrendo, portanto,
pequeno aumento no final deste período para 0,168 cm
3
cm
-3
, durante o início da maturação dos
frutos, ou seja no dia 210 a umidade do solo ficou muito próxima para as duas condições.
180 182 184 186 188 190
0,15
0,16
0,17
0,18
Umidade (cm
3
.cm
3
)
Dias Juliano
sem planta com planta
190 192 194 196 198 200
0,15
0,16
0,17
0,18
Umidade (cm
3
.cm
3
)
Dias Juliano
sem planta com planta
200 202 204 206 208 210
0,15
0,16
0,17
0,18
Umidade (cm
3
.cm
3
)
Dias Juliano
sem planta com planta
210 212 214 216 218 220
0,15
0,16
0,17
0,18
Umidade (cm
3
.cm
3
)
Dias Juliano
sem planta com planta
Figura 44. Umidade do solo com e sem planta dentro do lisímetro nos dias 180 a 220
Observa-se que na semana de 221-230 (09agosto/18agosto) o solo do lisímetro
Lcp, apresentou valores inferiores aos primeiros dias do ciclo, período em que as plantas
começavam a emitir os primeiros frutos e seu crescimento era máximo; na mesma fase, a cultura
consome mais água. A umidade do solo no Lsp variou de 0,1675 a 0,1700 cm
3
cm
-3
porém o Lcp
apresentou uma variação um pouco mais acentuada mostrando que a umidade variou de 0,1645
a 0,170 cm
3
cm
-3
.
A umidade do solo no período seguinte (231-240) apresentou apenas uma
variação maior no dia 239 para o Lsp; Lcp indicou um valor máximo de 0,169 cm
3
cm
-3
(Figura
45).
O comportamento da umidade do solo no período 241-250 mostra grande
consumo de água porque apesar da umidade estar um pouco mais elevada, o consumo é maior
devido ao período em que a planta se encontra; os maiores valores aparecem logo após a
irrigação, embora imediatamente depois a umidade diminua rapidamente, atingindo, em alguns
dias, valores muito baixos. Analisando-se o lisímetro sem planta, nota-se que o mesmo
apresentou pouca variação nos valores de umidade, enquanto os valores encontrados nos dois
lisímetros, na última semana do experimento foram praticamente iguais (Figura 46).
220 222 224 226 228 230
0,16
0,17
0,18
Umidade (cm
3
.cm
3
)
Dias do ano
sem planta com planta
230 232 234 236 238 240
0,16
0,17
0,18
Umidade (cm
3
.cm
3
)
Dias do ano
sem planta com planta
Figura 45. Umidade do solo com e sem planta dentro do lisímetro, durante os dias: 220- 230 e
231-240
240 242 244 246 248 250
0,16
0,17
0,18
sem planta com planta
Umidade do solo (cm
3
.cm
-3
)
Dias do ano
251 252 253 254 255 256 257
0,16
0,17
0,18
Umidade do solo (cm
3
.cm
3
)
Dias do ano
sem planta com planta
Figura 46. Umidade do solo com e sem planta dentro do lisímetro, durante os dias 241-250 e 251-
257
4.5 Evapotranspiração da cultura
A evapotranspiração da cultura é um processo de perda de água para a atmosfera,
através da evaporação da superfície do solo somada à transpiração pela planta. A
evapotranspiração da cultura pode ser medida com lisímetros e estimada por diversos métodos.
Os componentes do balanço hídrico no solo, realizados no lisímetros, são
apresentados na Tabela 4 como na fase inicial da cultura a mesma se encontrava nos tubetes os
dados avaliados coincidiram com o período reprodutivo e maturação dos frutos.
A Tabela 5 apresenta o balanço no lisímetros sem planta para servir de
comparativo entre o lisímetros com planta.
A soma das lâminas de irrigação de 06/07 a 09/08, no período reprodutivo, foi de
134,20 mm de água aplicada ao solo, enquanto a evapotranspiração do período foi 115,75 mm e
média 2,89 mm dia
-1
, enquanto na fase de maturação dos frutos o total de irrigação foi de 111,69
mm e a evapotranspiração da cultura de 98,04 mm, com média de 3,27 mm.
Os somatórios do balanço hídrico do solo no qual se observa maior percentual de
erros, estão associados ao balanço hídrico realizado para períodos de um dia. Mas, quando o
balanço hídrico do solo é realizado para períodos de uma ou mais semanas o percentual de erro
se mantêm na faixa de 7,0 a 8,0% (Silva et al., 2001) razão por que se preferiu optou por fazer o
balanço para dez dias, assumindo-se menores erros.
Em relação ao consumo de água para o período reprodutivo e de maturação, se
observa neste último período, a ocorrência de uma demanda hídrica maior do tomate, fase em
que também, o saldo de radiação apresentou maiores valores que a fase vegetativa; os resultados
estão de acordo com Ortega-Farias et al. (2001).
Tabela 4. Irrigação (I), Drenagem (D) e a Variação no Armazenamento de água no solo (∆h)
e Evapotranspiração da cultura (ETc.) do tomate pelos métodos de Penman-
Monteith e Lisímetro
Período fase I D ∆h
ETc.
lisímetro
ETc
PM
(10 dias) mm mm mm mm dia
-1
mm dia
-1
187-196 II 26,0 0,74 -0,97 2,4 2,5
197-206 II 31,8 6,00 0,00 2,6 2,5
207-216 II 32,6 5,37 0,76 2,8 1,8
217-226 II 43,8 6,67 -0,11 3,7 2,3
227-236 III 35,4 5,81 0,33 3,0 2,1
236-246 III 36,5 4,97 0,00 3,2 2,5
247-256 III 39,8 2,66 -0,11 3,7 2,9
Média
3,1 2,4
4.5.1 – Métodos do Balanço hídrico e Penman–Monteith
Os valores de evapotranspiração da cultura do tomate caqui (ETc) calculados pelo
método de Penman–Montheith e lisímetro, são apresentados na Figura 47. Os valores
acumulados de ETc encontrados (a partir 6 de julho até 16 de setembro), estiveram entre 165,46
mm e 213,79 mm, respectivamente e mostram que o modelo de Penman-Monteith, ficou em
média, 77,3% dos encontrados no lisímetro. Abtew & Obeyssekera (1995) em comparações
feitas com lisímetro, encontraram um comportamento satisfatório da equação de Penman-
Monteith para estimar a ETr , com uma relação de 74%. Por outro lado Ortega–Farias et al.
(2000), afirmam que o método de Penman – Montheith, poderia ser uma ferramenta útil para se
calcular o consumo de água de tomates submetidos a um stress hídrico temporário.
Observou-se então, que nos primeiros vinte dias após o transplantio ocorreu boa
aproximação dos valores calculados pelo método do balanço hídrico quando comparado com o
método de Penman–Monteith, quando a evapotranspiração média foi, em dez dias, de 2,4 e 2,5,
respectivamente, a partir daí e apesar do comportamento semelhante dos dois métodos, os
valores encontrados pelo método do Balanço Hídrico foram maiores que os valores encontrados
pelo método Penman-Monteith.
No período em que as flores começaram a abrir e surgiram os primeiros frutos
(fase reprodutiva) 197-216 (julho–agosto) notou-se aumento da ETc, que foi observado pelo
método balanço hídrico, porém não o foi pelo método P-M, que subestima os valores de ETc em
até 38%; entretanto, entre os dias 217-256, os valores medidos no lisímetro e os estimados pela
equação de P-M apresentam aumento e a diferença entre eles decresce gradualmente, atingindo
21%, fase que coincide com o aparecimento dos primeiros frutos maduros (fase de maturação),
na qual é previsto um consumo maior de água pela cultura.
Vários autores mostraram que a equação de P–M calculada com a variável de
resistência da cultura (rc) pode ser usada para determinar diretamente a Evapotranspiração
(Ortega-Farias et al., 2004; Valdes et al., 2004) porém, o modelo de P–M pode ser impróprio
para culturas na fase inicial de crescimento uma vez que o IAF é muito pequeno; no entanto o
modelo é preciso quando o IAF é maior que 2. De acordo com Ortega–Farias et al. (2000), o
modelo subestima os valores de ET para um baixo índice de área foliar mas se for computado o
rc variável, este problema desaparecerá; na determinação da ET para culturas com IAF pequeno
e solo com déficit hídrico temporário, o modelo de P–M requer uma parametrização adequada
de rc que inclui as interações não-lineares entre condições atmosféricas, solo, planta e conteúdo
de água no solo. Valdes et al. (2004) estudando a cultura de tomate de estufa em um sistema de
irrigação de gotejamento, concluíram que a equação de P–M pôde simular a ET total de hora em
hora, como também diariamente com boa precisão. Esta conclusão foi confirmada por vários
autores (Alves Sobrinho et al., 1996; Ventura, et al., 1999; Ortega-Farias et al., 2000).
Os valores de ET/PM ficaram abaixo dos encontrados pelo método de ET/BH
durante todo o ciclo da cultura, com exceção da primeira semana. Lima et al. (1994) em
experimento com a determinação da evapotranspiração máxima do tomateiro, concluíram que o
método de Balanço Hídrico ocasiona uma superestimativa da evapotranspiração da cultura, nos
subperíodos mais frios.
187-196 197-206 207-216 217-226 227-236 236-246 247-256
1,6
2,4
3,2
4,0
Evapotranspiração (mm dia
-1
)
Dias do ano
ETc L
ETc PM
Figura 47. Evapotranspiração da cultura medida no lisímetro e estimada pelo método Penman-
Monteith, no interior da estufa
Os valores médios de evapotranspiração da cultura, obtidos no interior da estufa
plástica, mostraram que o Y= 0,7455X e um R
2
= 0,72, demonstrando que ocorreu maior
dispersão quando os valores estiveram menores que 2,5 mm dia
-1
e subestima quando esses
valores são maiores que 3 mm dia
-1
(Figura 48).
Castilha et al. (1990) encontraram em estudos conduzidos durante três anos com
tomate, em lisímetro instalado no interior de casa de vegetação, valores de ETm para a cultivar
vermone, da ordem de 288 a 356 mm e o coeficiente de cultura atingiu o valor 1,2, decrescendo
para 0,8 ao final do ciclo.
0 1 2 3 4
0
1
2
3
1 : 1
R
2
= 0 , 7 2 9 7
Y = 0 , 7 4 8 5 5 X
ETc P-M (mmdia
-1
)
E T c L í s im e t r o ( m m d i a
- 1
)
Figura 48. Correlação entre evapotranspiração da cultura medida no Lisímetro e estimada pelo
método Penman-Monteith, no interior da estufa
4.6 – Evapotranspiração de referência (ETo): Comparação entre os métodos do Radiação,
Penman–Montheith e Linacre
A comparação dos valores de ETo (Figura 49), obtidos com os métodos de Penman-
Monteith e Radiação (FAO) em relação aos determinados pelo método de Linacre, permitiu
verificar a existência de interrelações entre os mesmos e as variações meteorológicas envolvidas.
O modelo de Linacre, quando comparado com o modelo de Penman-Monteith, subestimou os
valores de ETo quando o saldo de radiação (Rn) foi superior a 7,0 MJ m
-2
e, por outro lado,
quando Rn ocorreu na faixa de 4 MJm
-2
o método de Linacre superestimou a ETo.
Os valores de ETo diurno calculados pelo método de Radiação, durante todo o
ciclo do tomate, variaram de 0,39 mm, no dia 169, a 7,89 mm e no dia 255 uma amplitude de 7,5
mm, totalizando no período 492,23 mm; tais resultados foram maiores que os encontrados pelos
métodos de Penman-Monteith e Linacre, ou seja, de 384,05 e 357,29 mm respectivamente.
165 180 195 210 225 240 255 270
0
2
4
6
8
10
Evapotranspiração de referência (mm.dia
-1
)
Dias do ano
ETor
ETopm
ETol
Figura 49. ETo determinada pelos métodos de Linacre, Radiação (FAO) e Penman-Monteith, em
dias de céu limpo
A relação entre Eto calculada pelo método de Radiação (Eto
R
) e Linacre (Eto
L
) está
apresentados na Figura 50, na qual se observa uma correlação entre de R
2
= 0,79 e um ajuste
ETo
R
= 1,4917 ETo
L.
A comparação entre os métodos indicou
que
os valores abaixo de 4
mm.dia
-1
e acima de 6 mm.dia
-1
se afastaram muito da reta 1:1 e que a relação entre
evapotranspiração de referência calculada pelo método de radiação, foi de 49% acima da
calculada pelo método de Linacre.
0 2 4 6
0
2
4
6
8
1:1
Y=1,49177X
R
2
=0,62
ETo
Radiação
(mmdia
-1
)
ETo
Linacre
(mmdia
-1
)
Figura 50. Razão da Evapotranspiração de referência calculada pelo método Radiação e Linacre
Apresentam-se, na Figura 51, as relações de ETo determinados pelos métodos
de Penman-Monteith e Linacre, notando–se uma boa correlação entre os métodos com um R
2
=
0,68 e um ajuste ETo
R
= 1,247ETo
L.,
por outro lado, os valores menores que 4mm e maiores que
6 mm, estão bastante afastados da linha 1:1, mostrando maior dispersão.
0 2 4
0
2
4
6
8
1 :1
R
2
= 0 ,6 8
Y = 1 ,2 4 7 3 6 X
ETo
PM
(mm.dia
-1
)
E to
L in a c re
(m m d ia
-1
)
Figura 51. Razão da Evapotranspiração de referência calculada pelo método Penman-Montheith
e Linacre.
Na Tabela 5 estão apresentados os valores do coeficiente de cultura (Kc),
calculados por três métodos diferentes e suas variações, de acordo com a fase da cultura.
Tabela 5 Coeficiente de cultura nas fases vegetativa, reprodutiva e maturação do tomateiro
cultivado em estufa
Kc
fase
Kc
vegetativa
٭
Kc
reprodutiva
Kc
maturação
Kc
PM
=Etc/Eto1
0,94 0,74 0, 53
Kc
Lin
=Etc/Eto2
0,47 0,58 0,63
Kc
Radiação
=Etc/Eto3
0,46 0,44 0,41
ETo-estimado pelos método: Penman-Monteith, Linacre e da Radiação-FAO
٭Dados de 15 dias após transplantio
O Kc*PM médio ficou durante todo o ciclo da cultura, em torno de 0,66 ±0,37 com
máxima de 2,8 e mínima 0,37 e um erro de 0,038; para Kc*Lin médio de 0,59 ±0,14 com máxima de
0,85 e mínima de 0,07 e um erro de 0,015; para Kc*radiação, encontrou-se 0,43 ±0,046 com
máxima de 0,6 e mínima 0,30 e um erro de 0,047.
Considerando-se os diferentes estágios de desenvolvimento da cultura, nota-se que os
valores encontrados pelos métodos de Linacre e Radiação estão de acordo com os citados pela,
FAO, tendo em vista o período inicial da cultura, de um Kc próximo de 0,45, devido principalmente
ao baixo índice de área foliar no início do desenvolvimento da planta e no final do período em
virtude do declínio da cultura, abscisão das folhas e fim da colheita; este resultado não foi
encontrado pelo método de Penman–Monteith.
Na fase reprodutiva ocorreu que o Kc foi maior que na fase anterior, devido ao maior
consumo da planta nesta fase, detectado pelo método de Linacre, e com média de 0,63mm para a
fase de maturação dos frutos; comportamento inverso dos métodos de Radiação e Penman–Monteith
apresentou maior Kc na fase de maturação que na fase reprodutiva; referidos valores estão abaixo
dos encontrados por Lima et al., (1994) que trabalhando com tomateiro cultivar IPA-5, constatarem
grande variação na fase fenológica quando comparados com outras regiões do mundo, situando-se
dentro dos limites estabelecidos pela FAO (Doorenbos e Kassam, 1979) no qual o Kc é de 0,6; 1,4;
1,0 nas diferentes fases da cultura, mas, Amayreh & Al-Abed (2005), encontraram valores médios
de Kc do tomate de 0,69 para todo o ciclo, sendo 0,8 para o estágio reprodutivo e 0,45 para o
estágio de maturação. Conforme os valores da FAO, estes resultados foram 33 a 40% menores.
Valandro et al. (1999) encontraram estudando o tomateiro em Santa Maria, em
lisímetro, valores de transpiração de 500 a 2500 mL dia
-1
, por planta, na primavera. As variáveis
meteorológicas e de crescimento afetam fortemente a transpiração do tomateiro (Righi et al., 2002).
4. 7 - Estádios Fenológico da cultura
O ciclo do tomateiro (Figura 52) foi de 30 dias para o período inicial, fase em que as
plantas atingiram 30 cm de altura e apresentam seis folhas, sem problema, de doenças; após o
transplantio, a cultura levou em torno de mais 20 dias para o período completar o período vegetativo.
Figura 52. Planta do tomateiro na fase vegetativa, no inteiro da estufa
Na Figura 53 se encontra o início do período de floração e frutificação que ocorreu no dia
174 (23/07) com um total de 45 dias para o período reprodutivo; o período de frutificação durou
38 dias atingindo a maturação dos frutos, e consequentemente a primeira colheita.
Figura 53. Plantas de tomateiro no período de floração e surgimento dos primeiros frutos e inicio
da maturação dentro do ambiente protegido
4.7.1 – Altura de plantas e IAF
A altura das plantas atingiu valores médios de 200 cm (Figura 54) valores bem
acima dos de Reisser Junior et al. (2003) que encontraram média de 110 cm.
Após o sétimo racemo se fez uma poda apical para inibir o crescimento, visto que
algumas plantas atingiram 250 cm, tornando inviável o acompanhamento morfológico. Segundo
Reisser Junior et al. (2003) a altura das plantas cultivadas no ambiente protegido atingiu valores
bem elevados quando comparados com ambiente de maior disponibilidade de radiação solar
global. A redução de 36% da radiação global incidente sobre a cultura, na estufa plástica,
promoveu aumento da altura da planta.
0 20 40 60 80
0
35
70
105
140
175
210
Altura média de plantas (cm)
DAT
Figura 54. Altura da cultura do tomateiro dentro do ambiente protegido
O IAF apresentou o valor de 0,56 aos 58 dias após o transplantio, chegando a um
IAF de 1,3 ao final do ciclo da cultura, cujo comportamento esta bem abaixo dos valores
encontrados na literatura, porém se justifica pelo manejo usado, que conduziu a cultura
com apenas um ramo; entretanto, o comportamento da curva esta de conformidade com o
trabalho de Barranza et al. (2004), que apresentaram um decréscimo gradual do IAF
sempre que a planta entrou na fase de maturação (Figura 55).
0 20 40 60 80 100
0,0
0,6
1,2
1,8
DAT
IAF
Figura 55. Altura de plantas e Índice de área foliar durante os primeiros dias 70 dias após o
transplantio
Cunha et al. (2003) avaliaram as alterações micrometeorológicas em estufa
plástica na cultura do pimentão, tendo observado que o aumento da área foliar e do IAf foi
bastante significativo, evidenciando um crescimento maior das plantas no interior da estufa
plástica quando comparada com as cultivadas no campo.
A análise quantitativa do crescimento é o primeiro passo na avaliação da
produção vegetal e requer informações que podem ser obtidas sem necessidade de equipamentos
sofisticados; para isto, a quantidade de material contido na planta toda e em suas partes, ou seja,
folhas, colmos, raízes, frutos e o tamanho do aparelho fotossintetizante, isto é, a área foliar, deve
ser conhecida (Blanco & Folegatti, 2003).
Na Figura 56 estão os valores médios da área da folha cuja equação de ajuste foi Ar =
0,52Ae observa-se uma boa correlação com um de R
2
= 0,92. A utilização do produto das duas
dimensões, o comprimento e a largura, constituem o método mais utilizado, e apresentam melhor
estimativa; para Blanco & Folegatti (2003) o uso de métodos não destrutivos apresenta alta precisão e
exatidão na determinação do IAF.
0 4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0
0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1:1
R
2
= 0 ,9 1
A r= 0 ,5 5 1 7 A e
Área real (cm
2
)
Á re a e stim a d a (cm
2
)
Figura 56. Relação área foliar real e estimada dias após o transplantio, na cultura do tomateiro
A área foliar de uma planta depende do número e do tamanho das folhas, e do seu
tempo de permanência na planta. Segundo Monteiro et al. (2005), na avaliação do crescimento
de comunidades vegetais se emprega a área de terreno disponível às plantas como base para
expressar a área foliar por unidade de área foliar (IAF). Os valores encontrados permitem
concluir que houve grande correlação entre os valores de área foliar e número de folhas e um R
2
= 0,9 (Figura 57).
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
R
2
=0,94855
Y =25,2199 X
Área foliar (cm
2
)
N ° de folhas
Figura 57 . Relação entre área foliar e número de folhas durante o ciclo da cultura
4.11 – Produção
Na Tabela 6 se acham os valores médios de frutos, peso de frutos por planta, medida
dos frutos e produtividade. O número frutos/planta chegou a 21,5, a cultura atingiu uma
produção de 3,04 kg planta
-1
e uma produtividade de 7,6 kg m
-2
totalizando uma produtividade
de 76 t ha
-1
; os frutos apresentaram um perímetro de 22,8 cm e o menor de 22,1 cm; este
resultado concorda com os encontrados por Carrijo et al. (2004) quando obtiveram uma
produtividade de 7,62 kg m
2
com peso médio dos frutos de 119 g; segundo Caliman et al. (2005),
a média nacional está em torno de 50 t.ha.
-1
.
Tabela 6. Valores médios de número de frutos por planta, peso de fruto, perímetro maior e
perímetro menor e produtividade do tomateiro
N° de fruto por
planta
Perímetro
maior (cm)
Perímetro
menor(cm)
Peso do
fruto(g)
Peso total de
frutos p
/planta
(kg)
Produtividade
(kg.m
2
)
21,5
22,83
22,10
158,14
3,400
7; 60
Os resultados mostraram que o tamanho dos frutos era maior que os encontrados e a
produção de frutos apresentou valores maiores que os de Carrijo et al. (2004); no início da colheita
algumas plantas não suportaram o peso dos frutos, que atingiram 300g, com uma média na terceira
colheita de 200 g, sendo necessário um sistema de sustentação para não prejudicar a planta (Figura
58).
Figura 58. Detalhe do início da colheita de frutos do tomateiro em estufa plástica
Os valores médios de número de frutos, frutos por planta, peso de fruto e diâmetro,
foram utilizados para classificação e análise de produção do tomate caqui; os frutos foram colhidos
quando apresentavam 40% da sua coloração avermelhada (Figura 59) e a classificação foi feita de
acordo com Ortega – Farias et al. (2004) e estão apresentados na Tabela 7.
Figura 59. Produção do tomate caqui em ambiente protegido, aos 104 dias após o transplantio
Tabela 7. Classificação dos frutos, peso e valor em porcentagem em relação ao total produzido.
(Ortega–Farias et al., 2004)
Classificação Massa
kg N° frutos
extra (≥250g) 3,35 11
primeira (150-249g) 141,5 800
segunda (100-149g) 205,38 1658
terceira (80-99g) 62,48 734
descarte (≤80g) 59,38 980
Total 472,12 4183
4.8 Tratamento e análise dos dados
Apreaentam-se, na Tabela 8, os modelos obtidos com variáveis internas e externas e a
estufa plástica, segundo avaliação realizada com base nos índices de concordância (d); também se
encontram os valores de raiz quadrada, erro médio, coeficiente linear e angular de determinação da
regressão para a comparação entre os valores de ETc medidos no lisímetro e estimados pelo método
de Penman-Monteith para o período experimental, e o índice de concordância (d).
Analisando-se os valores obtidos para os coeficientes Wilmotti (d), verificou-se que a
radiação solar global (Rg), Temperatura do ar (T) e velocidade do vento (Vv) foram os parâmetros
que mostrarm as maiores concordâncias das médias entre o ambiente protegido e o campo, 0,99999;
0,99998 e 0,97711, respectivamente, seguidos de umidade relativa do ar (UR) com d = 0,78194. O
coeficiente de determinação permite verificar qual a concordância entre os métodos.
A UR, apesar de apresentar uma concordância média, os valores de rqmd foram altos
quando comparados aos outros elementos, mostrando que existem diferenças significativas entre as
medidas obtidas dentro da estufa e a estimada pelos dados externos.
Tabela 8 – Indicadores estatísticos para a análise de concordância entre as variáveis Tmed, UR,
Vv2med, Rg obtidos em ambiente protegido e no campo
Variável d Rqmd
Tmed
0,99998 0,04592
URmed
0,78194 31,72870
Vv 0,97711 0,27529
Rg 0,99999 0,46727
5. CONCLUSÔES
Devido à interrupção do processo convectivo em função da pequena velocidade do
vento e ao maior armazenamento de calor sensível pelo ar atmosférico no interior da estufa, ocorreu
um aumento a da temperatura em relação ao campo; Entretanto a umidade do ar apresentou-se
inversamente proporcional à temperatura do ar. Verificou-se, também, um aumento na radiação
fotossinteticamente ativa no ambiente protegido com o aumento do índice de IAF do tomateiro, que
pode ser resultante da redução da sua transmissividade pelo fechamento estomático e diminuição da
fotossíntese a partir do aumento da taxa transpiratória. A partir dos dados obtidos, pode-se inferir que
a estimativa dos valores de radiação sobre a cultura permite que se determine o seu consumo hídrico
e, consequentemente, seu manejo.
As variáveis meteorológicas observadas dentro do ambiente protegido provocaram um
efeito positivo no tamanho e produção de frutos de tomateiro. A maior temperatura nesse ambiente
aliada a valores adequados de umidade relativa do ar provavelmente estimularam e aceleraram a
velocidade das reações bioquímicas da planta, a absorção, translocação e disponibilização dos
nutrientes essenciais ao crescimento, desenvolvimento e produção de frutos.
Uma das peculiaridades do ambiente protegido é diminuir grandes oscilações da
temperatura entre o dia e a noite, e assim, quando a temperatura diurna é ótima, a precocidade e
produtividade, dependendo do genótipo, determinadas pela temperatura noturna.
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